בימים שבהם תעשיית הרכב בכללותה משקיעה טריליוני דולרים בפיתוח טכנולוגיה ואמצעי ייצור של רכב חשמלי, ולאחר שעשרות מדינות ברחבי העולם הצהירו כבר על איסור מכירה של רכב עם מנועי בעירה כבר בסוף העשור הנוכחי – אי אפשר שלא לעקוב בהשתאות אחר מאמציה של מאזדה – יצרית רכב קטנה אך נחושה – כשהיא שוחה נגד הזרם ומתאמצת לפתח טכנולוגיות שאף יצרנית רכב אחרת לא הצליחה איתן.
מאזדה, כידוע, רכשה כבר לפני כ-50 שנים את זכויות הפטנט למנוע הרוטורי ("מנוע ואנקל") ובמהלך השנים הניעה עם מנוע כזה מספר מצומצם של דגמים, רובם ספורטיביים. על אף שמדובר ב"סמל מסחרי" של מאזדה, ולמרות לא מעט מאמצים והשקעה טכנולוגית, מנוע ה"ואנקל" מעולם לא הגשים את התקוות שנתלו בו ולא מצא את מקומו בעולם. זה לא מונע ממאזדה לשוב אליו אחת לכמה שנים, ואיתו אל התודעה שלנו. כעת, במקביל להבטחות שונות של מאזדה אודות עתיד המנוע הרוטורי, ולכניסה שלה לעידן החשמל, אנחנו מתבשרים שאנשי הירושימה מתאמצים להעלות באוב טכנולוגיית הנעה נוספת שכבר נראה שאבד עליה כלח: מנוע דו-פעימתי.
אז תהרגו אותנו אם אנחנו מבינים מה גורם לאנשי מאזדה להיתלות בקש, ותחזיקו יחד איתנו אצבעות שהם מבינים מה הם עושים ושההשקעה בתחביב המשונה שלהם לא תחרב להם את כל העסק, ובואו נצלול יחד אל שלושה פיתוחים לא קונבנציונליים שמעסיקים בימים אלה את מהנדסי מאזדה.
ואנקל לא מת, הוא רק מסתובב
לפני כחודש פורסמה בעולם בקשת פטנט (נוספת כמובן) שמאזדה הגישה בעניין המנוע הרוטורי שלה, והפעם עם סיוע חשמלי. זה כמובן החיה מחדש את הזיכרונות האחרונים מ-RX-8 היפיפייה, שייצורה הופסק בשנת 2012.
הבטחות של מאזדה לשובו של המנוע הרוטורי, בין אם כמניע מרכזי לכלי רכב או כ"גנרטור מאריך טווח" למכונית חשמלית, נשמעות מכיוון הירושימה מזה לא מעט שנים, וחלקן גם צוטטו כאן. אנשי מאזדה אף אמרו במפורש – כאשר הציגו את מכונית התצוגה RX-Vision, שמנוע כזה ישולב בגרסאות שונות של MX-30 החשמלית. מה שמעניין בבקשת הפטנט החדשה הוא שהפעם מדובר במנוע עם שלושה "רוטורים", כלומר רוטור אחד יותר מכפי שהיה במנוע הדו-רוטורי (דו-צילינדרי אם תרצו) אשר מניע את RX-8, וזה אומר שלא מדובר בפיתוח שבוצע כלאחר יד אלא במנוע מורכב, מתוחכם ויקר יותר מכפי שנדרש מגנרטור "מאריך טווח". ההערכה היא שכאשר ישולב מנוע תלת רוטורי למערכת היברידית חדשה יתקבל הספק משולב של קרוב ל-300 כוחות סוס.
בקשת הפטנט כוללת גם תיבת הילוכים חדשה שנועדה לנצל בדרך המיטבית את מנוע ה'וואנקל', שעיקר ייחודו בהיעדר תנועות ישרות, קוויות, שאותן יש להמיר לסיבוב. תיבת ההילוכים אמורה להיות מותקנת על הסרן האחורי, וכך לשפר את חלוקת המשקל של המכונית. המנוע הרוטורי החדש, אם יקרום עור וגידים, ישודך ככל הנראה גם למערכת היברידית (מאד) קלה במתח של 48 וולט, שאליה נגיע בהמשך, ויתפוס פחות מקום בתא המנוע מכפי שתופס שם יצור לא קונבנציונלי חדש אחר שמאזדה כבר השלימה את פיתוחו והכניסה לייצור סדרתי: מנוע בנזין 6 צילינדרי בשורה.
קשה לוותר על התענוג ולהזכיר שלפני אי אילו עשורים נדמה היה שמאזדה מחזיקה ביד את "המנוע המושלם", וזאת רק שאלה של זמן עד שהיא תראה את גדולתה בין הגויים: היפנים לקחו בשעתו את ה"ואנקל" שלהם אל מסלולי המירוצים עם גרסה ארבעה-רוטורית בנפח 2.0 ליטר שסיפקה 700 כוחות סוס והיא הניעה בשעתו את מאזדה 787B. בשנת 1991 הביאה המכונית הזאת למאזדה ניצחון היסטורי במירוץ 24 השעות של לה מאן, אבל צריך גם לומר שמאזדה עבדה על הפיתוח של אותו מנוע כבר משנת 1973. בכל מקרה, הטעות הכי גדולה של מאזדה לאורך השנים הייתה שהיא לא ניסתה "לפתוח את הקוד" של המנוע הרוטורי ולכל הפחות לשתף פעולה ולחלוק עלויות עם יצרניות רכב אחרות.
בחזרה לשתי פעימות?
תצורת המנוע הרוטורי חקוקה על ליבה של מאזדה לטוב ולרע, ובין אם היא רציונלית או לא – לכל הפחות אפשר להבין את ההתעקשות של אנשיה לדבוק בה גם אחרי כל השנים האלה.
מה שהרבה יותר מפתיע הוא בקשת פטנט אחרת של מאזדה, אשר נחשפה בתחילת החודש. מדובר, תחזיקו חזק, בפטנט שמתאר מנוע שתי פעימות מוגדש ומתוחכם ברמות על, מפני שהוא כולל גם את שיטת "הצתת דחיסה" (כמקובל גם במנועי דיזל וחשוב יותר – במנוע ה"בנדיז" של מאזדה). מדובר, למעשה, ביישום נוסף של טכנולוגיה שמאזדה כבר שולטת בה, אך הפעם בעולמות הנכחדים של מנועי שתי פעימות.
לטובת מי שהתרחק מאד משיעורי התיאוריה נזכיר שמנועי 4 פעימות קונבנציונליים מבצעים 4 פעולות באופן כמעט נפרד זו מזו: יניקה, דחיסה, עבודה ופליטה. מנועי שתי פעימות, לעומתם, מבצעים כל שתי פעולות במקביל, ובמקום להשתמש בשסתומים רגילים עיליים יש להם פתחים וכן שסתום עלים בצד חלקו התחתון של הצילינדר. מנועים דו-פעימתיים עושים, למעשה, שימוש בשני הצדדים של הבוכנה. במהלך התנועה של הבוכנה כלפי מעלה היא דוחסת את תערובת הדלק/אוויר ובה בעת כבר שואבת אל תחתית הצילינדר את התערובת שנחוצה לפעולה הבאה שלה. לאחר מכן, בפעולת העבודה, מאולצת התערובת הדחוסה לתוך תא הבעירה ובאותה נשימה, תרתי משמע, נותר פתח הפליטה פתוח כדי לפנות החוצה את התערובת השרופה מן המהלך הקודם. כאשר הבוכנה עולה היא סוגרת את פתחי היניקה והפליטה, דוחסת את תערובת הדלק/האוויר, ואז מתבצעת ההצתה וחוזר חלילה.
היתרונות הגדולים של מנועי שתי פעימות הם מיעוט חלקים, משקל קל, ואפשרות לפעול בסל"ד מאד גבוה ולייצר הספק רב. החיסרון המרכזי, שבגללו הם נכחדו הלכה למעשה מעולם הרכב, הוא עבודה לא יעילה וייצור כמויות גדולות של זיהום אוויר, בעיקר בגלל שריפת שמן שנחוץ לשימון שלהם.
לאורך השנים הוצגה שורה ארוכה של פטנטים שהתיימרו להציל את מנועי השתי פעימות, ואף הוקמו מספר מיזמים שנראו לרגעים אחדים כמבטיחים מאד – אבל בתכל'ס המנוע הזה כבר שקול למת.
בקשת הפטנט של מאזדה מתארת מנוע דו פעימתי שמסוגל להצית את התערובת שבו גם באמצעות מצת וגם באמצעות לחץ, הוא מוגדש, ויש לו שסתומי יניקה ופליטה שממוקמים במיקום מעט משונה ובזווית של כמעט 90 מעלות זה מזה – קרוב מאוד למרכז העליון של הצילינדר. לפי האיורים נראים שסתומי היניקה ממוקמים בזווית בשעה ששסתומי הפליטה ממורכזים בצד הצילינדר. הזרקת התערובת הישירה מבוצעת באמצעות מזרק דלק שממוקם במרכז ליד המצת בסמוך לחלק העליון של תא הבעירה.
החידוש, ואולי גם הייחוד, של הפטנט של מאזדה טמון בתזמון המשתנה של השסתומים שאמור למקסם את היעילות של מנוע דו-פעימתי, וכמובן גם ביישום ראשון מסוגו של טכנולוגיית "הצתה דחיסה הומוגנית" (HCCI) כאמור.
OK. עכשיו בואו ננסה להבין מה כל זה אומר לנו. האם מהנדסי מאזדה שתו בנזין? האם מחלקת הפיתוח של החברה נרדמה בזמן שכל שאר העולם התחבר לזרם? האם מאזדה זכתה בלוטו ואין לה בעיה לשפוך כסף על כל רעיון שעולה בדעתם של המהנדסים שלה? ובכלל – איך זה שבעידן שבו לא מעט יצרניות רכב הכריזו קבל עם ועדה שהן מפסיקות לפתוח מנועי בעירה – יצרנית חצופה אחת חוזרת אל שולחן השרטוטים עם טכנולוגיה שאבד עליה כלח?
תנו לנו להציע שלוש אפשרויות. ראשית, להגיש בקשה לפטנט זה תמיד נחמד וזה עושה כותרות והנה גם ההוכחה: שוב דיברנו עכשיו על מאזדה, אז מה רע? הרי אף אחד לא הבטיח להכניס משהו לייצור סדרתי, נכון?
שנית, אולי דווקא יש כאן משהו? אולי מאזדה כן תצליח לפתח מנוע בעירה יעיל, ואולי הוא מיועד לשרוף מימן או דלק סינטטי דל זיהום ולא בנזין?
שלישית – גם בעידן שבו המון כלי עבודה הועברו לשימוש בסוללות והתנתקו מן הכבלים, עדיין יש שוק עולמי עצום לגנרטורים, מכסחות דשא ושאר מיני כלי עבודה שעושים שימוש במנועי בעירה קטנים. אז אם העיקרון של מאזדה באמת עובד – יש מצב שהוא מצא לעצמו אחלה שוק.
ואולי היברידי-קליל?
בסיכום ביניים יש לנו סיטואציה די הזויה: מאזדה היא יצרנית רכב מלהיבה – צריך לתת לה את הקרדיט הזה – אבל מאד קטנה. טויוטה אמנם מחזיקה ב-5% בעלות במאזדה ולשתיים יש ברית טכנולוגית אסטרטגית, אבל לבד מזה מאזדה לא קשורה לאף קבוצת רכב ולכן היא דלת משאבים.
למרות זאת, בעידן שבו כל יצרניות הרכב הגדולות נותנות גז לכיוון החשמל וחלקן אף הכריז על הפסקת הפיתוח של מנועי בעירה, ובתקופה שבה כסף עצום של חברות טכנולוגיה זורם לתעשייה, מאזדה מתעקשת להשקיע במנוע רוטורי, מנוע מדו-פעימתי, ומנוע שישה צילינדרי בטור. האם זאת גאונות או התאבדות? ימים יגידו. מפה לשם, בשעה שמהנדסי מאזדה רושמים פטנטים על מנועי בעירה פנימית הם לא זונחים גם את ההנעה ההיברידית, אם כי גם בעניין זה לא תהיה לנו ברירה אלא להרוס את המסיבה. היברידית? ברצינות? עכשיו? ואפילו לא היברידי-נטען?
אז הסיפור הוא שבערך לפני חודשיים פרסם משרד הפטנטים האמריקני בקשת פטנט אחרת של מאזדה למערכת היברידית קלה אשר במקום להשתמש בסוללה קונבנציונלית גדולה עושה שימוש בקבוצת קבלים (וזאת טכנולוגיה שמהנדסי מאזדה מתמצים לשלוט בה לכמה יישומים).
כותרתו הפשוטה של הפטנט היא "מערכת הנעה לרכב" והוא מתאר מערכת שעושה שימוש במנוע הבעירה הרגיל של הרכב לשיוט, ומערכת חשמלית שתומכת בו להאצות, ומבוססת על שורת קבלים שמבצעים טעינה ופריקה האחד של השני, יחידת בקרה ושליטה ומספר סוללות.
הסך הכל של המערכת ההיברידית הזאת מסוגל לספק תוספת הספק רגעית מכובדת תוך שמירה על משקל עצמי נמוך של המכונית כולה, ואם כל הדבר הזה יגיע לייצור סדרתי יש מצב שזאת תהיה המערכת ההיברידית הקלה עם יחס הספק/משקל הטוב ביותר שמוכרת כיום.
שילוב הקבלים, כך מוסבר בבקשת הפטנט, נועד להעלות את המתח של המערכת החשמלית, כדי להעלות את ההספק, אבל מבלי להזדקק לכבלים גדולים וכבדים ולמערכת חשמל מאסיבית שמסוגלת לעמוד במתח הגבוה הזה. "באופן כללי", מוסבר שם, "קבל יכול לספק זרם גדול יותר לרגע נתון מאשר סוללה רגילה… (בפטנט) קבל כזה… משמש להאצה בעת הפעלת רכב… (אבל) מכיוון שלקבל יש צפיפות אנרגיה נמוכה קשה לו לספק כוח חשמלי למנוע לאורך זמן… לכן עדיף להשתמש בסוללה…"
המערכת ההיברידית כוללת, כאמור, מנוע שמניע את הגלגלים, והוא נתמך על-ידי שורת קבלי-על שהראשון בהם מספק מתח חיובי והשני מספק מתח שלילי, והם מקושרים אל יחידת סוללה שמספקת חשמל ונשלטים בידי יחידת בקרה. התוצאה הסופית המובטחת בפטנט היא "הגדלת הספק המנוע תוך הפחתת מתח המצבר כדי לשמור על משקל עצמי נמוך של הרכב".
השימוש בחשמל מבוצע באמצעות פטנט נוסף של מאזדה – שני מנועים חשמליים קטנים עם הספק של 23 כוחות סוס כל אחד, וכן מנוע חשמלי נוסף, שמספק 33.5 כוחות סוס ומותקן בצמוד לתיבת ההילוכים. יש גם מארז סוללות עם קיבולת של 3.5 קילוואט שעה שמותקן במרכז חלקה התחתון של מכונית, ובשעה שמנוע הבעירה שולח את הכח שלו לגלגלים האחוריים – המנועים החשמליים מניעים את הגלגלים הקדמיים.
יש כרגע דיבורים שרומזים שהפטנט הזה מיועד להניע את הדור הבא של מיאטה (שצפוי להיקרא NG), ואם זה נכון אז אנחנו מדברים על מיאטה עם הנעה כפולה – ויש שיראו בכך צלם בהיכל. סביר יותר שמערכת כזאת מיועדת לקרוסאוברים קטנים וקומפקטיים, ולמכוניות נוסעים שחולקת איתם פלטפורמה ומכלולים. מאזדה לא המציאה את השימוש ב"קבלי-על", אבל גם כאן היא נאחזת בטכנולוגיה שעד עתה אף יצרנית אחרת לא באמת הצליחה לשלוט בה ולהכניס אותה לייצור סדרתי מסחרי.
מאזדה כבר הודיעה באופן רשמי שהיא מפתחת פלטפורמה למכוניות הנעה אחורית ולמרות שהדברים לא נאמרו במפורש היא מתכוונת להשתמש בה כדי להתמודד מול יצרניות היוקרה הגרמניות. זה, אגב, מסביר גם את הצורך שלה במנוע 6 בשורה (אבל לא את העובדה שהיא פיתחה מנוע כזה בשעת הדמדומים של מנועי בעירה…).
הדור הבא של קרוסאוברים מתוצרת הירושימה צפוי לשאת את שמות הדגם CX-50, CX-70 ו-CX-90, ולצידם תוצע גם מכונית סדאן שתחליף את מאזדה 6 ותהיה בעלת הנעה אחורית. מנוע ה-6 בשורה יחוזק, לפחות בחלק מן הגרסאות שלו, על-ידי מערכת היברידית קלה במתח 48 וולט, ותהיה אופציה להנעה כפולה – אולי באמצעות מערכת שתוזן על-ידי קבלי-העל מן הפטנט הקודם. עוד קודם לכן, כבר בעוד כשבועיים, מאזדה תחשוף את CX-60 החדש וגם אם הוא לא יכיל בעת ההשקה שלו אף אחד מכל הפטנטים שהוצגו כאן – יש מצב שאנשי מאזדה ינצלו את השקה שלו כדי לחלוק איתנו כמה תובנות שלהם אודות עתיד החברה והכיוונים הטכנולוגיים שאליהם הם מתגלגלים.
