อวสานเครื่องโรตารี่

1,300 cc. x 2 = 250 แรงม้า งานวิศวกรรมเครื่องยนต์สูบหมุนของค่ายรถยนต์เจ้าของสโลแกน Zoom Zoom ที่เน้นผลิตภัณฑ์ของตนไปในทิศทางของมอเตอร์สปอร์ต รถ Mazda RX-8 ใช้เครื่องยนต์โรตารี่ Renesis ที่มีขนาดเล็กกะทัดรัด และน้ำหนักเบากว่าเครื่องยนต์แบบปกติ แต่ให้แรงม้าและแรงบิดมากกว่าเครื่องยนต์สูบเรียงหลายเท่าตัว เครื่องยนต์รุ่นนี้เคยกวาดรางวัลเครื่องยนต์ยอดเยี่ยมประจำปี 2006 แต่วันนี้ มันได้ถึงกาลอวสานเสียแล้ว...

Mazda Cosmo 1967-1974

Mazda RX3 1971-1978

Mazda RX7 FB 1978-1985

Mazda RX7 FC 1985-1988

Mazda RX7 FD 1991-2002

Mazda RX8 Renesis Rotary 2004-2009


รถสปอร์ต Mazda ตระกูล RX และเครื่องยนต์สูบหมุนแบบโรตารี่ คืองานวิศวกรรมชั้นเยี่ยมของค่ายรถยนต์ที่มักมุ่งเน้นผลิตภัณฑ์ของตนไปในทิศทางที่อิงกับกีฬามอเตอร์สปอร์ต บริษัท Mazda Motor คือผู้สร้างยนตรกรรมที่มีความแปลกแยกแตกต่างจากรถญี่ปุ่นทั่วไป ทั้งจากรูปทรง เครื่องยนต์และระบบรองรับหรือช่วงล่างที่ไม่เป็นสองรองจากค่ายใด ภายในที่สวยงามจากการจัดวางอุปกรณ์และการเลือกใช้วัสดุ รวมถึงสมรรถนะของการขับขี่ที่ให้อารมณ์สนุกสนาน แม่นยำและควบคุมได้ดั่งใจ ลูกค้าส่วนใหญ่ของค่าย Zoom Zoom มักเลือกซื้อรถยนต์ที่มีสมรรถนะในด้านการควบคุมที่โดดเด่น รูปทรงกะทัดรัดและให้การยึดเกาะกับถนนดี คล่องตัว มีมุมมองแบบสปอร์ตมากกว่ารถยนต์ทั่วๆ ไป จากการออกแบบที่เชื่อมโยงกับแนวทาง KODO Design นับเป็นบุคลิกพื้นฐานของแบรนด์ Mazda ซึ่งพบเห็นได้ในทุกโมเดล ไม่เว้นแม้แต่รถกระบะในตระกูล BT จุดเด่นของรถสปอร์ตในโมเดล RX ของ Mazda คือ เครื่องยนต์สูบหมุนที่ทรงพลัง มีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา ให้แรงม้าและแรงบิดอย่างล้นเหลือ แต่มันได้เดินทางมาจนถึงวาระสุดท้าย เนื่องจากเครื่องยนต์โรตารี่ไม่ผ่านเกณฑ์ค่ามาตรฐานการปล่อย C02 ซึ่งทำให้ต้องยุติการจำหน่ายในทวีปยุโรปไปตั้งแต่ปี 2010 ตามมาด้วยการยกเลิกสายการผลิตในประเทศญี่ปุ่น เป็นการปิดฉากที่น่าเศร้าของเครื่องยนต์แบบสูบหมุนที่ครั้งหนึ่งเคยได้รับความนิยมชมชอบสูงมาก

Mazda Cosmo


Mazda ผู้ผลิตรถยนต์จากเมืองฮิโรชิมา นำเอาเครื่องยนต์โรตารี่มาวางลงในรถยนต์รุ่น Cosmo ซึ่งเริ่มต้นออกวางขายในปี 1967 นับเป็นรถสปอร์ตคันแรกจากค่าย Zoom Zoom ที่นำเอาเครื่องยนต์แบบสูบหมุนมาใช้งาน รูปทรงที่สวยงามคลาสสิกของ Cosmo 1967 กับเครื่องยนต์สมรรถนะสูงของมัน กลายเป็นปรากฏการณ์ที่แปลกแหวกแนวสำหรับวงการยนตรกรรมของโลกในช่วงเวลานั้น เครื่องยนต์สูบหมุนของ Cosmo ให้กำลัง 128 แรงม้า เร่งจาก 0-100 กิโลเมตรใน 8.6 วินาที และมีความเร็วสูงสุดที่ 200 กิโลเมตรต่อชั่วโมง

Mazda RX-7 FA


มันคือรถสปอร์ตเครื่องยนต์โรตารี่ที่ทำเงินให้กับ Mazda อย่างเป็นกอบเป็นกำด้วยยอดขายกว่า 500,000 คัน รถ RX-7 รุ่นแรกสุดวางเครื่องยนต์สูบหมุนขนาด 1.3 ลิตร 135 แรงม้า (101kW) รหัส 13B RE-EGI เร่งจาก 0-100 กิโลเมตรได้ในเวลา 9.8 วินาที ความเร็วสูงสุด 198 กิโลเมตรต่อชั่วโมง เครื่องยนต์ขนาดเล็กที่ให้พลังงานสูงกลายเป็นที่นิยมในเวลาต่อมา โดยมีเจ้า RX-7 รุ่นแรกสุดเป็นผู้จุดประกาย

Mazda 787B
อนุพันธ์จักรกลรถแข่งเอนดูลานซ์สมรรถนะสูง 787B เป็นรถแข่งในประเภทกรุ๊ป C สร้างขึ้นโดยทีมแข่งของ Mazda สำหรับใช้ในการแข่งขันรถยนต์ทางเรียบระยะไกล ในรายการสปอร์ตเวิลด์แชมเปียนชิพ ของประเทศญี่ปุ่น หลังจากนั้น รถแข่งคันนี้ได้ถูกส่งลงทำการแข่งขันในรายการแข่งรถแบบ 24 ชั่วโมง หรือ Le Mans ประจำฤดูกาล 1990-1991 รถแข่ง Mazda 787B มีน้ำหนักเพียง 850 กิโลกรัม วางเครื่องยนต์โรตารี่ที่ให้กำลังถึง 700 แรงม้า Mazda 787B สามารถวิ่งเข้าเส้นชัยในอันดับที่ 1 คว้าชัยชนะอันน่าจดจำที่มีเหนือรถแข่งจากทีมแข่งของยุโรปซึ่งส่งรถแข่งเข้าร่วมลงทำการแข่งขันเป็นจำนวนมากมายหลายทีม นับเป็นรถแข่งคันแรกจากทวีปเอเชียและสร้างโดยคนเอเชียที่ได้รับตำแหน่งชนะเลิศในรายการแข่งแบบมาราธอน 24 ชั่วโมงเป็นครั้งแรก โรเตอร์สูบหมุนของเครื่องยนต์สามารถทำให้รอบความเร็วเพิ่มขึ้นถึงจุดเรดไลน์อย่างรวดเร็ว วิศวกรของ Mazda ระบุว่า รถสามารถอัพกำลังของเครื่องได้มากกว่า 930 แรงม้ากับเรดไลน์ที่ 10,500 รอบ/นาที ในระหว่างการตรวจสอบเครื่องยนต์หลังจบการแข่งขัน พวกเขายังค้นพบว่าทุกด้านของเครื่องยนต์ยังคงอยู่ในสภาพที่ดีเยี่ยม และสามารถลงแข่งขันต่อไปได้อีกด้วย นอกจากนี้ หัวเทียนชนิดพิเศษบนโรเตอร์ทำให้รถประหยัดเชื้อเพลิงมากขึ้น สมรรถนะที่เป็นเลิศของเครื่องยนต์ ควบรวมกับระบบอากาศพลศาสตร์ของ 787B ซึ่งทั้งหมดนี้ ถือเป็นจุดเด่นที่ทำให้รถตัวนี้สามารถสร้างชื่อเสียงอย่างยิ่งใหญ่ให้กับค่าย Zoom Zoom อย่างที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน

Mazda RX-7 FC
ช่วงอายุที่สั้นของ RX-7 FC เจเนอเรชั่นที่สอง ทำให้ยอดขายของรถรุ่นนี้ไม่ค่อยดีเท่าที่ควร รถ RX-7 ในรุ่นนี้มีชื่อเรียกว่า Savanna เรือนร่างรูปทรงของมันมีความคล้าย Porsche 924-944 หัวหน้าวิศวกรโครงการ Arkio Uchiyama จดจ่ออยู่กับรูปลักษณ์อันทรงพลังของ Porsche 944 โดยได้รับแรงบันดาลใจในการออกแบบ เพื่อทำให้ RX-7 FC กลายเป็นรถสปอร์ตสองประตูระดับหัวแถวสำหรับขายในตลาดรถสปอร์ตของอเมริกา ซึ่งส่วนใหญ่ผู้ที่ซื้อรถ RX รุ่นแรกไปใช้งานแล้วต่างติดอกติดใจในประสิทธิภาพของการขับขี่ ทีมงาน Mazda ใช้เวลาในการออกแบบและพัฒนาตัวรถต้นแบบที่ประเทศสหรัฐอเมริกา โดยทำการศึกษาความต้องการของลูกค้าที่ชื่นชอบรถสปอร์ตพลังสูง ระบบต่างๆ ของ RX-7 FC ได้รับการปรับปรุงอย่างมาก เพลากลางส่งกำลังไปยังล้อหลังมีน้ำหนักเบา พวงมาลัยเพาเวอร์แม่นยำมากขึ้น เครื่องยนต์สูบนอนแบบโรตารี่ซึ่งเป็นหัวใจของการให้พลังงานได้รับการปรับปรุงให้มีความทนทาน เครื่องโรตารี่อัดอากาศด้วยเทอร์โบพร้อมอินเตอร์คูลเลอร์ เครื่องยนต์สูบหมุนจาก Mazda ตัวนี้มีปริมาตรความจุเพียง 1.3 ลิตร ให้กำลัง 202 แรงม้า (151kW) รหัสเครื่อง 13B เร่งจาก 0-100 กิโลเมตร ใน 7.2 วินาที ความเร็วสูงสุด 225 กิโลเมตรต่อชั่วโมง บนน้ำหนักตัว 1,270 กิโลกรัม

Mazda RX-7 FD
รุ่นที่สามของ RX-7 ใช้รหัสตัวถัง FD มีความโดดเด่นจากการออกแบบรูปทรงที่ปราดเปรียวเพรียวลม เรือนร่างที่งดงามกับสมรรถนะที่ดีทำให้มันได้รับความนิยมอย่างรวดเร็ว RX-7 FD วางเครื่องยนต์สูบหมุน รหัส 13B-REW ระบบอัดอากาศเทอร์โบชาร์จเจอร์คู่ ตัวรถรุ่นแรกมีกำลัง 255 แรงม้า (188 กิโลวัตต์) ผลิตออกขายในปี 1993 หลังจากนั้น เครื่องยนต์โรตารี่ 13B-REW ถูกพัฒนาให้มีกำลังมากถึง 280 แรงม้า (206 กิโลวัตต์) เมื่อสิ้นสุดสายการผลิตในประเทศญี่ปุ่นในปี 2002 รถ Mazda RX-7 รุ่นที่สามมีชิ้นงานทางด้านวิศวกรรมที่สลับซับซ้อนมากขึ้น ระบบอัดอากาศ ประกอบด้วย Turbochargers ขนาดเล็ก ตัวแรกให้ทำงานในรอบต่ำ โดยเทอร์โบชาร์จเจอร์ตัวแรกสามารถสร้างแรงดันได้ถึง 10 psi (0.7 บาร์) เมื่อหมุนเพียงแค่ 1,800 รอบต่อนาที ส่วนเทอร์โบชาร์จเจอร์ตัวที่สองจะทำงานที่ 4,000 รอบต่อนาที กระบวนการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นที่ 4,500 รอบ สามารถสร้างแรงดึงอย่างต่อเนื่องชนิดหน้าหงายได้เลยทีเดียว เครื่องยนต์สูบหมุนควบคุมการทำงานด้วย ECU ซึ่งเป็นสมองกลไฟฟ้าขนาด 16-bit ให้สมรรถนะด้านอัตราเร่ง 0-100 กิโลเมตร ใน 5.3 วินาที ความเร็วสูงสุดอยู่ที่ 250 กิโลเมตรต่อชั่วโมง

เครื่องยนต์ โรตารี่ Renesis ยุคใหม่ในรถ Mazda RX-8 มีขนาดเล็กกะทัดรัดและน้ำหนักเบากว่าเครื่องยนต์แบบปกติ การออกแบบผนังห้องเครื่องเพื่อให้เกิดความสมดุลในการกระจายน้ำหนักทำได้ง่าย งานวิศวกรรมเครื่องยนต์สูบหมุนแบบโรเตอร์ที่คิดค้นขึ้นโดยช่างชาวเยอรมัน ถูกสานต่อบนสายพันธุ์รถสปอร์ตของ Mazda มานานกว่า 30 ปีแล้ว ลูกสูบแบบสามเหลี่ยมในเครื่องโรตารี่ของ Mazda สามารถสร้างแรงม้าได้มากกว่าเมื่อเทียบกับปริมาตรความจุที่เท่ากันของเครื่องยนต์แบบแถวเรียงสูบชัก ปริมาณของชิ้นส่วนต่างๆ ที่เคลื่อนไหวอยู่ในเครื่องโรตารี่น้อยกว่าเกือบเท่าตัว ส่งผลให้เครื่องยนต์ชนิดนี้มีน้ำหนักเบา มีขนาดเล็กและมีจุดศูนย์ถ่วงต่ำมาก การส่งกำลังจากลูกสูบไปยังเพลาเยื้องศูนย์จะอยู่บนแกนเดียวกัน ต่อเนื่องไปถึงเพลาส่งกำลังและเพลากลาง เครื่องยนต์โรตารี่จึงมีการสูญเสียกำลังระหว่างจุดเชื่อมถ่ายน้อยกว่าเครื่องยนต์สูบชักแบบเห็นๆ

หลักการทำงานของเครื่องยนต์โรตารี่ ซึ่งไม่มีลูกสูบชักขึ้น - ลง เหมือนเครื่องยนต์ปกติ ไม่มีก้านสูบ ลิ้นและสปริงรวมถึงเพลาลูกเบี้ยวที่ค่อนข้างมีความเสถียรน้อยกว่าเมื่อทำงาน เครื่องยนต์โรตารี่จึงเป็นเครื่องยนต์ที่มีห้องเผาไหม้แบบเดี่ยว ภายในห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์ชนิดนี้มีส่วนที่เคลื่อนไหวอยู่สองส่วนคือ โรเตอร์หรือลูกสูบทรงสามเหลี่ยมด้านเท่า ชิ้นส่วนอีกชิ้นคือ แครงชาร์ฟที่อยู่ในโรเตอร์ ปลายทั้งสามของโรเตอร์ จะหมุนไปรอบๆ ห้องเผาไหม้ ส่วนที่แบ่งออกเป็นสามส่วนของผนังสูบจะทำให้กำลังอัดของเครื่องโรตารี่เพิ่ม หรือลด แล้วแต่การหมุนของโรเตอร์ว่าอยู่ในตำแหน่งใด หลักแนวคิดของเครื่องยนต์โรตารี่หรือเครื่องยนต์ Wankel (คิดค้นขึ้นโดยวิศวกรชาวเยอรมันชื่อ Felix Wankel) ใช้โรเตอร์หนึ่งตัวรูปสามเหลี่ยม หมุนอยู่ในเสื้อสูบรูปวงรี การหมุนครบหนึ่งรอบมีระบบการทำงานที่คล้ายเครื่องยนต์สี่จังหวะ คือดูด อัด ระเบิด คาย โดยโรเตอร์เพียงตัวเดียวทำหน้าที่ทั้งหมด ในยุคแรกเริ่ม เครื่องยนต์ชนิดนี้ถูกนำมาวางในรถเยอรมันยี่ห้อ NSU และได้รับความนิยมพอสมควรแต่ไม่ค่อยกว้างขวางเท่าใดนัก

เมื่อเครื่องยนต์โรตารี่ถูกออกแบบให้มีการส่งถ่ายกำลังอยู่ในแกนเดียวกัน ทำให้สามารถวางเครื่องในระดับที่ต่ำมาก ส่งผลไปถึงค่า Center Of Gravity (CG) ที่ต่ำกว่าปกติ ได้เปรียบรถยนต์แบบอื่นในด้านการทรงตัว รอบเครื่องที่จัดจ้านมากกว่าเครื่องสูบเรียงทำให้ขับสนุกและให้ย่านกำลังแรงบิดที่ต่อเนื่องตั้งแต่รอบต่ำไปจนถึงรอบสูงสุด การที่มันไม่มีชิ้นส่วนพวกวาล์ว โดยผนังด้านข้างเสื้อสูบจะมีพอร์ตหลัก 2 พอร์ตคือ พอร์ตไอดีและพอร์ตไอเสีย ทำหน้าที่ป้อนไอดีหรือเชื้อเพลิงกับอากาศ และพอร์ตไอเสียสำหรับการระบายไอเสียจากการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ออกจากกระบอกสูบ รูปทรงรีของผนังกระบอกสูบและเพลาเยื้องศูนย์จะให้มุมของลูกสูบทั้งสามมุม เมื่อมันทำงานโดยหมุนตามเข็มนาฬิกาจะรีดทั้งไอดีและไอเสียไปตามผนังกระบอก สูบ หลังจากไอดีถูกดูดผ่านเข้ามาทางพอร์ตไอดีเป็นการทำงานในสเต็ปแรกแล้ว สเต็ปที่สอง-รูปทรงของผนังกระบอกสูบจะบังคับให้ไอดีดังกล่าวถูกบีบอัดลด พื้นที่ลง สเต็ปที่สาม เมื่อไอดีถูกบีบอัดจนร้อนและมีความดันสูงขึ้น มันจะระเบิดด้วยการจุดประกายไฟจากหัวเทียน 2 ตำแหน่ง แรงระเบิดจะเป็นแรงผลักดันให้ลูกสูบหมุนเคลื่อนที่ต่อไป จนกระทั่งไอเสียที่เกิดขึ้นจากการสันดาปผ่านพอร์ตไอเสียออกไปสู่บรรยากาศ หรือที่ช่างเครื่องยนต์เรียกกันทั่วไปว่า จังหวะคายนั่นเอง

จังหวะของการหมุนในเสต็ปถัดไป ก็จะหมุนเวียนไปเข้าสู่จังหวะดูดอีกครั้ง ต่อเนื่องวนเวียนอยู่แบบนี้จนกว่าเชื้อเพลิงในถังจะหมดลง เช่นเดียวกับวัฏจักรการทำงานของเครื่องยนต์สูบชัก 4 จังหวะ แต่เครื่องยนต์แบบโรตารี่ของ Mazda RX-8 จะใช้การทำงานของลูกสูบแบบสามเหลี่ยมที่หมุนเป็นวงกลมภายในผนังกระบอกสูบรูปทรงรี การหมุนของลูกสูบในเครื่องโรตารี่จำนวน 1 รอบ จะได้กำลังจากการระเบิดถึง 3 ครั้ง ในขณะที่เครื่องยนต์แบบสูบชักจะต้องหมุนถึง 2 รอบ แล้วสร้างกำลังได้แค่ครั้งเดียว เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว เครื่องโรตารี่ของ RX-8 จะมีประสิทธิภาพสูงกว่าเครื่องสูบชักในปริมาตรความจุซีซีเท่ากันถึง 6 เท่า การพัฒนาเครื่องสูบหมุนที่ไม่เคยหยุดยั้งของค่าย Zoom Zoom ก่อกำเนิดวิศวกรรมทางการขับเคลื่อนที่เป็นเอกเทศ ถึงแม้มันจะไม่ค่อยได้รับความนิยมจากปัญหาในเรื่องของความร้อนและการสึกหรอ ที่มากกว่าเครื่องสูบชักจากการหมุนที่รวดเร็วของลูกสูบ แต่ปัญหาดังกล่าวได้รับการปรับปรุงแก้ไขอยู่ตลอดเวลาในห้องทดสอบเครื่องยนต์ ของบริษัท Mazda การใช้วัสดุที่แข็งแกร่งทนทานมากขึ้นช่วยเพิ่มความมั่นใจให้กับผู้ใช้รถ Mazda ที่วางเครื่องโรตารี่ เช่น โมเดล Crossmo ในยุค 70′ ถัดมาในยุค 80′ ด้วยตัวรถที่ร้อนแรงรุ่น RX-3 ต่อเนื่องด้วย RX-7 อีกสามโมเดล คือรหัส FA/FC/FD และมาถึงยุคปัจจุบันในโมเดล RX-8

การปรับปรุงเพื่อลบล้างจุดด้อยบางอย่างของเครื่องโรตารี่ใน Mazda RX-8 เช่น เพิ่มความคงทนด้วยการเคลือบผนังห้องลูกสูบด้วยสารหล่อลื่นพิเศษ ลดการใช้เชื้อเพลิงจากเครื่องโรตารี่ในรุ่นเก่าที่ใช้เชื้อเพลิงในปริมาณมากกว่าเครื่องสูบเรียง (จากที่ต้องหมุนในรอบสูงกว่ามากและผ่านการอัดอากาศจากเทอร์โบในรุ่นที่แล้ว) รวมถึงการลดมลพิษจากการปล่อย CO2 ได้ดีขึ้น ผ่านมาตรฐานการควบคุมมลพิษของยุโรปที่เข้มงวด เครื่อง Renesis Rotary ของ RX-8 จึงเป็นเครื่องสูบหมุนที่หายใจด้วยตัวเองโดยไม่มีระบบอัดอากาศมาคอยเพิ่มแรงม้าแต่อย่างใดทั้งสิ้น การออกแบบผนังกระบอกสูบรูปวงรีใหม่หมด ด้วยการจัดวางพอร์ตไอดีและพอร์ตไอเสียใหม่ เพื่อทำให้จังหวะการ Overlap หมดไป (จังหวะ Overlap คือจังหวะที่พอร์ตไอดีและพอร์ตไอเสียเปิดขึ้นพร้อมกัน) ไอดีของเครื่อง Renesis Rotary รุ่นใหม่ที่วางอยู่ใน RX-8 จะไม่หลุดไปทางพอร์ตไอเสียเหมือนเครื่องโรตารี่ในรถสปอร์ตตระกูล RX รุ่นเก่า เปลี่ยนหัวฉีดเชื้อเพลิงจากหัวเดี่ยวมาเป็นแบบคู่ ทำให้การเผาไหม้สมบูรณ์ขึ้น