Serwis pod patronatem magazynu
Silniki Wankla – z wirującymi tłokami – wydawały się przyszłością motoryzacji. Z czasem jednak zniknęły z rynku. Teraz zapowiada się ich powrót – choć nie na specjalnie wielką skalę. Przybliżamy historię tej oryginalnej jednostki napędowej, jej zalety i wady oraz najciekawsze modele, w których była stosowana.
Wydawało się, że akta sprawy o kryptonimie „silnik Wankla” zostały już dawno temu zamknięte – około roku 2010 – wraz z wycofywaniem z rynku ostatniego auta z takim napędem: Mazdy RX-8. Ale teraz strażnicy tego wynalazku przywracają go do życia.
W zaprezentowanym w 2023 roku modelu Mazda MX-30 e-Skyactiv R-EV silnik Wankla znowu wraca do łask: tym razem jako element pokładowego generatora prądu. Rzeczywisty napęd zawsze zapewnia silnik elektryczny.
Historia zaczęła się w 1963 roku. Pionierem było NSU Spider, wykorzystujące napęd, nad którym Felix Wankel pracował od 1957 roku (choć tutaj w mocno uproszczonej formie). Na czym miała polegać przewaga? Znacznie mniej ruchomych części i brak oscylujących ruchów generujących wibracje. Zamiast tego ciągły, wyważony ruch obrotowy trójkątnego tłoka z jednym cyklem roboczym na obrót tłoka. Więcej mocy, mniejsze gabaryty.
Erę Wankla na dobre rozpoczęło NSU Ro 80 z 1967 roku. Cóż to było za auto na tamte czasy... miało nie tylko nowatorskie silnik i przeniesienie napędu, ale także sylwetkę wyprzedzającą swoją epokę. Do 1977 roku wyprodukowano imponujące 37 374 Ro 80, zanim marka NSU została wchłonięta przez koncern Volkswagen do Audi.
Nad nową technologią pracował także Mercedes. Wykorzystał do tego swój sportowy pojazd badawczy C111. Jednak ani w C111, ani w żadnym innym samochodzie Mercedesa silnik rotacyjny nie wszedł do produkcji seryjnej. Do tego przyczynił się również kryzys naftowy. Skomplikowana geometria komory spalania silnika Wankla stanowiła przeszkodę dla efektywnego spalania i uzyskania niskiej emisji spalin.
Również inne firmy, takie jak GM (projekt Corvette XP-882/895 z silnikiem Wankla umieszczonym centralnie), Łada i Citroen, szybko zrezygnowały z wysiłków i prac nad tym kiedyś uważanym za zaawansowany silnikiem. Citroena GS Birotor (106 KM) wyprodukowano między 1973 a 1975 rokiem w serii liczącej co najmniej 837 egzemplarzy. Długoterminowo tylko jeden producent pozostał przy silniku Wankla: Mazda. Już w 1961 roku podpisała umowę licencyjną z NSU... i jak dziś widać, jest to związek na dobre i na złe.
Felix Wankel, urodzony w 1902 roku, nie był inżynierem, a swoje umiejętności matematyczne określał jako „raczej ograniczone”. Na początku swojej kariery zawodowej drukował, sprzedawał i magazynował książki naukowe w Heidelbergu, jednak w okresie niemieckiego kryzysu po I wojnie światowej utracił pracę i w 1924 roku otworzył warsztat mechaniczny.
Według świadków miał bardzo dobre wyczucie techniczno-mechanicznych połączeń, ale dopiero w 1969 roku Uniwersytet Techniczny w Monachium nadał mu tytuł Honorowego Doktora Inżyniera (Dr. Ing. e.h). Pierwszy patent na swój silnik otrzymał w 1929 roku, a kolejny w 1936. Zmarł w 1988 roku w Heidelbergu.
W tym silniku tłok w kształcie zbliżonym do trójkąta (trójkąt Reuleaux o lekko wypukłych bokach, powierzchnie A, B i C), mimośrodowo umieszczony w epitrochoidalnym korpusie, obracając się, tworzy komory: ssawną, sprężania, rozprężania (pracy) i wydechową. W zależności od kąta obrotu tłoka komory te zmieniają kształt i objętość. W czasie jednego obrotu wału silnik wykonuje 4 cykle pracy – ssanie (napełnienie komory roboczej świeżym ładunkiem mieszanki paliwowo-powietrznej), sprężanie, pracę (rozprężanie gazów spalinowych) oraz wydech (usuwanie spalin). Ruch tłoka jest przenoszony na mimośrodowe odcinki wału centralnego. Zalety: kompaktowe wymiary, niska masa, prosta konstrukcja i spora wydajność.
Zaletami silnika Wankla są jego małe rozmiary, mała masa oraz spokojny bieg. Wady w postaci małej trwałości uszczelnień i dużego zużycia paliwa ograniczyły jego wykorzystanie przede wszystkim do samochodów sportowych, choć zdarzały się wyjątki.
Model Ro 80 został wprowadzony w 1967 roku z przejętym później przez Audi sloganem reklamowym „przewaga dzięki technice”, ale popadł w niełaskę u klientów z powodu częstych awarii silnika, towarzyszących wysokiemu zużyciu paliwa i oleju. Ten sam silnik Wankla trafił do prototypu Audi 100 (seria C2), ale nie wszedł do seryjnej produkcji.
Citroen GS Birotor napędzany był przez silnik o mocy 106 KM. Między 1973 a 1975 rokiem wyprodukowano co najmniej 837 egzemplarzy. Silnik bazował na jednostce Ro 80 i był sygnowany marką Comotor, czyli spółką joint venture pomiędzy Citroenem i NSU. Trzeba przyznać, że w tamtym okresie francuska marka nie broniła się przed eksperymentami.
C111, supersamochod o wysokości 1120 mm, który chętnie wystawiano na targach, np. w 1970 r. w Genewie, gdzie swoją premierę miała druga generacja prototypu z czterorotorowym silnikiem Wankla o mocy 350 KM (4 x 602 cm3 pojedynczej komory). I na tym się skończyło.
Jako pierwszy i do dziś jedyny samochód z silnikiem rotacyjnym, 700-konna Mazda 787B wygrała wyścig 24h Le Mans. Auto z silnikiem o czterech rotorach, kręcących się nawet do 10 000 obrotów na minutę, uważane jest za jedno z najgłośniejszych w historii tego wyścigu.
W odróżnieniu od modeli RX-7/RX-8 wiele Mazd z silnikiem Wankla nigdy nie trafiło do szerokiej dystrybucji, zwłaszcza na rynkach europejskich. Do tej kategorii zalicza się również to ładne coupe z 1969 roku o mocy 128 KM. Modele wywodzące się z tej linii przetrwały w produkcji do lat 90. XX wieku.
Mazda wyraźnie pozycjonowała drugą generację RX-7 (1986-1992) w kontrze do Porsche 944 o bardzo zbliżonej sylwetce. Z zaznaczeniem, że miłośnicy sportowych samochodów mogą znacznie lepiej wypaść finansowo przy wyborze Mazdy. Co było prawdą.
Kompaktowa konstrukcja, żywiołowy charakter? Brzmi jak idealny napęd motocyklowy. Fichtel & Sachs wprowadzili swoją chłodzoną powietrzem jednostkę Wankla do zaprezentowanego w 1970 roku modelu Hercules W 2000 (27 KM). Suzuki RE-5 (od 1975 roku) z chłodzeniem wodno-olejowym osiągnęło moc 63 KM. Norton (na zdjęciu) podjął się wyzwania nawet w wyścigach, jak w modelu F1 z 1990 r.
Kompaktowy, 75-konny silnik Wankla z jednym rotorem pracuje pod maską, obok silnika elektrycznego (170 KM), i wytwarza prąd za pomocą generatora. Bateria litowo-jonowa znajduje się w podłodze. Mamy więc do czynienia z klasyczną hybrydą wykorzystującą tzw. range extender do zwiększenia zasięgu jazdy bez ładowania. Niestety, kierowca nie może liczyć na przywileje przewidziane dla „elektryków”.
Koncepcyjne auto zaprezentowano w 2015 r., w 2019 roku doczekało się swojego cyfrowego odpowiednika w grze Gran Turismo na konsole PlayStation. W takiej formie miało być napędzane przez silnik Wankla z czterema rotorami. W podobnym stylu utrzymany jest nowszy prototyp Iconic SP (zdjęcie poniżej), napędzany za pomocą systemu zbliżonego do opisanego wcześniej modelu MX-30.
