Nietrafione pomysły. Krótka historia silnika Wankla

Feliks Wankel opatentował silnik swojego pomysłu w 1954 r. Prototyp z rotorem zamiast klasycznego tłoka powstał trzy lata później, w ośrodku badawczym firmy NSU. Zbudowano go z myślą o samochodach, ale wzbudził też zainteresowanie przemysłu motocyklowego.

Na przełomie lat pięćdziesiątych i sześćdziesiątych swój prototyp miała również brytyjska wytwórnia BSA. Konkretny użytek z wankla zrobiła jednak firma Hercules, wchodząca w skład koncernu Fichtel und Sachs. W 1973 r. wprowadziła go do produkcji seryjnej w modelu W 2000. Nie można było wykorzystać zbyt wielu doświadczeń czy elementów z klasycznych silników tłokowych. Od początku trzeba było projektować korpus, układ wirujący, uszczelnienia, układy chłodzenia i smarowania, zapłon, zasilanie, a nawet układ wydechowy. Wiązało się to oczywiście z ogromnymi nakładami finansowymi. Pozostał problem trwałości, wysokiego zużycia paliwa i toksyczności spalin.

To prostsze niż się wydaje!

Od strony technicznej „wankel” jest prostszy niż silnik klasyczny. Nie ma wałków rozrządu, popychaczy, dźwigienek zaworowych, zaworów i korbowodów. Głównym elementem roboczym jest rotor, wykonujący ruch obrotowy. Bieżnia, po której porusza się rotor, ma kształt epitrochoidy. Cykl pracy silnika Wankla jest analogiczny, jak w silniku czterosuwowym.

Silnik Wankla. Mazda

Wirujący element silnika Wankla o kształcie trójkąta krzywoliniowego i wypukłych bokach jest osadzony na mimośrodzie wału silnika. Przełożenie zapewnia przekładnia zębata. Jednym z jej elementów jest wewnętrzny wieniec zębaty rotora, a drugim, zewnętrzny wieniec zębaty mimośrodowego wału silnika. Dzięki tej przekładni rotor napędza wał silnika.

Mimośrodowy ruch rotora oraz odpowiedni kształt powierzchni roboczej korpusu sprawiają, że krawędzie rotora dzielą przestrzeń między tłokiem a ściankami cylindra na trzy części, zwane komorami roboczymi. Ich położenie, kształt oraz objętość zmieniają się w czasie pracy silnika. Ponieważ na jeden obrót rotora przypadają trzy obroty wału, to na każdy obrót wału wypada jeden cykl pracy, podobnie jak w klasycznym silniku dwusuwowym. Jest to bardzo korzystne, bowiem równomierny bieg silnika można uzyskać bez potrzeby stosowania dużych kół zamachowych. Kolejną zaletą wankla, wpływającą korzystnie na jego sprawność, jest niemal całkowite oczyszczanie komory ze spalin. Rozpędzona w przewodzie dolotowym mieszanka wpada z dużą energią kinetyczną do komory roboczej, co zapewnia wysoką sprawność napełniania. Kształt komór spalania (wąskie i długie) nie sprzyja jednak sprawnemu spalaniu mieszanki i odpowiada za wysoką toksyczność spalin. Stąd próby konstruowania silników Wankla z podwójnym zapłonem.

Wysoka kultura pracy

Niewielki poziom wibracji sprawiał, że wankel odznaczał się wysoką kulturą pracy. Na dodatek osiągał bardzo wysoki moment obrotowy od niskich obrotów. Producenci motocykli widzieli w nim idealne źródło napędu dla jednośladów. Pojawiły się konstrukcje konkurencyjne dla Herculesa W 2000, wyprodukowanego w liczbie 8000 sztuk: Honda A16, Kawasaki X99 czy Yamaha RZ 201 (1972 r.), Van Veen OCR 1000 (1976 r.). Żaden z tych projektów nie został jednak wdrożony do produkcji wielkoseryjnej. Krótkiej serii doczekał się tylko Van Veen (43 szt.).

Na taśmę produkcyjną trafił jedynie Suzuki RE5 z 1973 r. W ciągu trzech lat zbudowano ok. 6000 egzemplarzy. Nie zyskał popularności. Był ciężki, mało dynamiczny, paliwożerny i bardzo drogi.

Nowy silnik zawiódł nadzieje. Ale kiedy wydawało się, że motocyklowy świat zapomni o silniku Wankla, w 1987 r., po dwudziestu latach doświadczeń i prób, przeplatanych trudnościami finansowymi, po gruntownym sprawdzeniu prototypów przez brytyjską policję na rynku pojawił się rotacyjny Norton.

Model Rotary miał moc 85 KM, ale równolegle powstała wersja wyścigowa o mocy 135 KM. Po perturbacjach regulaminowych, wbrew opiniom producenta, nowy motocykl uznany został za odpowiednika klasycznych maszyn klasy 1000 ccm. Odnotował spore sukcesy, wygrywając nawet brytyjską, motocyklową Formułę 1. Dlatego w 1990 r. wprowadzono na rynek nowy model z silnikiem Wankla o nazwie F 1 (95 KM). Wyprodukowano tylko 200 egzemplarzy, bo jego cena odstraszała klientów. Kolejny Norton z wanklem (TT) z 1992 r. był prawie o połowę tańszy.

#NORTONGATE – ANATOMIA UPADKÓW KULTOWEJ BRYTYJSKIEJ MARKI

Brytyjskie motocykle spotkał taki sam los, jak produkowane wcześniej jednoślady z wirującymi tłokami. W połowie lat dziewięćdziesiątych odeszły w zapomnienie. Do dzisiaj nikt nie podjął się wznowienia idei wankla, głównie ze względu na problem ze spełnieniem norm czystości spalin. Cała historia rotacyjnego silnika w jednośladach trwała ledwie 20 lat.