Wankelův motor je legenda. Sice nikdy se nijak výrazně neprosadil, jeho problémy předčily jakoukoli výhodu a dokázal nechat zkrachovat i světoznámou značku aut, ale přesto je motor s rotačními písty světoznámý.
Plusy a minusy Wankelova motoru s rotačním pístem
Články na téma Wankelův motor:
- Jak funguje Wankelův motor
- Proč Wankelův motor neuspěl
- Plusy a minusy Wankelova motoru s rotačním pístem - právě čtete
- Auta, která měla Wankelův motor a nebyla tak známá
- Wankelův motor opět zpátky v Mazdě
Každý, kdo držel v ruce alespoň odmontovaný volant od Trabanta, slyšel jméno Wankel. Jde o motor, který má jméno podle svého vynálezce Felixe Wankela. Pojďme krátce na historii.
Dokázal položit NSU
Vynálezce Felix Wankel byl génius. Jednoznačně. Jeho myšlenka na motor s rotačním pístem ho napadla už v jeho patnácti letech a v sedmnácti si už stavěl vlastní prototyp. Ve 22 letech už založil výzkumnou laboratoř, kde na motoru pracoval. První opravdu funkční motor představil ale až v roce 1957. To se stalo díky tomu, že firma NSU potřebovala pro své motocykly a automobily něco převratného. Motor, který by předčil konkurenci. Malý, lehký, výkonný. A tak se NSU dala do spolku s Felixem Wankelem a výsledkem byl agregát s označením DKM a jeho generační vývoj KKM.
Motor s objemem 498 ccm pak dostal NSU Spider a především na tu dobu neuvěřitelně technicky pokrokový NSU Ro80. Tohle auto nadchlo lidi i porotu vybírající Evropské auto roku 1968, takže NSU si odvezlo nejvyšší cenu. Jenže to byla labutí píseň pro značku.
NSU dávalo na auto nesmyslně vysoké záruky a hlavně stále věřilo motoru KKM. Takže neustálé opravy nespolehlivých aut způsobily, že NSU zkrachovalo. Zdálo by se, že se automobilky poučily. Jenže ne. Postupně s motorem koketovaly značky jako Citroën, Mercedes-Benz, Alfa Romeo a další. Motory se dostaly do sekaček, letadel, kompresorů i gigantických lodí. Jenže všechno zkrachovalo. Postupně, pomalu, ale jistě.
Jedinou firmou, která motorům typu Wankel věřila, byla Mazda. Jenže i ta musela od nich ustoupit, když agregát zabily především emisní limity.
Teď už se o Wankelu zase hovoří. Ovšem asi ne jako o standardní pohonné jednotce, ale jako o range extenderu, tedy generátoru elektrického proudu pro dodávky. Výhody jsou jasné…
Proč je geniální?
Už ten nápad Felixe Wankela byl vlastně jednoduchý a přitom geniální. Co je největším nepřítelem spalovacích motorů z hlediska účinnosti? Je to přeměna posuvného pohybu pístu na rotační. Síly, které vznikají v klikovém mechanismu nejsou malé a drtivá většina z nich je prostě výrazem ztrát. Místo toho, aby motor točil hřídelem, chvěje se, vibruje, hrká, skáče… Jen si vzpomeňte na několik článků o vyvažování motorů. Je to prostě entropické peklo.
Wankel se zamyslel nad tím, jak udělat píst rotační, to znamená, vynechat posuvnou fázi. Proč by nemohl píst obíhat rovnou s klikovou hřídelí? No, ono to tak jednoduché nebylo a nakonec to není tak přímý výstup, ale ve výsledku na to přišel.
Potřeboval kruhový pohyb přetvořit na pohyb takový, který dokáže ve svém kruhovém pohybu vytvořit kompresní prostor, zde palivo stlačit, spálit a vyfouknout. Vhodným výsledkem je sférický trojúhelník.
Co si představit pod tím divným názvem? Je to trojúhelník, který ale pro plynulý pohyb jak vlastní, tak náplně, nemá strany rovné, ale oblé. Píst není upevněn přímo na klice, ale rotační pohyb je podél pevného středového pastorku. Píst samotný je tedy na excentru a může tak vykonávat zajímavý prostorový pohyb. Jde o takzvanou epitrochoidu. Možná ji znáte, pokud jste měli jako malí hru Inspiro. Vzali jste menší ozubené kolečko, to jste připevnili k rýsovacímu prknu s papírem a druhé větší ozubené kolečko bylo volné. Do něj jste zasunuli tužku a jezdili s ní dokola. Vytvářely se nádherné obrazce. A právě vnitřní menší kolečko a větší vnější dá dohromady epitrochoidu. Z ní vyřízněte část pro pohyb sférického trojúhelníku a dostanete částečnou epitrochoidu. Už jste z toho moudří?
Možná ne. Ale zkuste si to s těmi kolečky. Každopádně takhle vznikly tři prostory, které se za jedno pootočení pístu postarají o všechny pochody klasického spalovacího motoru – od nasátí paliva a vzduchu až po výfuk vyhořelé směsi.
Ještě geniálnější
Ale pojďme se podívat na motor ještě podrobněji a především na některé jeho myšlenky. Už jsme třeba napsali, že motor zvládne celý spalovací proces během jediné otáčky. A to je naprosto geniální. Jeden píst dokáže udělat neskutečný výkon. Vždyť i Mazda RX-8 měla písty pouze dva. Proč by ne? Vždyť to zcela stačilo.
A teď dál. Omezení suvných sil vyústilo ve fantasticky klidné chování motoru. To znamená absenci vyšších harmonických a ty nižší se daly snadno vyvážit protizávažím. Majitelé sice často říkali, že je to jak vysavač – necítí od motoru žádnou reakci, cuknutí, energii. Jenže to bylo dáno právě tímto.
Dále motor zvládal úžasně vysoké otáčky. Třeba Mazda používala převod excentru a výstupního hřídele v poměru 1:3. Takže na jednu otáčku pístu se výstupní hřídel otočil třikrát! Jaký je důsledek? Na jednu otáčku hřídele už není jeden spalovací proces, ale pouze jedna třetina. Najednou se dostáváme do klasického spalovacího motoru, kde ovšem nemáme čtyřtakt, ale jakýsi třítakt. Jenže ten se točí neskutečně rychle. Dosáhnout 10 000 otáček/min není problém. Agregát jde za plynem neskutečně snadno.
V neposlední řadě je to velikost agregátu. Odstrojený motor z Mazdy RX-8 vážil neskutečných 98 kg! A to se jednalo o třináctistovku! Díky tomu bylo auto lehoučké a hledat někde nedotáčivost byla hloupost.
Smrt krásných motorů
Jaké jsou neduhy? Všichni ví, že to je utěsnění spalovacích prostorů. Jde o jakési stírací lišty, které propouštěly rychle olej. Takže agregát během chvíle žral víc oleje než benzínu. S tím byly spojené všechny další problémy. Ale vraťme se k tomu stírání. Tento problém se nedal jen tak snadno vyřešit. Bylo třeba nastavit takový systém stírání oleje, aby zároveň byl motor dostatečně mazán. Moc velký přítlak znamenal problémy s mazáním, malý zase příliš oleje. Ale nakonec se tento problém podařilo částečně vyřešit. Ovšem o motor se musel majitel extrémně starat.
Co bylo ovšem horší byl útok obvyklého podezřelého – emisí. U Wankelova motoru nelze jednoduše měnit náplň, poměr vzduchu a paliva a časování ventilů. Je to všechno na „fest“. I když vlastně jde o celkem optimalizovaný systém, nakonec stejně emise doběhly agregát, protože prostě nemohl konkurovat klasickým čtyřtaktům s variabilním časováním a zdvihem ventilů, využitím přeplňování, recirkulací výfukových plynů apod. A tak v roce 2012 vyjel poslední vůz s logem Mazda a Wankelovým motorem.
Zdroj info: Audi, Mazda.
Zdroj médií: Mazda, Audi.
Zdroj médií: Mazda, Audi.
Fotogalerie (14 fotek)
