Představte si klasický spalovací motor. Ten má klikový hřídel, s nímž jsou ojnicemi spojeny písty, pohybující se nahoru a dolů ve válcích. Jedná se o dobře známou techniku, která je tu s námi již více než století, a která se v průběhu dekád měnila a zdokonalovala, byť její základní princip zůstal stejný.

Pořád jsou tu písty, které stlačují hořlavou směs paliva a vzduchu, aby následně vykonávaly práci (roztáčely klikovou hřídel) poháněné expanzí, která vzniká hořením této směsi.

Jak funguje Wankelův rotační motor?

Také Wankelův motor pracuje na principu stlačování směsi vzduchu a paliva, a energii získává z jejího hoření, ovšem zde veškeré podobnosti končí. Nejsou tu žádné klasické písty a válce, ale ani ojnice nebo rozvody, otevírající sací a výfukové ventily.

Základ Wankelova motoru tvoří spalovací komora, která má vnitřní tvar epitrochoidy. Je to v zásadě ovál, ovšem se zúžením v bočních stěnách. Touto komorou prochází hřídel s excentry, která je skrze ozubený převod – v principu planetovou převodovku – spojena s nejdůležitější součástí, a sice rotorem. Ten má tvar Reuleauxova trojúhelníku – jde vlastně o klasický trojúhelník, ovšem s vypouklými stranami.

Tento rotor – občas též nazývaný jako „rotační píst“ – vykonává excentrický rotační pohyb uvnitř spalovací komory, přičemž jeho tři vrcholy mají těsnění, konstantně se dotýkající její stěny. Jelikož je komora z obou stran utěsněna, tříhranný rotor ji vlastně rozděluje na tři oddělené a utěsněné prostory, které během rotace neustále mění tvar a objem.

Podívejte se na animaci Wankelova motoru:

| Video: Youtube

Jak se rotor otáčí, vykonává současně všechny pracovní cykly. Do jednoho prostoru je skrze sací kanál nasávána směs paliva a vzduchu, v dalším prostoru se směs stlačuje, až je v jednom momentu zažehnuta zapalovací svíčkou, a ze třetího prostoru se vytlačují plyny vzniklé hořením směsi ven výfukovým kanálem.

Jak bylo řečeno, všechny tyto činnosti se otáčením rotoru opakují a probíhají zároveň. Za jedno otočení rotoru tedy dojde ke třem zápalům a třem expanzím.

V praxi používané motory mají rotory spojené s excentrickým hřídelem převodem 1:3 – to znamená, že za jedno plné otočení rotoru se výstupní hřídel otočí třikrát.

Mazda, která Wankelův motor vyráběla a používala nejdéle ze všech, využívala zpravidla dvoukomorové motory, tedy motory s dvojící za sebou umístěných spalovacích komor a se dvěma rotory.

Agregát Renesis, který Mazda montovala do modelů RX, měl v posledním provedení celkový objem spalovacích komor 1,3 litru, ovšem tento objem nelze přímo porovnávat se zdvihovými objemy konvenčních pístových motorů.

Jaké jsou výhody a nevýhody Wankelova rotačního motoru?

Sportovní modely Mazdy, u kterých se Wankelův motor využíval v největší míře, nejlépe benefitují z jeho výhod. S ohledem na konstrukci může mít motor velmi kompaktní rozměry, je lehčí a má mnohem méně pohyblivých dílů než ekvivalentní pístový motor. To všechno mu také umožňuje velmi jemný a hladký chod prakticky bez vibrací, aniž by bylo nutné využívat těžké vyvažovací prvky.

Co se týče charakteru Wankelu ve sportovních vozech, třeba RX-8 se chováním nejvíce blíží točivým řadovým čtyřválcům s přísně plochou křivkou točivého momentu. V nízkých otáčkách motor nemá příliš síly, ale točivý moment lineárně roste, jak se motor vytáčí směrem k červenému poli.

Omezovač je až na devíti tisících otáčkách za minutu, což jsou otáčky, v nichž pracuje jen velmi málo sériových automobilových motorů. Z automobilového světa lze charakter Wankelu přirovnat třeba k motoru Honda F20C v modelu S2000, bližší srovnání ovšem nabízí spíš motocyklové čtyřválce.

Na druhou stranu má ovšem Wankelův motor také řadu nevýhod, které v praxi zabránily jeho většímu rozšíření v automobilovém průmyslu. V první řadě je to malá tepelná účinnost. Wankelův motor má z principu, jež je dán hlavně tvarem a pohybem spalovacího prostoru, nedokonalé spalování, a tedy v důsledku vysokou spotřebu a vysoké emise.

S vysokými emisemi souvisí i mazání. I pozdní motory Mazdy, které lze považovat za historicky nejvyspělejší, měly řízenou spotřebu oleje a doporučuje se u nich přidávat olej přímo do benzínu – lze tak prodloužit životnost těsnění a samotného povrchu spalovacích komor.

close Rotor Wankelova motoru info Zdroj: Se svolením Mazda zoom_in Rotor Wankelova motoru.

Právě těsnění jsou pak nejznámější a nejpropíranější nevýhodou Wankelova motoru. Jak již bylo řečeno výše, každý vrchol trojúhelníkového rotoru má těsnící lištu (v angličtině apex seal), která je klíčová pro oddělení jednotlivých pracovních prostor motoru.

Tyto lišty ovšem v různých režimech použití motoru těsní nedokonale a podléhají zvýšenému opotřebení. Problém je také s utěsněním samotných spalovacích komor, což je dáno velkým rozdílem teplot v jednotlivých částech.

Obecně lze říci, že Wankelův motor vyžaduje specifický přístup a servis, a ani potom není jeho životnost příliš vysoká. Navíc je tu klíčová nevýhoda spočívající ve vysoké spotřebě a emisích, což je v dnešní době „neprůchozí“ faktor. Koneckonců Mazda ukončila výrobu posledního Wankelova motoru coby samostatné pohonné jednotky zejména kvůli emisím.

close Fotosoutěž Dovolená s autem 2024. info Zdroj: Deník zoom_in Fotosoutěž Dovolená s autem 2024.

Kde se používal a používá Wankelův rotační motor?

Německý inženýr Felix Wankel obdržel první patent na rotační motor v roce 1934 a tehdy se ještě počítalo s použitím trojúhelníkového rotoru v roli kompresoru. Na základě tohoto designu potom v padesátých letech začaly práce na spalovacím motoru.

První použití v silničních vozidlech přišlo u automobilky NSU, pro kterou Wankel pracoval – prvním sériovým vozem s tímto motorem byl model NSU Spider v raných šedesátých letech. Postupně s Wankelem koketoval třeba americký koncern General Motors, který dokonce vyrobil pár sériových Chevroletů, největší popularizace se ovšem Wankel dočkal u Mazdy. Ta přišla nejprve s kupé Cosmo, ale vzniklo i několik nesportovních modelů nebo minibus Parkway.

Nejpopulárnější je ovšem řada RX, zastoupená několika generacemi RX-7 a potom i zmíněnou RX-8.

„Rotační motor disponuje unikátní konstrukcí, kdy generuje výkon rotačním pohybem trojúhelníkového rotoru. Překonáním několika technických obtíží Mazda uspěla v komerčním zavedení rotačního motoru, když jej v roce 1967 nasadila do modelu Cosmo Sport.“ zní oficiální prohlášení značky.

close Mazda Cosmo Sport a Mazda MX-30 - první a poslední vůz s Wankelem info Zdroj: Se svolením Mazda zoom_in Mazda Cosmo Sport a Mazda MX-30 - první a poslední vůz s Wankelem

Coby samostatná pohonná jednotka se přestal Wankel vyrábět v roce 2012 – s ukončením výroby poslední verze RX-8. Teprve loni jej Mazda do výroby vrátila, a to jako generátor – takzvaný „prodlužovač dojezdu“ do modelu MX-30. I tady je hlavním benefitem jeho kompaktní stavba a chod bez vibrací.

Wankel se objevil také v motocyklech značek Norton, Hercules a jednom modelu Suzuki. Dále i v menších letadlech, motorových člunech, či jako pohon motorových pil a v dalších aplikacích, kde je důležitá velikost motoru.

Jakou má Wankelův rotační motor budoucnost

Na tuto otázku neexistuje jednoznačná odpověď. Nasazením motoru v roli generátoru elektrické energie Mazda údajně překonala některé další nesnáze, spjaté s rotačním motorem jako takovým. Na druhou stranu fanoušci již přes deset let čekají na další sportovní model, který by byl motorem přímo poháněn. A ten stále nepříchází a jeho existence je s ohledem na konstrukční nesnáze a emise nepravděpodobná.

Na druhou stranu Mazda nedávno oznámila, že se vývoji rotačního motoru věnuje intenzivněji než dříve, a počítá s ním i do budoucna – byť konkrétní role je nejasná. Zároveň je japonská automobilka jediná, která s Wankelem jakkoliv pracuje – aktuálně není známo, že by se jeho vývoji věnoval kdokoliv jiný.