Wankel nebyl doménou výhradně Mazdy. Víte, že se vyráběl v SSSR i v socialistickém Československu?

Wankelův motor patří mezi technické nápady, které vypadaly v době prvotní myšlenky až geniálně. V principu je to malý zázrak. Jde o spalovací motor bez klasických pístů. Místo nich používá rotor tvaru trojúhelníku s oblými stranami, který se pohybuje v jakémsi osmičkovém prostoru.

Ten má přesný tvar a rotor se v něm odvaluje kolem excentrické části výstupního hřídele. Díky tomu se mění objem tří pracovních komor. Při rotaci se v každé z nich postupně odehrává sání, komprese, spalování a výfuk. Výsledkem je plynulý rotační pohyb hřídele bez vratného běhu pístů a ojnic.

Zajímavé technické řešení odstranilo válce, problémy mělo

V redakci AutoŽivě máme Wankel rádi. Já za sebe ho obdivuji jako technické řešení. Ale jezdit bych s ním nechtěl. Chybí mu podle mě točivý moment. Chyběl mi v Mazdě RX-8. Zpět ale k teorii, tohle není o osobní zkušenosti s konkrétním autem. První konkrétní konstrukci motoru bez pístů navrhl německý inženýr Felix Wankel. Název systému pak logicky odkazuje na jeho příjmení. Na jeho myšlenkách pak postavil komerčně použitelnou verzi Hanns Dieter Paschke. Základní rozlišení je jednoduché. Existoval typ DKM, tedy Drehkolbenmotor, kde se kromě vnitřního trojúhelníkového rotoru otáčel i vnější rotor. Středový hřídel byl pevný.

Kvíz: Parkování, rychlost, papíry. Otestujte si, zda víte, kde čeští řidiči chybují nejčastěji

Události247.cz

20 h

i

To znamenalo komplikovanou konstrukci i přenos točivého momentu. Druhý typ KKM, Kreiskolbenmotor, pracuje s pevným vnějším pláštěm a rotorem na excentrickém hřídeli. Ten už se dal snáz napojit na klasický převodový řetězec v autě. Nakonec se v sériové výrobě ujal jen druhý typ.

V praxi tedy všechny vyráběné Wankelovy motory patří do rodiny KKM. Cesta k hotovému motoru byla ale dlouhá. Felix Wankel začínal už ve 20. letech dvacátého století na myšlenkách rotačního kompresoru. První patent na rotační motor získal v roce 1934. Teprve když si uvědomil, že by trojúhelníkový rotor mohl mít sání i výfuk a fungovat jako spalovací motor, začal se rýsovat dnešní koncept. V roce 1951 nastoupil Wankel do firmy NSU Motorenwerke.

Mazda je Wankelem známá, o NSU už se ví méně, neprávem

Tam měl navrhnout rotační kompresor jako mechanický dmychadlový přeplňovač pro dvoutaktní motocyklový motor. Kompresor používali u malého jednoválce o objemu 50 cm³. I díky tomu dosahoval výkonu 13,5 PS neboli 10 kW při 12 000 otáčkách za minutu. Právě tvar rotoru kompresoru se pak stal základem pro spalovací verzi motoru. S definicí přesného tvaru mu pomáhal profesor Othmar Baier. V roce 1954 se NSU dohodlo s Wankelem na společném vývoji rotačního spalovacího motoru podle jeho principů. Protože byl Wankel vnímán jako problematičtější kolega, běžel vývoj první konstrukce DKM v jeho soukromé konstrukční kanceláři v Lindau.

iZdroj fotografie: Sanjay Acharya / Creative Commons / CC BY-SA

Pomáhal mu přítel a špičkový technik Ernst Höppner. Vznikl tak prototyp DKM 54, který poprvé běžel 1. února 1957 na zkušebně NSU. Uvádí se výkon 21 PS, tedy 15 kW. Druhý kus DKM měl pracovní komoru o objemu 125 cm³ a dosahoval výkonu 21 kW, tedy 29 PS, při 17 000 otáčkách. Konstrukce zvládala krátkodobě až 25 000 otáček za minutu, ale právě v těchto otáčkách se začínal deformovat vnější rotor.

Proto byl motor pro praktické použití nevyhovující. Podle historiků Mazdy vznikly celkem čtyři kusy motoru DKM s objemem Vh 250 cm³ a pracovním objemem Vk 125 cm³. Čtvrtý kus byl upravený a dosahoval 29 PS při 17 000 otáčkách a až 22 000 otáček maximálně. Jeden z těchto motorů stojí vystavený v Deutsches Museum Bonn. Komplikovaná konstrukce s nepohyblivým středovým hřídelem tak nakonec skončila ve slepé uličce.

Motor je lehčí než podobně výkonný klasický spalovací motor

Kritický problém byla hlavně nemožnost motoru účinně chladit. Na to upozorňoval i Wolf Dieter Bensinger. Ve firmě NSU proto hlavní vývojář Walter Froede sáhl po návrhu Hannse Dietera Paschkeho a překlopil koncept do dnes známého KKM. Tím se situace zásadně změnila. U KKM je vnější plášť motoru pevný a rotuje jen vnitřní rotor na excentrickém hřídeli. Zapalovací svíčky jsou snadno přístupné, chladicí systém je konstrukčně jednodušší a výstupní hřídel je koncipovaná jako u klasického motoru. Wankel ovšem tento posun nesl těžce. Vadil mu excentrický pohyb rotoru, který už nepopisoval čistý kruh.

Měl obavy i z vyššího namáhání apexových těsnění. NSU ale nemohlo financovat souběžný vývoj dvou typů. Proto padla volba na praktičtější KKM. Na ten si Wankel v roce 1961 zajistil americký patent číslo 2 988 065. Během vývoje řešil tým kolem Froedeho řadu poruch. Opakovaně zadíraná ložiska, problémy s promazáním i chladicím médiem. Výsledkem byl první plně funkční KKM 125, který měl pracovní objem 125 cm³, vážil jen 17 kg a dával 26 PS, tedy 19 kW, při 11 000 otáčkách. První spuštění tohoto motoru proběhlo 1. července 1958.

První série nebyla nijak velká, jednalo se o nižší tisíce kusů

Dalším důležitým milníkem byl rok 1963. NSU tehdy připravilo první sériový Wankelův motor pro osobní vůz. Šlo o jednotku KKM 502, která se montovala do sportovního modelu NSU Spider. Vyrobilo se přibližně 2 000 kusů. Motor měl řadu dětských nemocí, ale z hlediska výkonu, kultivovanosti a hlukových parametrů ukázal slušný potenciál. Šlo o jednokomorový motor s obvodovým sáním, pracovním objemem 996 cm³ a jmenovitým výkonem 40 kW, tedy 54 hp, při 6 000 otáčkách za minutu.

Zásadní vlastnost Wankelova motoru je nerovnoměrné tepelné zatížení. Sání, komprese, spalování i výfuk probíhají na pevných místech statoru, takže jedna část skříně dostává dlouhodobě zabrat mnohem víc. Klasický čtyřtaktní pístový motor má naopak všechny fáze v jednom válci a teploty se vyrovnávají. Tento rozdíl vedl k hledání nových cest chladicích systémů. Zkoušely se třeba tepelné trubice v kombinaci se vzduchovým chlazením.

i

Předhřev vybraných úseků skříně výfukovými plyny pomáhal zlepšovat spotřebu paliva a omezovat opotřebení i emise. Velkou roli hraje tenká olejová vrstva a povrchová vrstva hranice proudění, které působí jako tepelná izolace. U kapalinou chlazeného Wankelu dosahuje teplota této vrstvy zhruba 200 °C a rozložení teplot je pak lépe zvládnutelné. Během padesátých a šedesátých let se řešily i výrobní problémy.

Obrábění trochoidních vnitřních ploch vyžadovalo speciální stroje. Historie Wankelova motoru se tak pohybuje mezi nadšením z vysokého specifického výkonu, nízké hmotnosti a hladkého chodu a realitou v podobě vyšší spotřeby paliva, složitějšího utěsnění a emisních limitů. Přesto se tento typ motoru prosadil v řadě aplikací. Od osobních aut a sportovních vozů až po motocykly, motorové pily, sněžné skútry, letadla, vojenské drony a pomocné energetické jednotky. Nedostatky se postupně zmírňovaly, ale nikdy úplně nezmizely.

Snaha byla, ale Wankel se nikdy nestal masově vyráběným

Proto se Wankel posunul spíš do rolí, kde se uplatní jeho malé rozměry, plynulost a možnost pracovat na konstantní rychlosti. Mohl bych teď mluvit o Mazdě, ale to je už relativně nedávná minulost, obecně známá. V příběhu Wankelova motoru se ale často zapomíná na to, co se dělo za železnou oponou. Z naší strany.

Přitom právě v Československu a v Sovětském svazu se objevily projekty, které by si zasloužily mnohem víc pozornosti. Malý a lehký motor s rotačním pístem, vysoký litrový výkon a minimum pohyblivých dílů. V NSU a u Mazdy už byly první sériové motory, ale ani u nás nikdo nechtěl zůstat pozadu. V šedesátých letech se proto do hry zapojil československý Ústav pro výzkum motorových vozidel.

iZdroj: Depositphotos

Ve spolupráci se Škodou začali uvažovat o vlastní verzi Wankelu. Nešlo jen o čistou technickou zvědavost. Vedení řešilo i to, jak si obstarat licenci na výrobu podle původní koncepce Felixe Wankela. Logická volba tehdy vedla k německé společnosti NSU Wankel, která dnes spadá do koncernu Audi. Probíhala jednání o licenční smlouvě, jenže do hry vstoupila ekonomická realita.

Licenční poplatky byly vysoké a k tomu se přidávalo nejisté hodnocení životnosti rotačních motorů. Už tehdy bylo jasné, že extrémní litrový výkon a jednoduchá konstrukce něco stojí. V případě Wankelu to byla hlavně spolehlivost a spotřeba. Vedení československých institucí proto nakonec dohodu nepodepsalo. Místo licencované výroby padlo rozhodnutí pro vlastní vývoj. Na stole bylo i to, co by Wankel udělal se sériovou Škodou 1000 MB.

Žigulík s Wankelem se nikdy do ČSSR oficiálně nemohl dostat

Ta měla klasický čtyřválec vzadu a celá linka v Mladé Boleslavi byla čerstvě spuštěná a stále se splácela. Přestavba výrobní technologie na novou koncepci by spolkla obrovské peníze. Přesto se u nás Wankel nezastavil jen na rýsovacích prknech. Vzniklo celkem deset prototypových motorů. Jeden z nich se dostal i do embéčka. Šlo o vůz známý jako Škoda MB Wankel.

Na dobových fotografiích je vidět, jak rotační jednotka leží vedle klasického pístového čtyřválce. Rozměrově působí kompaktněji, což přesně odpovídá základní myšlence tohoto motoru. Auto prošlo testováním, ale vývoj se zastavil dřív, než by mělo šanci dostat se do běžného provozu. Oficiálně se mluvilo o nákladnosti přestavby linky a obavách z dlouhodobé spolehlivosti.

iZdroj fotografie: Depositphotos

V praxi hrál roli i politický a plánovací systém, který dával přednost ověřeným řešením. Wankel byl příliš exotický a rizikový. Deset prototypů tak zůstalo jen zajímavou epizodou československého motorářství. Vyloženě sériový rotační motor se u nás nikdy do běžných rukou nedostal. Mnohem dál zašel Sovětský svaz. Od roku 1974 se celé téma přesunulo do speciální konstrukční kanceláře v automobilce AvtoVAZ. Oficiálně bez jakékoli západní licence.

Podle některých historiků se žádný formální licenční kontrakt s NSU nikdy nepodepsal. V roce 1974 si AvtoVAZ vyvinul vlastní wankelovský motor. O čtyři roky později, tedy v roce 1978, spustili malou sériovou výrobu. Základem byl známý sedan VAZ 2101. Místo čtyřválce ale dostal rotační jednotku s výkonem až 70 koní. Na dnešní poměry to nevypadá nijak oslnivě, ale v kontextu tehdejšího „žigulíku“ to znamenalo znatelně živější projev. Jenže běžný sovětský řidič se k takovému autu vůbec nedostal.

Tyto speciální verze mířily výhradně k policii a KGB. Ale ani tam dlouho nevydržel. Tedy podle dostupných informací. První problémy se ale ukázaly velmi rychle. Zhruba po 20 000 kilometrech začaly přicházet typické potíže s životností. Slabé těsnění, opotřebení hran rotoru, problémy s mazáním a celková nespolehlivost. V podmínkách SSSR, kde se ne vždy dodržoval pečlivý servis a kvalitní oleje, to dopadlo přesně tak, jak by se dalo čekat. Na skutečně masovou výrobu nikdy nedošlo.