A forgótárcsás motor megjárta a mennyet, majd a poklot is. Egy ideig egyenesen a belsőégésű erőforrások forradalmát várták tőle, de aztán kíméletlenül eltemették és elfeledték, miután kiderült, hogy tartósságban soha nem fogja beérni „normál” dugattyús társait, nem beszélve kielégíthetetlen étvágyáról, ami a hetvenes évek elejétől kezdve megbocsáthatatlan tulajdonság minden járműnél.
A különleges felépítésű motort a huszadik század első negyedében álmodta meg egy német feltaláló, Felix Wankel, aki 1902-ben született Lahr városában. Apja elesett az első világháborúban, ő pedig az édesanyjával együtt Heidelbergbe költözött és bár azt hihetnénk, hogy mérnöki tanulmányokat folytatott, még az érettségiig sem jutott el. Kicsapták a gimnáziumból, miután összeveszett az egyik tanárával.
Wankel egy könyvkiadónál kapott munkát, ahol aztán bepótolta az elmulasztott stúdiumokat. Szinte falta a műszaki témájú könyveket, így bár papírja soha nem volt arról, hogy járatos lenne a műszaki tudományokban, tudása felért sok mérnökével. Ez a szakértelem volt az, aminek eredményeként Wankelt alkalmazták a hitleri Németország hadi fejlesztésekkel foglalkozó üzemeiben. Dolgozott a BMW-nél és a Daimler Benznél, ebben az időszakban elsősorban repülőgépmotorok és torpedók motorjainak tömítéseit tökéletesítette. A náci eszmékkel rokonszenvező feltaláló már 1929-re megalkotta, majd 1934-ben szabadalmaztatta egyedülálló bolygódugattyús motorját, amelynek hasznosítására azonban csak a háború után kerülhetett sor.
A világégés után a kettéosztott Németország iparát szinte a semmiből kellett újjáépíteni, Wankel ezért jó darabig hiába igyekezett meggyőzni a motorgyártó vállalatokat találmányának előnyeiről. Végül aztán az NSU vezetése kötött szerződést vele. Wankel 1951-től az NSU motorkerékpárok feltöltőjén kezdett dolgozni, amelyek lelke egy bolygódugattyús szerkezet lett. 1954-re készült el az első forgótárcsás feltöltővel rendelkező motor, amelynek lökettérfogata mindössze ötven köbcentiméter volt, ám 12000-es fordulatszámon 13,5 lóerőt állított elő. Hosszú idő telt el aztán mindaddig, amíg az első személyautóba épített, sorozatban gyártott Wankel-erőforrás debütált. Erre 1964-ig kellett várni, amikor is Frankfurtban az NSU standján egy 996 köbcentiméteres, egytárcsás Wankel-motorral szerelt Spidert állítottak ki. A lökettérfogathoz mérten vehemens, ötvennégy lóerős motor tudása meglepte a szakmát és a közönséget is, így dacára a magas árcédulának, három év alatt 2375 darab Spider is gazdára lelt. Itt célszerű egy közbevetést tenni, amely szerint a gyakorlatban is alkalmazott bolygódugattyús motorok ugyan Wankel elgondolásán alapultak, ám közelebb állnak ahhoz, ahogyan Hanns Dieter Paschke német mérnök tökéletesítette az eredeti elgondolást.
A sima járású, kisméretű és könnyű motor híre bejárta a világot, a nagy autógyárak pedig szinte azonnal rávetették magukat. Wankel szabadalmát megvásárolta például a Mercedes-Benz, amely a hatvanas években aztán kísérleti, C111-es típusában alkalmazta először.
Nem maradt le a németektől Citroën sem, sőt, ők rátettek egy lapáttal. Bolygódugattyús motort építettek 1973-tól kezdve az aktuális középkategóriás Citroën GS egyes példányaiba, majd ezeket a modelleket „Birotor” néven árusították. Az NSU-val közösen zajló „Comotor” együttműködés keretében gyártott, 106 lóerős, kéttárcsás motor telitalálatnak tűnt a GS-hez, annak csendes, puha futóművéhez ugyanis remekül illett a vibrációmentes, sima járású Wankel-motor. Hab volt a tortán, hogy Franciaországban kedvező adósávba csúszott a Birotor-GS, mégpedig a kis lökettérfogata miatt. Sajnos azonban a magas fogyasztás ettől megmaradt, ami az olajárrobbanásra tekintettel csírájában fojtotta el az ígéretes koncepciót. Még kilencszáz darab sem készült a GS e drága változatából – amely hetven százalékkal került többe a sima GS-eknél -, a Citroën pedig 1975-től inkább visszavásárolta ezeket is a tulajdonosaiktól, semmint hogy alkatrész-utánpótlásra legyen köteles. Kicsivel szerencsésebben járt a Citroën egy másik wankeles projektjével, amikor ugyanilyen konstrukciót alkalmaztak az RE-2 típusnéven forgalmazott helikoptermotorjuknál.
A franciáktól egyébként nem maradt le az Alfa Romeo, a Nissan, a Toyota és a Suzuki sem, a német DKW pedig a Hercules 2000W nevű gyártmányánál alkalmazta Wankel találmányát, míg a Staverton motoros sárkányrepülők hajtóműveit alkotta meg a segítségükkel. Az amerikai Curtiss-Wright úgyszintén nagy teljesítményű hajtóműveket fejlesztett, egyenesen repülőgépek számára. Wankel-elven működő tanulmányok a vasfüggöny keleti oldalán is készültek, a szabadalmi jogok megvásárlása nélkül. A szovjetek és a keletnémetek például Zsigulikat, Volgákat, illetve Trabantokat mobilizáltak olyan saját gyártmányú forgótárcsás motorokkal, amelyek úgynevezett „reverse engineering” útján jöttek létre. A keleti mérnökök szétszerelték a Nyugatról importált motorokat, majd elemeiket lemásolták és így alkották újra Wankel csodamasináját.
Elvben a bolygódugattyús, vagy forgótárcsás motor pofonegyszerű szerkezet. Nincsenek hagyományos dugattyúi, csak központi rotorja, amely vízszintes tengely körül forog egy úgynevezett epitochoid alakú házban. A házban forgó rotor kialakítása speciális, mert alakja olyan háromszöghöz hasonlít, amelynek oldalai domborúak. A rotor excentrikusan köröz, három csúcspontja pedig mindvégig szorosan illeszkedik a kamra falához. Egy nagy fogaskerék biztosítja a dugattyú körkörös mozgását a rotor közepén található belső fogakkal. Az elrendezés a rotor és a ház között három folyamatosan változó méretű munkateret eredményez forgás közben. És mivel az ördög mindig a részletekben rejtezik, el is érkeztünk a Wankel-motor Achillesz-sarkához! Ez pedig a tömítettség, illetve a tömítetlenség kérdése. Sajnos minden forgótárcsás motorban előbb-utóbb megszűnik a tökéletes tömítettség és teljesítményvesztés áll elő, aztán üzemképtelenné válik a szerkezet, ráadásul viszonylag kis futásteljesítmény után…
A rotor három csúcsát úgynevezett tömítőélekkel látják el, amelyeket rövid tányérrugókkal feszítenek elő, így folyamatos érintkezést biztosíthatnak az oldalfalakkal. A rotor egyébként az állórészben forog, amely gyakorlatilag egy ovális alakú ház, középen enyhén összeszűkítve, a motorban pedig az egyetlen mozgó alkatrész a rotor és a bolygóműves áttétel, amely a napkerékhez csatlakozik. A belső fogazás, valamint a helyhez kötött fogaskerék fogszámainak áttétele 3:2 arányú, így a rotor az excentrikus tengely szögsebességének kétharmadával forog. Bár bonyolultnak tűnhet, a Wankel-motor működése egyszerű, hiszen a kétütemű motorhoz hasonlóan résvezérlésű, tehát nem tartalmaz szelepeket. A réseket csak adott fordulatszámok közé lehet optimálisan beállítani, más fordulatszám-tartományban a motor töltése megváltozik, vesztesége, valamint fajlagos fogyasztása megnő. A forgótárcsás motor fordulatszámát az excentertengely fordulatszáma adja meg, ez pedig hármat fordul azalatt, míg a forgórész egyet. Ebből következik, hogy a Wankel-motorok maximális fordulatszáma az azonos teljesítményű hagyományos motorokhoz mérten magas, nagyjából kilencezer fordulat percenként.
Ugyan miért találták oly sokan hasznosnak Wankel találmányát, ha ennyire kényes szerkezet? Talán azért, mert számtalan előnye van. Fajlagos teljesítménye akár kétszeresen, háromszorosan is meghaladhatja a dugattyús motorok teljesítményét. Kompakt, kis helyen is elfér, felépítése pedig egyszerű. Kevés mozgó alkatrésze van, gyártása ezért olcsó és gazdaságos. Működése közben minimális a vibráció, széles üzemi fordulatszám-tartománya van, jól pörgethető, a működéséhez szükséges benzin oktánszáma is szélesebb tartományban változtatható.
A sok előnyt azonban semmivé olvasztották a hátrányok. A tömítő élek élettartama rövid, a motorolaj fogyasztása pedig tetemes, ráadásul a motor kényes az olaj minőségére is. Szerencsétlen esetben erősen lerövidül a motor élettartama, a javítás és felújítás ellenben drága, mert speciális körülmények és szakértelem szükségesek hozzá. A kompresszióviszony a motor geometriájából következik, tehát nem változtatható. A Wankel-féle hajtómű továbbá iszákos, sőt, mi több, pazarol. A kipufogón át távozó el nem égett üzemanyag mennyisége magas, így környezetvédelmi szempontból is aggályos a motor felhasználása. Hátrányos továbbá az is, hogy a sűrítés, a gyújtás és a kipufogás mindig a motor ugyanazon részében következik be, így egyes részek erősen felmelegednek, mások ellenben kevésbé, ezzel téve próbára a motorblokk anyagát.
A mérnökök már a hatvanas években felismerték, hogy az elvben kiválóan teljesítő motor baja meggyűlik a valósággal. Ennek ellenére két nagy autógyár is hosszasan kitartott a Wankelek mellett. Az NSU mellett a japán Mazda is úgy találta, hogy megfelelő tökéletesítéssel lehet benne fantázia.
Közismert tény, hogy az NSU a hatvanas évek végén nem kisebb dolgot, mint a jövőjét bízta a Wankel-motorra, amikor 1967-ben bemutatta az NSU Ro 80 típusú személyautóját. A Claus Luthe által tervezett, áramvonalas, hatalmas ablakokkal ellátott szedán kisebb forradalmat indított el, hiszen modern volt és stílusos. Motorházában megjelenéséhez illően ultramodern hajtómű, egy 995 köbcentiméteres, két forgótárcsás Wankel-féle motor bújt meg, amely 113 lóerejével akár 180-ra is felgyorsíthatta a 0.355 alaktényezőjű gépkocsit. Csoda-e, hogy az Ro 80-as 1968-ban az Év Autója lett? A beépített újdonságok sora lenyűgöző, négy tárcsafék, automata kuplunggal felszerelt háromsebességes, szinkronizált váltó, MacPherson rendszerű első futómű, fogasléces, szervós kormányzás – ám a motor tökéletlensége kivégezte az egyébként fantasztikus autót, valamint végzett az NSU-val is. A gyártó a motorokat garanciális rendszerben javította, ám mivel a bolygódugattyú éltömítései képtelenek voltak elviselni a magas fordulatnál őket érő erőhatásokat, csakhamar horribilis költségei keletkeztek. Az NSU Ro 80 motorja egészen magas tartományig tudott pörögni, azonban a vezetők egyszerűen tudomást sem vettek róla, hiszen erre sem a normál motoroknál megszokott vibráció, sem az „üveghang” nem figyelmeztette őket. A drága NSU szedánok motorjait így igen gyakran, már ötvenezer kilométer megtétele után javítani kellett. Bár a későbbi példányokba fordulatszámmérőt is beépítettek, sőt, 1971-től figyelmeztető hanggal is jelezte az autó a túlzott pörgetést, már ez sem segített, 1977-ben a nagytestű NSU karrierje véget ért. Bár több százezer darab gyártására készültek, végül még negyvenezer sem készült, az Ro 80-as pedig a halálba pedig magával rántotta a neckarsulmi gyárat is.
A Mazda egy kicsivel vidámabb kört futott a Wankellel. A távol-keletieknél Matsuda Tsuneji főmérnök volt a zászlóvivő, aki a kezdetektől mélyen hitt Wankel találmányában és nagy potenciált látott benne. Az ő nyomására a Mazda már 1961-ben megszerezte a forgótárcsás motor licenszét az NSU-tól, 1965-re pedig készen is állt az általuk kifejlesztett egytárcsás, 40A jelű motor, amit aztán beépítettek a Mazda Cosmo típusba. 1967-ben, a sorozatgyártás beindításakor szenzációszámba ment, hogy a Hitachi karburátorokkal felszerelt 982 köbcentiméter kamratérfogatú motor nem kevesebb, mint 110 lóerőt teljesített. A japán gyártó 1969-ben hozta ki az R130, vagy „Luce” típusjelzésű kupét, amelyet már kéttárcsás, 1300 köbcentiméteres kamratérfogatú Wankel mozgatott. Ennek nyomán indult el az RX sikersztorija 1972-ben, mégpedig a Mazda RX-4 típussal. Az e gépkocsiban használt 1300 köbcentiméteres kamratérfogatú motor kisebb fejlesztésekkel harminc évig gyártásban maradt, ezzel mozgatták az RX-7-es modellt is. A későbbi modellek motorjait már turbófeltöltővel is ellátták, így az 1986-tól gyártott második szériás RX-7-esben használt egyhármas motor immár 202 lóerőt teljesített. A Mazda Wankel-korszakának emlékezetes típusa volt a 2003-tól 2012-ig gyártott RX-8-as, amely stílusos és sportos autó volt, 1300-as motorja pedig már 231 lóerőt tudott – kár, hogy ötvenezer kilométerenként motorgenerálra kellett vinni őket…
Ami az egyszerű felhasználónak ijesztő tény, az a motorsportban hétköznapi. A versenyautók motorjait nagyon gyakran cserélik, generálozzák, náluk a kiemelkedő teljesítmény az egyetlen elvárás, a tartósság csak a sokadik a sorban, és mégis, a Wankel néha erre is képes volt rácáfolni. A legemlékezetesebb az 1991-es Le Mans-1 24 órás futam volt, ahol rajthoz állt a Mazda 787B jelzésű szörnyetege és meg is nyerte azt. Az agresszíven lapos, 830 kilós és hétszáz lóerős járgány 2616 köbcentis, négytárcsás motorja huszonnégy órán és ötezer kilométeren keresztül hibátlanul működött, amikor pedig a mérnökök megvizsgálták a hajtóművet, hüledezve állapították meg, hogy szinte újszerű, olyannyira, hogy akár még egy versenyt végig csinálhatnának vele…
szöveg: Szalkai Tamás, képek:Pinterest