Silnik Wankla – jak działa silnik z wirującymi tłokami?

Silnik Wankla wymyślił Felix Wankel

Za patent silnika z wirującym tłokiem odpowiedzialny jest nie kto inny, jak sam Felix Wankel, który wniosek patentowy na taką konstrukcję jednostki napędowej zgłosił w roku 1933, uzyskując go trzy lata później. Od jego nazwiska wzięła się, stosowana do dziś, nazwa tego rodzaju konstrukcji.

Zamów e-wydanie magazynu "auto motor i sport" - teraz o 30% taniej!

Później, przez wiele lat, nad udoskonaleniem silników z wirującymi tłokami pracował japoński inżynier Kenichi Yamamoto, który zmarł w 2017 roku w wieku 95 lat. Przez wiele lat pracował nad udoskonaleniem silników Wankla i zastosowaniem ich do napędzania samochodów Mazdy.

Mazda RX-8 z silnikiem Wankla

To właśnie dzięki pracy inżyniera Yamamoto Mazda jest jedynym producentem, który silnika Wankla używał jeszcze do niedawna – w modelu RX-8. Co więcej, obecnie trwają zaawansowane prace nad powrotem do koncepcji Felixa Wankla, tyle że w nieco innej roli - zamiast głównego napędu, silnik z wirującym tłokiem miałby działać jako generator prądu w samochodach elektrycznych, tzw. range extender.

Dołącz do nas na facebooku i bądź na bieżąco z motoryzacyjnymi newsami!

Czym jest silnik Wankla i jak działa?

Silnik Wankla to silnik spalinowy, w którym tłok o kształcie zbliżonym do trójkąta o zaokrąglonych bokach (tzw. trójkąt Reuleaux) obraca się wewnątrz cylindra, który z kolei ma kształt rozciągniętego okręgu – w dużym przybliżeniu.

Wirnik osadzony jest mimośrodowo, co oznacza że nie obraca się wokół osi wału, a – obrazowo mówiąc - „tańczy” wokół tegoż wału.

Silnik Wankla

Obracając się, trójkątny tłok tworzy komory, analogiczne do tych, jakie powstają w klasycznym silniku tłokowym – mamy zatem komorę ssania, sprężania, pracy i wydechową. Jest więc podobnie jak w klasycznym silniku, z tym że w silniku Wankla wszystkie cztery cykle pracy odbywają się podczas jednego obrotu wału, jak w silniku dwusuwowym. W zwykłym czterosuwie natomiast dzieje się to przy dwóch pełnych obrotach wału.

Opinie o silniku Wankla

Silnik Wankla ma wiele zalet, ale i niestety wiele wad, które przyczyniły się do jego wycofania. Najdłużej nad jego ulepszeniem pracowała Mazda, ale i Japończycy w końcu zostali pokonani przez charakterystykę tej konstrukcji. Choć jak wspomnieliśmy, silnik Wankla ma powrócić – jako silnik pomocniczy, tzw. range-extender w samochodach z napędem elektrycznym.

Samochody Mazda z silnikiem Wankla, fot. Mazda

Wróćmy jednak do wad i zalet. Wśród najczęściej wymienianych zalet jest duża moc, niska masa, niewielkie wymiary i kultura pracy. Wady natomiast to m.in. wysokie spalanie, konieczność częstego dolewania oleju czy wysoka emisja gazów spalinowych.

Zalety silnika Wankla:

• małe rozmiary i płaska konstrukcja
• niska masa
• duży stosunek mocy do pojemności skokowej
• prosta konstrukcja
• niski poziom wibracji
• niski poziom hałasu
• wysoka sprawność mechaniczna
• osiąganie wysokich prędkości obrotowych

Wady silnika Wankla:

• problem z uszczelnieniem komory spalania i powstawanie przedmuchów
• wysokie zużycie paliwa
• wysoka emisja gazów spalinowych
• spalanie sporych ilości oleju
• powstawanie naprężeń termicznych – skutek rozległej komory spalania

Samochody z silnikiem Wankla

Mazda nawiązała współpracę z niemieckim NSU, gdzie głównym konstruktorem był sam Felix Wankel, a NSU Spider z 1963 roku był pierwszym autem napędzanym silnikiem Wankla.

NSU Spider z silnikiem Wankla

Kenichi Yamamoto, wraz z zespołem inżynierów, mieli zakupić licencję na silnik z wirującym tłokiem i zająć się jego dalszym rozwojem. Zaowocowało to pojawieniem się niedługo potem pierwszego wanklowskiego modelu Mazdy - Cosmo Sport 110S.

Mazda Cosmo Sport 110S

Mazda, jako jedyna od lat 70. ubiegłego stulecia, produkowała silnik Wankla aż do roku 2012, montując go w modelu RX-8. Ze względu zbyt rygorystycznych norm ekologicznych i dużych kosztów związanych z ulepszeniem silnika, zaprzestano jego produkcji.

Kenichi Yamamoto w 1985 roku został prezydentem Mazdy, dwa lata później zostając szefem rady nadzorczej firmy. Pod jego kierownictwem, napędzana silnikiem Wankla Mazda 787B zwyciężyła w 1991 roku w legendarnym wyścigu 24h Le Mans.

Innym modelem, mało znanym, a wykorzystującym silnik Wankla, był Mercedes C-111. Pierwszy Mercedes C 111 napędzany był 3-wirnikowym silnikiem Wankla, ale to druga odsłona modelu, oznaczona C 111-II, zrobiła prawdziwa furorę. Do jej napędu posłużył również silnik Wankla, ale już czterowirnikowy (4 razy po 602 cm sześc. pojemności), generujący moc 350 KM i rozpędzający bardzo opływowego Mercedesa C 111-II do prędkości 300 km/h.

Mercedes C 111-II

Mercedes mówi o nim: „fascynująca ikona wśród aut sportowych i ulubieniec mediów, a przy okazji jeżdżące laboratorium do testowania silnika Wankla i nowych rozwiązań technicznych oraz legendarny rekordzista”.

Ostatecznie silnik z wirującym tłokiem nie sprawdził się, z powodu wysokiej jego awaryjności. To znana bolączka silnika Wankla, czyli m.in. problemy ze szczelnością i wysoka konsumpcja oleju.

Pomimo wielu zalet – jak wysoka moc przy niskiej pojemności czy kompaktowe wymiary – silnik Wankla ustąpił dieslowi – w modelu C111-IID użyto 190-konnego diesla o pojemności trzech litrów, a w wersji C111-III już 230-konnego diesla.

zobacz galerię