Felix Wankel (1902-1988), mannen som oppfant Wankel-motoren, var maskiningeniør og jobbet under 2 verdenskrig med tetninger og rotasjonsventiler for fly og marinetorpedoer, i oppdrag for BMW og Daimler-Benz. Etter krigen ble han fengslet av Frankrike, og laboratoriet hans ble stengt.
Bildet øverst: Norton laget – fordi alle en stund skulle ha wankelmotor – også en variant med denne motortypen. (Foto: Norton)
Av Stein Bekkevold
Wankels arbeid ble konfiskert i 1945 og han ble forbudt å jobbe. I 1951 fikk han midler fra Goetze AG for å innrede et teknisk utviklingssenter i huset i Lindau ved Bodensjøen.
Han begynte så å utvikle Wankelmotoren hos NSU AG, og dette ga den første arbeidende prototypen 1. februar 1957. I motsetning til moderne Wankel-motorer ga den 21 hk. Wankels motor ble først lisensiert av Curtiss-Wright i New Jersey, USA. Den 19. januar 1960 ble den vist – for første gang – for spesialister og presse på et møte i Deutsches Museum i München.
Samme år, med variant KKM 250, ble den første praktiske rotasjonsmotoren presentert, i en ombygd NSU Prinz. Da ble Wankel-motor synonymt med rotasjonsmotor, mens den tidligere het Motor nach System NSU/Wankel.
Felix Wankels første ferdige motor så slik ut, og var forløperen til den som kom i NSU Ro80. (Foto: NSU)
NSU Spider og Ro80
På bilmessen IAA i 1963 presenterte NSU sin Wankel-Spider, den første med slik motor, og et år senere kom den i serieproduksjon.
NSU vakte stor oppmerksomhet i august 1967 for sin ultramoderne NSU Ro 80, med en 115 hesters motor med to rotorer. Ro 80 var første tyske bil som ble valgt til “Årets bil” – i 1968.
I Japan løste Mazda ulike problemer knyttet til vibrasjoner. Motoren har senere blitt brukt – med suksess – av Mazda, i flere generasjoner i RX-serien – som Mazda Cosmo, R100, RX-7 og sist RX-8.
Mercedes-Benz fullførte sin C111 eksperimentmodell i 1969 med tre-rotors Wankel. I 1970 hadde neste modell en 4-rotors Wankel-motor og kunne nå 290 km/t, men den kom aldri i produksjon.
Wankel ble økonomisk sett en suksess, med lisensavtaler rundt om i verden. I 1958 hadde Felix Wankel med partnere grunnlagt Wankel GmbH, i en avtale som ga ham en andel av overskuddet.
Blant lisenstakerne var Daimler-Benz – fra 1961, General Motors fra1970, og Toyota fra 1971. Blant de som betalte høyere avgifter for rettigheter var et statseid ingeniørfirma i DDR(!).
I 1971 solgte Wankel sin andel av lisensen for 50 millioner tyske mark, til engelske Lonrho. Et år senere fikk han tilbake sitt utviklingssenter via Fraunhofer Society. Fra 1986 samarbeidet Wankel Institute med Daimler Benz AG. DB sto for driftskostnadene, og hadde forskningsrettighetene. Han solgte senere instituttet til DB for 100 millioner mark. Så herr Wankel gjorde virkelig gode penger på sin rotasjonsmotor.
Wankel-motorene
er elegante forbrenningsmaskiner med eksentrisk roterende stempler (rotorer) som direktegjør om forbrenningstrykket til roterende drift. Sammenlignet med stempelmotoren har de jevnere dreiemoment, mindre vibrasjoner, og er per effekt langt mer kompakte – og veier mindre.
Rotoren er en såkalt Reuleaux-trekant, men sidene er ikke så sterkt krummet. En Wankel gir tre kraftpulser per omdreining og arbeider i Otto-syklusen (firetakter). Utgangsakselen bruker gir som snurrer tre ganger raskere, og dermed gir en kraftpuls per omdreining. Rotoren gir kraftpuls og eksosgass samtidig, og de fire taktene i Otto-syklusen inntreffer til ulik tid.
Til sammenligninger er det i en totakts stempelmotor én kraftpuls per veivakselrotasjon (med utgangsaksel som i en Wankel-motor), og i en firetakter en kraftpuls for hver annen veivakselrotasjon.
Den firetrinns Wankel/Otto-syklusen med inntak, kompresjon, tenning og eksos skjer ved hver omdreining av rotoren – ved hver av de tre rotorflatene som snurrer inne i det ovale epi-trokoidale arbeids-kammeret, og gir altså tre kraftpulser per omdreining.
Hovedsakelig ankepunkt er slitasje i tetningene, noe som kan løses med kostbare smøreoljer med mindre koksing – som derfor bevarer smøreevne under ekstreme forhold; slik smøreoljer er for eksempel poly-alfa-olefiner brukt i jetfly-turbiner – de koster en liten formue per oljeskift …
De senere produksjonsvariantene – som denne bygget av Mazda – ble mer raffinert, gikk med høyere turtall og spiste tetninger … (Foto: Mazda)
Litt smøreolje-kjemi
Poly-olefiners egenskaper varierer fra væskelignende til stive stoffer, og dette bestemmes av molekylvekt og krystallinitets-grad. Krystalliniteten går fra null (flytende) til 60 prosent eller høyere (stiv plast). Den er styrt av lengdene på polymerens krystalliserbare sekvenser – som oppstår under behandlingen av utgangsstoffet. Styring oppnås med tilsetting av litt ko-monomer som 1-heksen eller 1-okten.
Nesten alle viktige poly-olefiner er poly-alfa-olefin (forkortet PAO), en variant av alfa-olefin. Et alfa-olefin er – om kjemi-interesserte lurer – et alken der karbon-karbon-bindingen starter ved α-karbonatomet. Alfa-olefiner som 1-heksen kan brukes som ko-monomerer for å gi en flott alkylforgrenet polymer – men 1-decen er mest vanlig for smøremidler. Men glem nå det da …
Ro 80 i 1967
Da jeg traff dr. F. Waldteuffel under NSUs førstevisning av Ro80 i Tysland i 1967, snakket vi nettopp om smøreutfordringene. Han sa at de hadde eksperimentert med en rekke ulike oljer, men at de beste dessverre var altfor dyre.
Da jeg spurte hva han selv ville smøre med, svarte han spontant at Mobils Jet Oil var en god kandidat. Han forklarte at den var utviklet for optimal motorytelse i jetdrevne jagerfly – for å unngå ikke planlagt/for tidlig motorvedlikehold. Oljer av denne type – noterte jeg meg (og skrev i Teknik för Alla) – tilbyr topp elastomer-kompatibilitet, og minimerer lekkasjer som gir drifts-forstyrrelser og kostbare reparasjoner.
Oljene gir optimal slitasjebeskyttelse, oksidativ og termisk stabilitet, og utmerket avsetningskontroll (stabil smøreevne), de reduserer ikke-planlagt vedlikehold – og maksimerer antall driftstimer. De tilbyr utmerket flyt og smøreevne selv i ekstreme temperaturer, men koster altså skjorta.
Og der har du hovedgrunnen til at sagaen om Wankels motor stort sett er slutt, bortsett fra at Mazda ennå kjører løp med slike. Med hyppige og dyre oljeskift …
