Historia silnika Wankla i Mazdy. Felix Wankel, Kohei Matsuda, Tsunei Matsuda i Kenichi Yamamoto. Mazda R360 i RX500.

Felix Wankel - twórca silnika Wankla

Zacznijmy od początku, czyli od twórcy silnika rotacyjnego. Nie od Jamesa Watta, twórcy idei. Od Felixa Wankla, który stracił pracę w wyniku kryzysu po pierwszej wojnie światowej. Potem z powodu kłótni z Hitlerem był więziony przez nazistów, a po drugiej wojnie przez aliantów. Przyszło mu żyć w czasach, które dziś uznamy za trudne. Z pewnością bardzo napracował się na swój sukces. Mimo braku prawa jazdy miał swój wkład w rozwój motoryzacji. Zafiksował się na idei silnika spalinowego bez elementów poruszających się niejednostajnie. Był ideowym purystą, gardził silnikami tłokowymi nazywając je pogardliwie Schuttelhuber. W wolnym tłumaczeniu „trzęsące się tłoki”. Urodził się w 1902 roku, a pierwszy patent otrzymał w roku 1929. Łącznie patenty składał wielokrotnie, przez sześćdziesiąt lat. Żył do 1988 roku. Mimo wielu pomysłów na silnik rotacyjny na przestrzeni historii, to Felix dopiął swego. Został jedynym człowiekiem, którego patent wszedł do masowej produkcji.

Dlaczego silnik rotacyjny został wykupiony przez tak wielu producentów samochodów? Dlaczego spośród nich tylko Mazda potrafiła zrobić użytek z silnika Wankla i doprowadzić jednostkę do wyższego poziomu?

Silnik Wankla to konstrukcja, której przyświecała ambitna wizja wyparcia silników tłokowych. Wizja silnika rotacyjnego, obrotowego zawładnęła Felixem Wanklem całkowicie, doprowadzając do otrzymania patentu i wielokrotnych modyfikacji. Czy historia silnika Wankla to pasmo sukcesów? Zobaczmy...

Dziś silnik Wankla równa się Mazda, a jednak po raz pierwszy zastosowano go seryjnie w samochodach NSU Spider. Samochody te zaprezentowano w 1963 roku, na salonie samochodowym we Frankfurcie. To właśnie NSU była pierwszym posiadaczem patentu. NSU czyli dzisiejsze Audi. W roku 1968 do produkcji wszedł model NSU Ro80, z silnikiem dwukomorowym. Co ciekawe, w oddziale badań i rozwoju NSU Dieter Paschke przekonstruował silnik Wankla tworząc jego kolejną wersję bez wiedzy licencjodawcy. Felix skwitował te modyfikacje ostrymi słowami „Zamieniłeś mojego konia wyścigowego w klacz orną”.

Dzieje silnika Wankla są bardzo ciekawe. NSU w 1960 roku podpisało umowę spółki z amerykańską firmą Curtis&Wright. Ta w latach 1962-68 konstruowała wersje na potrzeby branży samochodowej, które jednak pozostały w fazie eksperymentalnej.
Na stabilność pracy, prostotę konstrukcji i jej atrakcyjność skusiły się m.in. Alfa Romeo, American Motors, Citroen (zaszedł całkiem daleko w badaniach, budując m.in. helikopter), Ford, General Motors, Mercedes-Benz, Nissan, Porsche, Rolls-Royce, Suzuki i Toyota. Część z nich tworzyła spółki z NSU, część wykupywała licencje. Co ciekawe, w latach sześćdziesiątych Rolls Royce's Motor Car Division okazała się pionierem w wersji diesel silnika Wankla. Z kolei Deere & Company projektowała wersje używające różnorodnych paliw. W późnych latach osiemdziesiątych proponowała ten silnik jako jednostkę napędową do samochodów i wyposażenia jednostek marines. Silnik trafił także do Rosji, gdzie eksperymentował z nim m.in. AvtoVAZ. Piszę tu tylko o branży samochodowej, a przecież zostają jeszcze motocykle, samoloty itd. Z zastosowań, które mnie zaskoczyły znalazłem używanie silnika Wankla w kosiarkach, motocyklach, jako silnik łodzi, w gokartach oraz… pile łańcuchowej i bezzałogowym statku powietrznym Sikorsky Cypher.

Jak widać, na przestrzeni czasu licencję na korzystanie z patentu Wankla wykupiło wiele firm. A jednak większość z tych prób zastosowania silnika kończyła się niepowodzeniem z uwagi na problemy technologiczne czy konstrukcyjne. A to używano słabych stopów do produkcji rotorów czy bloku silnika. To wpływało na szybkie zużywanie się jednostki napędowej. A to nie radzono sobie z trudnymi do uszczelnienia obszarami pracy związanymi z przedmuchami. Wpływało to bezpośrednio na zmniejszenie ciśnienia sprężania i spadek sprawności termodynamicznej.

Każda z tych firm szukała swojej drogi i sposobu użycia silnika Wankla. Tymczasem w tym dynamicznym początkowym okresie najwięcej szumu było chyba wokół prototypu koncernu Daimler-Benz. Piękny bolid z tworzywa sztucznego poruszył ówczesny świat, ba, nawet dziś wygląda intrygująco. Zaprezentowany w 1969 roku model C111 miał otwierane ku górze drzwi i trzykomorowy silnik Wankla o mocy 280KM. Zobaczcie sami, zapamiętacie ten model na długo.

Zaraz zaraz, skąd tu się nagle wzięła Mazda RX500? Chyba za bardzo wybiegliśmy w przyszłość przy okazji prototypu Mercedesa...

WYZWANIE, NA KTÓRE MAZDA CZEKAŁA OD LAT

Wróćmy do początków. Dzisiejsza Mazda, a najpierw Toyo Cork Kogyo została założona w 1920 roku przez Juiro Matsuda. Początkowo skupiała się na produkcji obrabiarek, a od lat trzydziestych produkowała trójkołowe pojazdy użytkowe. W 1934 roku zmieniła nazwę na Mazda.

Mimo, że pierwsze prototypy czterokołowych pojazdów tworzyła w latach czterdziestych, dopiero w 1960 roku zaprezentowała swój pierwszy seryjnie produkowany czterokołowy pojazd. Mazda R360 zdobyła potężny udział w rynku. Mylilibyśmy się jednak, sądząc, że w latach sześćdziesiątych Mazda była niewielką, nic nie znaczącą firmą. W 1963 roku świętowała wyprodukowanie łącznie od początku historii firmy miliona sztuk samochodów! W tym czasie Mazda szybko rosła w siłę.

Zainteresowanie Mazdy silnikiem rotacyjnym sięga 1960 roku. Wtedy to prezydent firmy, Kohei Matsuda, razem z innymi dyrektorami wybrali się do Niemiec. Ich misją było przekonanie Felixa Wankla i NSU do udzielenia im licencji na coś, co wtedy było zaledwie inżynierską ciekawostką, szczyptą nadziei. Odważny krok w nieznane. Bardzo odważny krok w nieznane. Warto zauważyć, że podpisanie umowy licencyjnej z NSU (posiadacz patentu) w 1961 roku było powodem do świętowania. Pozostałymi licencjobiorcami były bowiem motoryzacyjne giganty, działające w o wiele większej skali. Piękny sukces! Pod koniec 1961 roku pierwsze silniki dotarły do Japonii. Jednak te jednorotorowe prototypy okazały się… totalną porażką. Kłęby białego dymu, pożeranie olbrzymich ilości oleju, bardzo krótka żywotność. Szybki spadek mocy wynikający z przecierania wewnętrznych powierzchni, wibracje itd. To tylko niektóre z zastanych problemów. Zero nadziei. Silnik, który miał być dla Mazdy nośnikiem od niewielkiego producenta użytkowych trzy lub czterokołowych pojazdów do istotniejszej przyszłości, przyjechał martwy na wstępie. Okazało się, że droga od pociągającej idei do świetlanej przyszłości jest o wiele dłuższa. Dosłownie wszyscy pozostali producenci samochodów odpuścili, poddali się i pogrzebali projekt użycia silnika Wankla.

"The 47 Ronin of the Rotary Engine"

Z typową dla siebie w tamtych latach zadziornością Mazda powiedziała „zrobimy to”. Co ciekawe, długie dekady precyzyjnej inżynierii w pełni przygotowały Mazdę do podjęcia rękawicy. Można powiedzieć, że trafienie na silnik Wankla było dokładnie tym monumentalnym wyzwaniem, którego śmiały i gotowy producent oczekiwał. Po prostu odważni, przygotowani rebelianci. Do tego mieli na pokładzie genialnego inżyniera, Kenichi Yamamoto, który wierzył w projekt. Co tu dużo mówić, oddał mu się i poświęcił. Gdyby nie Kenichi Yamamoto, pewnie nie mielibyśmy dzisiaj frajdy z naszych RXów.

By umożliwić swobodne i daleko zakrojone prace nad silnikiem, Tsunei Matsuda zdecydował o stworzeniu w 1962 roku Rotary Engine Development Committee. Na czele jednostki stanął nie kto inny, a Kenichi Yamamoto, „Mr. Rotary”. Matsuda przekonał Yamamoto do wizji, w której firma z Hiroszimy może zostać niezależną i odnieść sukces dzięki doskonałości inżynieryjnej. W skład Rotary Engine Development Comittee weszło czterdziestu siedmiu najstaranniej wybranych specjalistów, nazwanych roninami (lojalnymi samurajami). Mówili o sobie "The 47 Ronin of the Rotary Engine".

Miało to szczególne symboliczne i historyczne znaczenie dla Japończyków. Na co trafili Ci dzielni ludzie? Prototypy silnika dostarczone przez NSU były dalekie od dokładności. Poza kłębami białego dymu, zastosowane uszczelnienia rotora zostawiały „ślady diabelskich pazurów” na komorze spalania. Wypróbowano ponad tysiąc prototypów, szukając spójnego i skutecznego rozwiązania. Bez efektu. Projekt spotykał się z bardzo ostrą krytyką, brakiem zrozumienia i naciskami na zakończenie. Docierały kolejne informacje o silniejszych producentach rezygnujących z Wankla. Autorytety mówiły stanowcze „nie”. Samuraje pod wodzą Yamamoto potrzebowali dwóch lat wycieńczającej pracy. Dali radę. Swoją niezłomną determinacją wytworzyli w Maździe „rotary spirit”, któremu najbliższe jest dzisiejsze określenie „rebelianci”.

Dziękuję za lekturę, Paweł Gołembiewski

Użyte zdjęcia pochodzą z archiwów Mazdy (www.mazda.com) oraz z ogólnodostępnych źródeł.