Tässä moottorissa vältetään mäntämoottorin värinöitä aiheuttava pystysuorien liikkeiden kääntäminen kiertäviksi kampiakselin välityksellä, myös monet sen sisäistä kitkaa lisäävät rakenteet (kampikoneisto, venttiilikoneisto), sillä kolmiomainen trokoidimäntä kiertää jo valmiiksi epäkeskoisesti akseliinsa nähden epitrokoidisessa kammiossaan. Näennäisen yksinkertaisessa moottorityypissä oli useita rakenteellisia haasteita, muun muassa trokoidin kärkiä tiivistävät listat sekä korkean käyntilämmön aiheuttamat, vaikeasti hallittavat materiaalien laajenemiset, ja sen ominaispiirteiden hallinta johti viimein varsin monimutkaisiin ja raskaisiin moottoreihin ensimmäisten sukupolvien ajoneuvoissa 1950-luvun lopulta 1990-luvulle. NSU-tehtaan lisenssin lunastaneista valmistajista MAZDA-autotehdas (Toyo Kogyo) esitteli ensimmäisen kaksiroottorisen moottorinsa Tokion autonäyttelyn 1963 prototyypissä "L402A" (myöhemmin Mazda Cosmo 110 S), ja jatkoi sinnikkäästi moottorityypin kehittelyä RX-sarjan urheiluautoissaan aina vuoteen 2012 asti jolloin RX-8:n valmistus päättyi. Mazdan kehitystyö sai mm. moottorin kovin korkean ominaiskulutuksen viimein varsin hyvin aisoihinsa. Wankel-moottorin monien etujen vuoksi kiertomäntämoottori on edelleen kiinnostava, ja viimeisimmät kehitysaskelmat lupailevat sen menestyksen jatkuvan ainakin erikoissovelluksissa, joskaan ei ehkä tieliikenteessä käytettävissä ajoneuvoissa.
Monet moottoripyörätehtaat kiinnostuivat uudesta moottorityypistä NSU:n esiteltyä sitä vuonna 1960. Ensimmäisen toimivan koemoottoripyörän valmisti MZ jo vuonna 1960 saatuaan vihiä moottorityypistä mahdollisesti teollisuusvakoilun kautta, ja kaikilla neljällä Japanin suurvalmistajalla oli Wankel-koemalleja osittain jo messuesittelyssä 1970-luvun alkuvuosina. Ensimmäisen länsimaisen Wankel-koemoottoripyörän esitti saksalainen Hercules W2000-mallinimellä, ja sen lisäksi myyntivaiheeseen asti pääsivät Suzuki RE-5, kaksiroottorinen Van Veen OCR 1000 sekä myöhemmin Norton kaksiroottorisilla Commander- ja F1-malleillaan. Vähemmän tunnettua on, että myös Neuvostoliitto kehitteli kiertomäntämoottoreita niin auto- kuin mp-käyttöön: IC:n vuonna 1990 esittelemä raskas "Lider"-matkapyörä oli jo varsin valmiin näköinen - projekti sammui kuitenkin NL:n kriisiin. Edelläkävijät kuitenkin törmäsivät motoristien konservatiivisuuteen, ja moottoreiden korkeahko kulutus oli vuoden 1973 Öljykriisin jälkeisenä aikana merkittävä este myynneille. Pienet valmistusmäärät merkitsevät, että kaikki Wankel-mallit ovat nykyään hintavia mp-klassikoita siinä missä varhaiset Wankel-autotkin.
Myös lukuisia muita mäntämoottorin vaihtoehtoja on etsitty jo yli vuosisadan ajan, ja myös päässyt vähintään koekäytön asteelle ellei toimiviksi sovelluksiksi asti. Viimeisin näistä lie uusi-seelantilainen DUKE-moottori vuodelta 2011, mikä on "wobble plate"-periaatteen viimeisin muunnos. Wobble plate-tyyppisiä, mäntien pystyliikettä kiertolautasen kautta välittäviä moottoreita on ollut lukuisina versioina alkaen Smallbone Axial-moottorista vuodelta 1906, eräs laaja koostesivu kuvineen. Wankel-tyyppisen moottorin tavoin ne lupaavat vähävärinäistä käyntiä ja edullista teho/paino-suhdetta.
Sisällysluettelo
Historiaa
Kiertomäntä on teknisesti eleganttina ideana tai toteutettuna ratkaisunakin ollut käytössä pumpuissa, höyrykoneissa ja ahtimissakin jo 1500-luvun lopulta lähtien, ja moni kuuluisa tekniikkanero vuorollaan ja askel kerrallaan tuonut konseptiin merkittäviä uudistusaskeleita, joilla siinä piileviä vaikeuksia on yksi kerrallaan ratkaistu.
Ensimmäiset kuvaukset kiertoliikkeellä toimivista laitteista kuten vesipumpuista ovat peräisin vuodelta 1588, kun italialainen sotatekniikan insinööri Agostino Ramelli luonnosteli niitä kirjassaan "Le diverse et artificiose machine". Eräs niistä oli vaikkapa vesipyörän tavoin toimiva lukupultti, mihin oli sijoitettu useita silloin hankalasti käsiteltäviä painavia kirjoja luettaviksi. "Kirjapyörä" salli näiden kirjojen vertailun vaihtamalla kirjasta toiseen lukuaukeaman katoamatta (vrt. nykyinen hyperteksti, e-kirjat) ilman hyvin hankalaa kirjojen edestakaisin siirtelyä. Ramelli esitteli kirjassaan myös konsepteja vesipumpuista, mitkä toimivat pyörimällä tai kiertävän pumppumännän avulla. Ainakin kirjapyörä lie toteutettu, koska siitä on olemassa aikalainen kuparipiirros, ja idea sittemmin ollut käytössä muinaisen ajan kirjastoissa. Ensimmäinen toimivan ratas-vesipumpun rakentanut keksijä on kenraali Gottfried Heinrich (Graf, kreivi) zu Pappenheim vuonna 1636, jolloin sellainen toimitti vettä hänen suihkulähteeseensä. Pappenheim saavutti 30-vuotisen sodan aikana laajaa kuuluisuutta äärimmäisen lojaalina ja rohkeana, ennalta arvaamattomana sotataktikkona, ja juhlitun johtajan jäljiltä monia sanontoja ja ryyppylaulujakin on periytynyt nykypäiviin saakka. Myös ajoneuvojen moottoreiden öljypumpuissa tämä Pappenheimerin idean kaltainen rataspumppu on edelleen hyvin yleinen ratkaisu.
Skotti James Watt, edestakaisin liikkuvalla männällä toimivan höyrykoneen keksijä, työsti koko elämänsä ajan myös kiertävällä männällä toimivaa ratkaisua, ja vuonna 1782 hän esittelikin tuon periaatteen mukaisesti toimivan höyrykoneen. Skotti William Murdoch taas oivalsi lisätä Pappenheim-tyyppisen pumpun rattaaseen puusta tehdyt tiivistelistat rataspyörän hampaisiin: näin varustetut pumput tuottivat voimaa hänen työpajansa laitteille. Vuonna 1846 englantilainen Elijah Galloway taas rakensi höyryllä toimivan ratasvedon laivanmoottorissaan, mikä tuotti 16hv@500/min, mutta epätiiviin rakenteen vuoksi hukkasi höyrynpainetta enemmän kuin aikansa mäntähöyrykoneet. Höyryturbiinin keksijä, irlantilaistaustainen Charles Parsons julkisti vuonna 1884 erään ensimmäisistä toimivista kiertoliikkeeseen perustuvista höyrykoneista, "compound steam engine":n väliaskeleena kohti turbiinia, mutta siihen aikaan männänrenkaan toimintaperiaate ei vielä ollut seljennyt. Vuonna 1895 taas yhdysvaltalaiset veljekset Philander ja Francis Roots esittelivät toisiaan vasten kiertyvillä pyörivillä männillä toimivan ahtimen - idea on yhä edelleen käytössä mekaanisesti ahdetuissa ajoneuvon moottoreissa.
Felix Wankel
Nuoruusaika, ensimmäiset patentit ja ensimmäinen kiertomäntämoottori
Felix Wankel (9.8.1902, Lahr - 19.10.1988, Heidelberg) oli saksalainen, koulutukseltaan myyntimies, ja itseoppinut tekniiikkanero. Hänen isänsä kaatui vuonna 1914 ensimmäisessä maailmansodassa, ja perheen useiden muuttojen jälkeen hän jätti koulunkäyntinsä kesken vuonna 1921. Nuoresta lähtien tekniikkaa intohimoisesti harrastanut Wankel omasi poikkeuksellisen tilanhahmotuskyvyn, mutta oli tunnustuksensa mukaan matemaattisesti lahjaton. Hän liittyi 1922 natsististiseen DAP-puolueeseen, mikä lakkautettiin vuoden 1923 Münchenin epäonnistuneen vallankaappauksen jälkeen, ja liittyi uudelleen 1926 nyt NSDAP-nimiseen puolueeseen. Tällä välin, vuonna 1924 kaveripiirissä kolmipyöräisen Paki-moottoriajoneuvon parissa puuhastellessa ja sen täristävää moottoria harmitellessa, hän sai pinttyneen idean erilaisesta moottorityypistä missä kiertävä mäntä vähentäisi värinöitä. Felix Wankel oli kuitenkin äärimmäisen likinäköinen, eli hän ei elämänsä aikana koskaan hankkisi ajokorttia. Hän sai kiertomäntämoottorin kehityksen aikaisista teknisistä oivalluksistaan ensimmäisen patenttinsa vuonna 1929, ja hänen työnsä nelitahtimoottorin venttiilit korvaavan pyöröluistin parissa paitsi uuden patentin vuonna 1932. Myös ensimmäinen kiertomäntämoottorin prototyyppi, DKM 32, syntyi tuon työn ohessa.
NSDAP-vaihe
Ensimmäisen maailmansodan häpeällisestä ja katkerasta tappiosta väkivoimaa taaksensa saanut natsipuolue olisi merkittävä myöhemmän kehityksen kannalta. Nuori Felix Wankel oli innolla mukana puolisotilaallisten nuorisoryhmien johtajana (sittemmin Hitlerjugend), sillä niiden puitteissa hän pääsi tutustumaan aikansa uusimpaan tekniikkaan, ja myös puuhastelemaan omien monien ideoidensa parissa. Wankel oli nimenomaan kiinnostunut tehtävänsä sotateknisestä puolesta, ja sitä ajaessaan tavannut niin Adolf Hitlerin vuonna 1928 kuin myöhemmin Heinrich Himmlerin. Hänen esimiehensä Robert Wagner taas painotti natsistisen liikkeen poliittista puolta. Herrat riitaantuivat varhain, lopulta katkerasti Wagnerin järjestettyä Wankelille potkut puolueesta mihin tämä alun alkaenkin puolueensa sosialistista siipeä kannattavana, ja aluejohdossa rehottavasta korruptiosta suuttuneena vastasi Wagneria kohtaan nostetuilla panettelevilla syytöksillä ja kanteilla. NSDAP:n valtaannousun 1933 jälkeen jo maaliskuussa Wagner järjesti kiusalliselle alaiselleen potkut niin HJ-piirijohtajan paikalta, sekä kaiken kukkuraksi vankilatuomion. Wankel yrittäisi myöhemmin anoa NSDAP-jäsenyyttä uudelleen 1937 - mikä torjuttiin - mutta nousisi sodan aikana vuosina 1940-1942 Kepplerin suosituksella SS-jäseneksi Obersturmbannführerin arvolla. Wankel myös esittäytyisi vankilatuomionsa vuoksi sodan jälkeen natsismin uhrina, vaikkei hän koskaan myöhemminkään sanoutunut irti aatteen rasistisista, epädemokraattisista tai militaristisista suuntauksista.
Vankilatuomio oli tavallaan onnenpotku, sillä Wankelilla oli aikaa jatkaa ideoidensa kehittelyä samalla, kun hän yritti solmia yhteyksiä tahoihin jotka voisivat järjestää hänet vapaaksi. Viimein Daimler-Benz:in pääsuunnittelija Hans Nibel suostui Wankelin puolestapuhujaksi, mutta vasta Wilhelm Keppler`in itselleen Adolf Hitlerille osoittama sähke missä hän anoi nuoren lahjakkaan keksjiän vapauttamista tämän teknisten töiden ansioiden vuoksi, johti Wankelin vapauttamiseen syyskuussa 1933. Wankel oli jo ennen vankilatuomiotaan 1920-luvulla kiertomäntämoottorin teknisiä haasteita ratkoessaan muun muassa oivaltanut männänrenkaan tiivistyvän sylinteriputkeen kaasupaineen takia, mikä keksintö teki hänestä jatkossa arvostetun suunnittelijan - kateellisten kolleegojen pilkkana "valtakunnantiivistäjän" (Reichsabdichter). Keppler myös järjesti Wankelille tehtäviä puolustushallinnon piirissä, vaikka tämä oli tullut natsipiireissä epäsuosituksi (natsipuolueen sosialistinen siipi puhdistettaisiinkin julmalla tavalla kesällä 1934, kun sen johtohahmo Gregor Strasser menehtyi Gestapo-vankina "Röhm-Putsch"in yhteydessä).
Vankilatuomionsa kärsittyään Wankel sai vuonna 1934 BMW:ltä tehtävän kehitellä keksimäänsä pyöröluistiohjausta yhtiön piirissä. Vuonna 1936 alkoi yhteistyö kolmannen valtakunnan ilmailuministeriön (RLM) kanssa, kun Wankel oli konsultoinut Siemens & Halske-yhtiötä viisisylinterisen tähtimoottorinsa kanssa, ja saanut sen toimimaan. Raportti herätti niin ilmavoimien hankinnoista vastaavan Erhard Milch`in kuin Hermann Göring`in huomion ja jäljempi päätti, että Wankelin työtä oli kannustettava avokätisesti. Aiemmin niin kotonaan kuin sittemmin taloudellisista syistä äitinsä luona pitämiensä pajojen sijaan Felix Wankel sai rahoituksen avata oma WVW-suunnittelutoimisto Boden-järven Lindau`ssa. WVW:n parissa Wankel kehitti edellä mainitun pyöröluistitekniikan valtiollisen koelaitoksen (DVL) puolesta sarjavalmistusvaiheeseen asti. RLM tuki Wankelin suunnittelutoimistoa aina sodan loppuun vuonna 1945 asti miljoonien rahoituspanoksella, joiden turvin hän jatkoi kiertomäntämoottorinsa kehittelyä mutta suunnitteli myös venerunkoja ("Zisch"-projekti) mitkä herättivät niin laivaston kuin Waffen-SS:n kiinnostusta.
Oma suunnittelutoimisto, NSU-yhteistyö
Sodan päättyessä Lindau jäi ranskalaisten miehittäjien vyöhykkeelle: miehittäjä purki WVW:n työpaja laitteistot, passitti Wankelin vankeuteen, ja langetti hänelle toimintakiellon alallaan. Suunnittelutoimisto pääsi TES-nimisenä (Technische Entwicklungs-Stelle) aloittamaan uudelleen Wankelin Lindaun talossa vuonna 1951 hänen saatua rahoitusta siihen GÖTZE-osakeyhtiöltä (nykyään osa FEDERAL MOGUL-yhtymää). Jo samana vuonna TES solmi ensimmäisen yhteistyön NSU:n kanssa kehittääkseen tälle paitsi pyöröluistiohjattua 2t-moottoria myös Wankel-konseptilla toimivan ahtimen. Moottorityypin kiinnostavuus johti myös työnjakosopimukseen NSU:n ja moottorista hyvin kiinnostuneen BORSIG-teollisuusyhtymän kanssa, missä ajoneuvokäyttö jaettiin NSU:lle ja paikallismoottorit Borsig:ille. TES muutti 1960 uudisrakennukseen._Lindau_01.jpg)
Wankel-autojen markkinoilletulo ja alkuajan ongelmat
NSU julkisti Wankel-hankkeensa 19.1.1960 Münchenin kuuluisassa "Deutsches Museum"-tekniikkamuseossa, ja jo kesällä sillä oli esittää KKM 250-moottorilla varustettu NSU "Prinz III"-pikkuauto toimintakuntoisena prototyyppinä. Sarjaversio oli esillä vuoden 1963 Frankfurtin suurilla IAA-automessuilla, ja urheilullinen NSU "Wankel Spider" tuli myyntiin vuonna 1964. Tehtaalla oli myös jo moniroottorinen moottori työn alla "Ro 80"-autoaan varten (kiusallisesti edistyksellinen auto paljastui varhain, kun eräs raskaaksi matka-autoksi l. "schwerer Reisewagen" nimetyistä koeautoista oli joutunut liikenneonnettomuuteen). Mazda oli sillä välin kuitenkin edistynyt oman Wankel-projektinsa kanssa, ja 1963 Tokion autonäyttelyssä "L402A"-projektina esillä ollut "Cosmo 110 S" oli ensimmäinen moniroottori-Wankelilla varustettu auto, ja myös ensimmäinen sellainen sarjatuotannossa vuonna 1967. NSU seurasi vuonna 1965 perästä omalla moniroottorisella ja alun alkaenkin autoasennukseen tarkoitetulla KKM 506/509:llä, ja sen "Ro 80" tuli myyntiin hieman Cosmon jälkeen myöskin 1967, ja sai ensimmäisenä saksalaisautona "Vuoden Auto"-tittelin tuona vuonna. Hurjaa vauhtia etenevillä tapahtumilla oli ikäviäkin seurauksia, sillä Ro80-auto oli kiirehditty tuotantoon vielä hieman keskentekoisena ja sarjavalmistusta varten yksinkertaistettuna. Moottoreissa ei aluksi ollut kierrosluvun rajoitusta, minkä vuoksi asiakkaat eivät ymmärtäneet olla kierrättämättä turbiinimaisen tasaisesti käyvää Wankelia. Oli monia muitakin yksityiskohtia mitkä asiakkaiden käsissä johtivat moottoririkkojen sarjaan: NSU otti politiikakseen korvata moottorit syitä penäämättä, mikä oli paitsi taloudellisesti raskasta myös paljasti huoltoliikkeiden heikon osaamisen - myös moni palautettu moottori todettiin vaihdon jälkeen täysin ehjiksi. Kriisi sai huvittaviakin piirteitä, kun pahansuovasti huhuttiin Ro80-kuljettajien tervehtivän toisiaan sormimerkein monesko moottori on meneillään. Ro80:n aluksi aiheuttama tahra Wankel-moottorin maineelle lie osasyynä Wankel-moottoripyörien myöhemmälle hyljeksimiselle.
Wankel GmbH ja Felix Wankel-säätiö
Felix Wankel perusti kumppaneine lisenssituloja hallinnoimaan "Wankel GmbH"-yhtiön, mikä varmisti keksijälle hänen osuutensa moottorikonseptin levitystuloista. Mazdan lisäksi autonvalmistajista mm. Daimler-Benz (1961), General Motors (1970) ja Toyota (1971) lunastivat lisenssin. Moottoripyörien osalta lisenssi oli Fichtel & Sachsilla (1960), MZ:llä (1965), Suzukilla (1970), Kawasakilla (1971), BSA/Nortonilla (1972) ja Yamahalla (1972). Felix Wankelin yhtiön osuus lisenssituloista oli aluksi 40 ja sittemmin 36 prosenttia. Vuonna 1971 hän myi yhtiön brittiläiselle LONRHO-yhtymälle sievoisesta summasta, jolla hän lunasti rahoittajat pois TES-suunnittelutoimistostaan. Sen hän myi Daimler-Benz:ille oltuaan stuttgartilaisen jätin kanssa yhteistyössä vuodesta 1986. Lapsettomaksi jääneen avioliittonsa vuoksi, ja syöpään sairastuttuaan eläinrakas Felix Wankel sijoitti omaisuutensa perustamaansa säätiöön mikä toimii edelleen, ja jakaa varoja niin eläinsuojeluun kuin syöpätutkimukseen. Wankelin kirjallinen jäämistö on sijoitettu TECHNOSEUM-museoon, ja aikaansa paljon edellä ollutta Ro80-autoa esittelevä, yksityinen "Museum Autovision" säilyttää Wankel-autoihin liittyvää esineistöä (myös harvinaiset CITROËN-koeauton ja GS "Birotor":in). Felix Wankel sai elämänsä aikana lukuisia kunnianosoituksia, hänen nimensä esiintyy runsain määrin Saksan katunimistössä, ja niin hänen kuin vaikkapa Ro80-auton kunnioittamiseksi on julkaistu erikoispostimerkkejä. Kuvan MB C111-II oli alunperin varustettu 4-roottorisella 350hv-moottorilla, mutta sen pitkäkestoisuus ei täyttänyt Mrcedes-Benz`in vaatimuksia eikä auto Öljykriisin jälkeen enää sopinut aikaansa. Siksi C111 ei tullutkaan tuotantoon, vaan kaikki sen neljä versiota jäivät tehtaan koe- ja ennätysautoiksi. C111-II otti myöhemmin 3 litran turbodieselillä varustettuna haltuunsa lukuisia diesel-luokan nopeusennätyksiä. Jay Leno`s Garage C111-II 24:02 (V8-versio).
NSU
NSU oli 1950-luvun puoliväliin kestäneen moottoripyöräbuumin aikana noussut hetken ajaksi maailman suurimmaksi valmistajaksi, ja sen kassat pullottivat. Oli siis aivan luonnollista sen tarttua seuraavaan "isoon juttuun" jollaiseksi Wankel-moottoria kuviteltiin. Todellisuudessa kallis Wankel-projekti - toki yhdessä muiden tekijöiden kanssa - ja Ro80-auton vaikea alkutaival tiesivät NSU:n loppua itsenäisenä yhtiönä.
Wankel-konseptin edut ja haitat/ongelmat
- "How Rotary Engines Work" (englanninkielinen, 12:27min)
- "4 Reasons why the Wankel Engine is Dead" (vid, englanninkielinen, 5:21 min)
Etuja mäntämoottoriin nähden
- Liikkuvien osien vähäinen määrä (epäkeskoakseli ja roottori/roottorit) ja kompakti rakenne
- Venttiilikoneiston puuttuminen nelitahtimoottoriin verrattuna, Wankelissa parempi teho/paino-suhde.
- Epäkeskoakseli ja roottori/roottorit ovat tasapainotettavissa, eli käynti on varsin värinätöntä jopa yksiroottorisena. Wankel ei kuitenkaan ole täysin värinätön, sillä osat sekä kiertävät että kääntyvät mikä aiheuttaa vähäistä massamomenttia. Värinä on kuitenkin vähäistä verrattuna mäntämoottoreihin.
- Mäntämoottorin edestakaisen liikkeen puuttuminen johtaa imuilman tasaisempaan virtaamiseen ilman vastapainesykkeitä, joten Wankel reagoi kiihdytyksiin mäntämoottoria nopeammin.
- Työtahdin 50% pidempi kesto antaa tasaisemman väännön nelitahtimoottoriin verrattuna
- Koska roottori pitää erillään imuilmaa vetävän ja työtahdissa olevan kammion voi Wankelia käyttää helposti mm. vedyllä
- Polttoaineen vaiheittainen syöttö on ongelmattomampi koska seos ei ehdi tasaantua roottorikammiossa, eli sytytyshetki on valittavissa ihanteelliseksi - tavallisessa mäntämoottorissa sytytyksen on tapahduttava ennen ihanteellista hetkeä koska seos ehtii homogenisoitua.
Haittoja, ongelmia mäntämoottoriin nähden
- Wankelmoottorissa palotilan pinta-ala on epäsuotuisa sen tilavuuteen nähden, mikä voi johtaa suurempaan lämpöhukkaan: tosin nelitahtisen mäntämoottorin on lepotahtinsa vuoksi olla iskutilavuudeltaan kaksinkertainen, eli myös palotilan pinta-ala on kerrottava kahdella, eli Wankelin lämpöhukka on pienempi (terminen tehokkuus) käytännössä nelitahtista parempi
- Palotilan likistyminen sytytystulpan kohdalla sallii sen sytyttää kammion koko seoslatauksen. Sen sijaan kipinän yläpuolelle jäävä seos syttyy huonosti tai ei ollenkaan. Asialla on merkitystä kuitenkin vain moottoreissa missä pakoaukko sijaitsee kehällä, ja jos seos on homogeeninen: silloin osa seoslatauksesta poistuu palamattomana pakokanavaan. Vaiheittaisellla seossyötöllä tulpan yläpuolisessa tilassa ei ole sytytyskelpoista seosta, ja jos pakoaukko sijaitsee sivussa jää palamaton jäännöslataus kammioon.
- Wankel-moottorin tiivisteiden pituus (roottorin kärki ja kyljet) on suuri, eli puristuspainehävikki suurempi.
- Edellä mainituista syistä Wankel-moottorin spesifinen polttoaineenkulutus on jopa 16-20% korkeampi kuin 4t-mäntämoottorissa.
- Palamaton seos sekä kammion voitelussa välttämätön öljy vaikeuttavat tiukkojen saastenormien täyttämistä.
- Roottorikammion kylmän ja kuuman kaarteen lämpötilaero aiheuttaa osien eritahtista lämpölaajenemista mikä vaikeutti sen suunnittelua aiemmin
- Pakokaasun korkea lämpötila vaatii moottoripyörässä erikoisratkaisuja kuten kaksikerroksisia pakoputkia jotteivat osat kuumene kuljettajaa/matkustajaa vahingoittaviksi (ks. RE-5:n monimutkainen pakoputkisto)
Wankel-moottoripyöriä
Monilla mp-tehtailla oli lisensoituja tai lisensoimattomia Wankel-moottoripyörien projekteja, viimein myös sarjavalmistusmalleja. Hyvä englanninkielinen kooste näistä (runsaine valokuvine!) löytyy Vintagent-jutusta "Short History of Wankel Motorcycles" 11/2011, ja on eräs kirjoituksen lähde. Alla luetteloa valmistajista ja sarjatuotantomalleista tai (prototyypeistä, jos nimetty):
Sarjatuotantoon asti päätyneet
BSA/Norton Interpol II/Classic, Commander, F1
BSA/Triumph-yhtymä uskoi muiden valmistajien tavoin, että Wankel olisi tulevaisuuden moottorityyppi. Siksi se käynnisti oman moottoriprojektin jo vuonna 1969, ja palkkasi sen vetäjäksi lahjakkaan insinööri David Garside`n. Markkinatutkimus oli viitannut, että asiakkaat hyväksyisivät uuden Wankel-moottorin parhaiten urheilullisessa mp-mallissa. Garside otti suunnitelupohjaksi Fichtel & Sachsin yksiroottorisen 294ksm-moottorin, josta insinöörivelho sai suunnittelutyönsä aikana kutitettua irti uskomattomat 85% enemmän tehoa siirtämällä roottorikammion imuaukon sivulle (kehän sijaan) ja merkittävillä muutoksilla imupuoleen. 32hv kompaktista moottorista sai projektin näyttämään hyvin lupaavalta. Ilmajäähdytteinen moottori koeasennettiin BSA "Starfire"-mallin runkoon, mutta Wankel-tyypillisesti moottori tuotti ongelmallisen paljon lämpöä tiheiden sytytystapahtumien ja kompaktin kuorensa vuoksi (vähemmän jäähdyttävää pintaa). Fichtel&Sachs oli ratkonut ongelmaa reitittämällä jäähdytys-/imuilmaa puhaltimen avulla suoraan roottorikammion kehän läpi, minkä vuoksi imuilma kuumeni 100-asteiseksi, eli heikensi moottorin hyötysuhdetta. Garfieldin muutoksin imuilma ohjautui roottorikammion seiniä jähdytettyään erilliseen imukammioon, minkä kuori ja polttoaineen annostelu (kaasuuntuminen) saivat lämpötilan puolittumaan 50 asteeseen. Garfield`ia avusti työssä jo eläkkeellä ollut legendaarinen Bert Hopwood (itsensä Edward Turnerin suojatti BSA/Triumph`illa), ja kaksikko päätti jatkaa projektia kahdentamalla roottorit 588ksm-moottoriksi. Uuden moottorin rivoitettua jäähdytyspintaa oli nyt lisätty merkittävästi uudella massiivisella kuorella, ja sitä koeasennettiin Triumph "Bandit":in ohella useisiin yhtymän myyntimallien runkoihin, muun muassa Norton "Commando":on: kompakti moottori ison nelitahtitwinin paikalla salli sijoittaa sen yläpuolelle kookkaan imupleenumin, mikä jäähtyi ajoviimassa entistäkin paremmin. Uusi, 70hv tehoiseksi kehittynyt moottori oli niin lupaava, että viimein sille alettiin suunnitella aivan omanlaista runkoansa. BSA myös lunasti Wankel-lisenssin heinäkuussa 1972, vaikka se oli jo suurissa talousvaikeuksissa ja yhdistyisi vuonna 1973 valtion kätilöimään, mutta lyhytikäiseksi "Norton-Villiers-Triumph"-yhteenliittymäksi. Järjestelyiden myötä britti-Wankel kulkisi Nortonin alaisuuteen, ja sen johtaja Dennis Poore`n huolehtiviin käsiin.
Wankel-projekti, nyt "P39"-nimisenä, sijoitettiin 1973/1974 öljysäiliön paksussa rankaputkessaan omanneeseen runkoon, ja siitä nähtiin useita Triumph- tai Norton-tunnuksilla (tankit ym.) varustettuja testikappaleita. Runko kehittyi edelleen, ja kulmikkailla runkoputkilla (edelleen öljysäiliön sisältävillä) varustettu "P41" valmistui vuonna 1978. Tässä pyörässä oli T150 "Trident":in 5-vaihteinen vaihteisto, ja 25kpl piensarjan tuotantoa varten oli jo varattu tarpeet. Hanke kuitenkin keskeytettiin tässä vaiheessa vielä tuntemattomasta syystä, vaikka esitteitä Norton-merkkisenä lanseerattavasta uutuudesta oli jo painatettu, ja koepyörä päässyt CYCLE WORLD-lehden Cook Nielsenin testattavaksi. Se palasi vuonna 1984 päivänvaloon "Interceptor II"-nimisenä, poliiseille testikäyttöön kokokatteella ja poliisilaitteita varten sivulaukuilla varustettuna, edelleen "P41":na, mikä jatkoi Iso-Britannian poliisin ja Nortonin pitkää yhteistyötä. Mallia ei ollut tarkoituskaan myydä yleisölle, ja edelleen kehitellyllä nyt 85hv tehoisella moottorilla varustettua mallia valmistui 1984-1989 arvioidut 350kpl. Vuonna 1987 tästä Interpol II-mallista valmistettiin 100kpl ilman em. katetta ja laukkuja "Classic"-mallina "P43" joko hopeanvärisenä (kuva) tai perinteiseen JPS-tyyliin mustana kultaisilla koristeilla (yksi musta "Classic" on Mobilisti-lehden mukaan tullut Suomeen). Poliisien koekäytön ja palautteen avulla edelleen kehitelty Classic on luotettava ja alustaltaan hiottu malli, ja siinä on yhä 85hv ilmajäähdytteinen versio Nortonin Wankel-moottorista.
Moottorin kehittely jatkui 1980-luvulla Interpol II-mallin tuotannon aikana, ja vuonna 1988 julkaistiin sen vesijäähdytteinen uusi "P 52"-versio (edelleen Interpol II) sekä myyntiin tarkoitettu "P 53"-matkamalli Norton "Commander", joissa moottorin teho oli yhä 85hv. 300 kappaleena valmistettua Commander-mallia kuitenkin moitiskeltiin urheilulliseen Norton-perinteeseen huonosti sopivaksi, sillä siinä käytettiin Yamahalta hankittua alustaa ja mm. pyöriä joita asiakaskunta piti vain riittävinä - kun edeltävän Classic-mallin tuotantoerä oli varattu nopeasti ei Commander pystynyt toistamaan myyntimenestystä. Norton vastasi kritiikkiin viimein vuoden 1990 F1-mallilla "P 55", minkä alusta oli lainattu 1989 Iso-Britannian mestaruuden voittaneesta RCW588-raaserista. Mallia oli tarjolla vain yhtiön kilpatallia sponsoroivan JPS-tupakkayhtiön (John Player Special) musta/kulta-värityksellä, ja vesijäähdytteisen moottorin teho oli noussut 95 hevosvoimaan. Siinä oli alumiininen Spondon-palkkirunko ajan villityksen mukaisesti (vrt. Yamahan Deltabox, Gileran Twin Box tai Bimotan SLC), White Power`in USD ja joustin, mutta ahtaaseen katteeseen pakattu moottori kärsi jäähdytysviiman puutteesta eli kovassa ajossa sillä oli taipumus hukata usea hv moottoritehostaan. F1-mallia valmistui 145 kpl, ja sen hinta oli tuimat 12.000 puntaa. Puutumisoireet poistuivat vuoden 1991 F1 Sport-versiossa "P 55B", missä katteeseen oli lisätty ilman virtausta edistäviä aukkoja F1-raasereiden tapaan: se olikin kilpamallin replika, ja yllättäen edellisvuotista halvempi. F1 Sport`ia pidetään hienoimpana Nortonin Wankel-sarjasta, ja moottorista kuuluu sittemmin kutitetun esiin vielä reilusti lisää tehoa. Valitettavasti Nortonin taloustilanne pakotti yhtiön keskeyttämään tuotannon toistaiseksi ainoastaan 66 kappaleen jälkeen (yksityiskohtaisempi MCC-sivuston juttuun perustuva kertomus käännetty yhä työn alla olevaan Norton-tietopankkijuttuun).
Mallit
- P41 poliisipyörä "Interpol II" 1984-1989 (osa vesijäähdytteisinä), n. 350 kpl
- P43 tuotantomalli "Classic", 100 kpl
- P52 poliisipyörä "Commander Police"
- P53 tuotantomalli "Commander Civilian", yhteensä n. 300kpl
- P55 tuotantomalli "F1", 145 kpl
- P55B tuotantomalli "F1 Sport", 66 kpl
- RCW588 kilpamalli, vuoden 1989 Iso-Britannian mestaruus luokassaan
- NRW588 kilpamalli, ei vielä tarkempia tietoa
Hercules/DKW W2000
Syntyneen Hercules W2000-mallin 50kpl esisarja jaettiin vuonna 1973 kauppiaille koekäyttöjä ja palautteen keräämistä varten. Sarjatuotanto alkoi vuonna 1974 ensiversiolla, missä 176kg painavan mallin moottoriteho oli 25hv, sittemmin erään Saksan mp-teholuokan sallimat 27hv. Toimitukset asiakkaille alkoivat syyskuussa 1974, eli asetettu tavoite ensimmäisestä sarjatuotanto-Wankelista mp-saralla toteutui. Valitettavasti kireä aikataulu oli johtanut hosumiseen kehitystyössä: toisin kuin NSU Ro80-auton samalla tavoin kiirehdityssä lanseerauksessa W2000-moottori oli koeteltuna tuotteena jo täysin luotettava. Sen sijaan sen kalliin hinnan vastineeksi pyörässä oli käytetty runsaasti Saksan 50ksm-kevytmoottoripyörien varusteita, esimerkiksi nolosti vapisevia "vesimittari"-näyttöjä ja jäätelöpuikon kaltaista yksinkertaista virta-avainta, mikä aiheutti asiakaskunnassa protesteja pyörän "halvasta" ulkonäöstä. Konservatiiviset motoristit eivät liioin ihastuneet moottorin pönttömäisestä muodosta, sen oudosta jäähdytyspuhaltimesta näkyvällä paikalla, tai uudenlaisesta käyntiäänestäkään, ja W2000 saikin kansan suussa vähemmän mairittelevan "pölynimuri"-liikanimen. W2000 suoriutui kiihdytyksestä 0-100km/t 7,8 sekunnissa ja saavutti 138km/t huippunopeuden, mikä oli korkeaan 4.550 D-markan hintaan nähden epätyydyttävä (kiivaampi 250ksm-Honda maksoi tuolloin n. 2.500 DM), mutta moottorin testikulutus 7,2l/100km (MOTORRAD 13/1975) oli Öljykriisin jälkeisenä aikana tyrmistyttävä. W2000 tarvitsi moottorityypille ominaisesti myös vielä seospolttoainetta, eli se jouduttiin tankkaamaan mopedimaisesti 2T-pumpulta.
W2000 ei näin pystynyt täyttämään asiakaskunnan ennakko-odotuksia, minkä vuoksi myynti oli tahmeaa. Vuonna 1976 Hercules toi markkinoille parannellun version tuorevoitelulla, eli ikävä tuhertaminen 2T-öljyn kanssa pyörää (aivan liian usein) tankatessa jäi pois. Toimitukset kauppiaille jatkuivat vuoteen 1979 asti, mutta moni yksilö jäi myymättömänä ja rekisteröimättömänä kauppiaiden varastoon pölyttymään - nämä ajamattomat W2000:t olivatkin myöhemmin kaikkein halutuimpia keräilijäpiireissä. Valmistusmäärä jäi viimein 1.784 kappaleeseen, joskin moottoria tehtiin muita sovelluksia varten arvioidut 20.000 kappaletta. Kun myös saman ajanjakson Suzuki RE-5 oli flopannut markkinoilla, ei Hercules ollut kiinnostunut enää uuden painoksen kehittelemisestä.
Krittiikkiä (Christoph Driesen, "Tourenfahrer" 12/2012, lähde: Wikipedia DE):
"Ylipäänsä W2000 on edestä taakse pullollaan kompromisseja. Asiaa ei auta lainkaan, että Hercules-mainonta tituloi sitä suureellisin sanankääntein: » Suvereeni. Edessänne seisoo tulevaisuus. « Sillä mikään ei siinä näytä tulevaisuudelta, vaan pikemminkin kotikutoisesti muotoillulta 1970-luvun alun moottoripyörältä. Kolhot katkaisimet, mopomaiset vesimittarin näköiset nopeus- ja kierroslukunäytöt, omituinen voimalähde missä silmä ei lepää, ja alkusarjassa peräti vielä rumpujarru edessä."
Suzuki RE-5
RE 5:n yksikammioinen 497ksm-moottori oli lopulta teknisesti erittäin hieno mutta samalla monimutkainen, eli painava. Siinä oli sekä vesi- että öljylauhdutus, CDI-sytytys kaksilla liipasimilla kierrosluvun ja alipaineen mukaan yksittäiselle sytytystulpalle. Öljysäiliöitä oli kolme: vaihteisto, sumppu ja roottorin tuorevoitelu. Runkolaakereille ja roottorin voiteluun imukanavien kautta oli erilliset öljypumput. Kaasukahva komensi peräti viittä järjestelmää: esimerkiksi kaasutin oli Wankel-autojen kaltainen eli paljon mp-kaasuttimia monimutkaisempi, ja kaasukahva hallitsi paitsi sen kuristusläppää myös "port valve"-venttiiliä mikä ohjasi korkealla kuormalla avautuvan kakkoskurkun toimintaa, sekä lisäksi tuorevoitelun syöttöä roottorille. Tehoa oli 62 hv eli vähemmän kuin 2t-"Vesipyssy" GT750:ssä (67 ja M-mallista eteenpäin 70hv), mutta RE 5 väänsi tasaisesti ja värinättömästi pois lukien voimakas värähtely 4.000/min tietämillä. Keskikulutus oli 7,6l/100km, eli ei poikennut suuresti terveen janon omaavasta isosta triplasta, mutta rajoitti 260kg painoisen mp-rohjakkeen toimintamatkaa. Tällä olisi fataaleja seuraamuksia markkinoiden reaktiolle RE 5:een. Sen alustaratkaisut olivat tavanomaisia, mutta lopputulos poikkesi edukseen sen ajan parjatuista japanilaispyörien ominaisuuksista: RE 5 ohjautui tarkasti ja ketterästi, ja sitä pidettiinkin aikansa japanilaispyöristä parhaimman ajettavuuden omaavana - ei vielä aivan eurooppalaispyörien veroisena mutta varsin miellyttävänä.
RE 5:n vastaanotto markkinoilla oli laimea. Aikaisempien Wankel-ajoneuvojen alkuvaikeudet olivat ehtineet herättää yleisön tuon moottorityypin ongelmiin, ja myös sen janoisuuteen mikä vaivasi myös isoa Suzukia. "Dealbreaker" oli kuitenkin Giugaron erikoinen muotokieli, ja erityisesti niin mittariston kuin takalyhdynkin tölkkimäinen olemus ensimmäisen vuoden M-mallissa (kuva). Suzuki reagoi kritiikkiin ymppäämällä vuoden 1976 A-malliin niin mittariston kuin takalyhdynkin GT750-mallistaan: on sanottu, että suurina määrinä valmistettuja ensi vuoden M-versioita olisi jälkeenpäin meikattu A-malleiksi myös ylimaalaamalla ne 1976-väreihin. Raskas RE 5 olisi hyvän ajettavuutensakin vuoksi ollut oiva matkapyörä, mutta janoinen moottori ja pieni polttoainesäiliö olivat ikävä haitta pitkillä ajorupeamilla. Urheilulliseen tai kaupunkiajoon RE 5 taas oli liian iso ja painava. Arvioidusta 26.000 kappaleen tuotannosta vain noin 6.300 kpl päätyi viimein kuluttajien käsiin, ja Suzukin väitetään upottaneen jäännösvarastonsa mereen Japanin edustalle. Mittavaan suunnittelutyöhön ja työkaluihin, sekä erilliseen tuotantolinjaan sijoitetut arviolta 40 miljoonaa US-dollaria valuivat suurilta osin hukkaan, ja tappio oli kaataa yhtiön taloudellisesti. Maailma sen sijaan sai erikoisen mutta hienon moottoripyörän, mikä on nykyään arvostettu erityisesti alkuperäisenä M-mallina. Suomen rekisterissä on neljä Suzuki RE 5:ttä.
Van Veen OCR 1000
Prototyyppiasteelle jääneet
Honda (prototyyppi CB125K5-pohjalta)
Honda Motor Co. ei lunastanut Wankel-lisenssiä, mutta rakensi yksiroottorisen kiertomäntämoottorin 124,7 ksm tilavuudella testatakseen ideaa. Moottori on kuvattu asennettuna Honda CB 125K5-malliin, eli sen on arveltu olleen valmis testattavaksi 1973-1974. Roottori näyttäisi kuvassa (Vintagent-juttu) sijoitetun K-sarjan twinin sylinteriryhmän tilalle lohkon päälle, ja koemalli eroaa sarjapyörästä suurikokoisen äänenvaimentimensa osalta. Japanilaisjätti ei näytä vieneen projektia tätä pidemmälle.
Motoprom/VNII, IC "Lider" (prototyypit)
Neuvostoliiton VNII-Motoprom oli salainen ajoneuvojen suunnittelukeskus, mikä kehitteli Wankel-lisenssiä lunastamatta sarjan Wankel-moottoreita niin mp- kuin autoasennuksia varten. Kehittely ei ilmeisesti ollut yleisesti tiedossa edes NL:ssa, ja Lännessa projekti on tullut tietoon vasta varsin hiljattain. Moottoripyörässä ensi prototyyppi oli vuodelta 1974 peräisin: sen RD501B-moottori vaikutti ilmajäähdytteisen Sachs-moottorin kopiolta, mutta 495ksm:lla sitä kookkaampi, tehon ollessa 38hv. Kaksi kappaletta niitä lie valmistunut, ja runkona oli Dnjepr MT-9. Vuoden 1985 RD660 taas oli ilmajäähdytteisen Norton P41/43:n ilmiselvä kopio, kun taas vuoden 1987 RD515 oli vesijäähdytteinen versio RD501B:stä jälleen Dnjepr-rungossa. Viimeisenä IC esitteli vuonna 1990 Wankel-moottorilla varustettua ja varsin ajanmukaiselta näyttänyttä "Lider"-matkapyörää täyskatteella ja integroiduila laukuilla. Se lie kuitenkin jäänyt prototyypiksi, ja NL:n ajautuessa kohti järjestelmämuutostaan Wankel-projekti lie keskeytynyt. Alussa mainitussa lähdejutussa on kuvia edellä mainituista mp-malleista.
Kawasaki (X99-prototyyppi)
Kawasaki lunasti Wankel-lisenssin lokakuussa 1971. Sen Z650-nelisylinterin runkoon sijoittama X99-Wankel oli paljolti Yamaha RZ201:n tai BSA:n varhaisten kokeilujen kaltainen lohkon päälle sijoitetulla roottorikotelolla, mutta projekti ei edennyt lehdistölle vuonna 1976 annettuja kuvia pidemmälle - mahdollisesti myös Suzuki RE-5:n heikon vastaanoton markkinoilla säikäyttämänä.
MZ (prototyypit)
MZ oli väittämänsä mukaan pelkän lehdistömateriaalin ja oman insinöörityönsä tuloksena saanut ensimmäisen toimivan mp-Wankelin, vesijäähdytteisen KKM 175W:n valmiiksi keväällä 1960. Wankelia ajateltiin tuolloin 2-tahtisen moottoreiden korvaajaksi niin MZ-moottoripyörissä kuin IFA:n alaisissa pienissä henkilöautoissa. Vuoden 1959 MZ BK351-pyörän runkoon sijoitettuna tuo KKM175W oli maailman ensimmäinen Wankel-moottoripyörä. Suunnittelija Anton Lupei, muotoilija Erich Machus, insinööri Roland Schuster sekä koneistajat Hans Hofer ja Walter Ehnert muodostivat virkeän tiimin. Ensi yritys tuotti 24hv, eli paljon enemmän kuin 350ksm 2t-bokseri minkä se korvasi, ja vasta 1994 uudelleen löytyneellä prototyypillä on kerätty 38.000km mittariin. Vuonna 1965 tiimi sai valmiiksi ilmajäähdytteisen version moottorista, KKM175L:n, mikä 25hv:lla sekin ylitti ES 250 "Trophy"-koepyörän alkuperäisen moottorin tehon. MZ/IFA lunasti lisenssin vasta vuonna 1969 (lähde Wikipedia vaikuttaa oikeaan osuvalta), ja siihen sijoitetut 2,5M D-markkaa olivat mittava satsaus DDR:n ajoneuvoteollisuudelta. Moottorin sarjavalmistukseen kehittäminen, ml. roottorin tiivistelistat ynnä monet muut kalliit yksityiskohdat, ja tuotannon tarkkuusvaatimus, saivat DDR:n viimein hylkäämään aluksi niin houkuttelevalta vaikuttaneen Wankel-moottorin ajoneuvokäytössä (myös automoottoreita oli koeajettu), vaikka se olisi seosbensiiniä käyttävänä muuten sopinut erinomaisesti DDR:n polttoainelogistiikkaan - maahan piti kiinni 2t-moottoreista aina sen järjestelmävaihdokseen asti.
Yamaha (RZ201-prototyyppi)
Yamaha lunasti Wankel-lisenssin vuonna 1972, ja sillä oli jo saman vuoden Tokion mp-näyttelyssä esillä TX750-twiniin pohjautuva RZ201-prototyyppi. Vesijäähdytteinen kaksiroottorinen moottori antoi 66hv@6.000/min koepyörän painaessa 220kg, mutta siinä ei vielä ollut Wankelin korkean pakokaasujen lämpötilan edellyttämiä lämpösuojia pakoputkistossa. Yamaha esitteli samaan aikaan myös TZ700-kilpuriin pohjautunutta nelisylinteristä vesijäähdytteistä 2-tahtista GL750-malliaan mikä sekin oli varsin valmiin oloinen, mutta päätyi viimein jatkamaan nelitahtimoottoreiden kuten XS750-triplan kehittelyä.
Muita Wankel-moottorin kehitelmiä ja sovelluksia
Vaihtoehtoiset polttoaineet
Vedyllä tai kaasulla käyvä Wankel-moottori
Tavanomainen nelitahtinen mäntämoottori soveltuu heikosti vedyllä käytettäväksi. Sen sijaan Wankel, missä imuvaiheessa oleva kammio on erotettu sytyttävästä kammiosta, kahdella syöttökanavalla saavutetaan venttiiliohjausta parempi imukammion täyttö ja seoksen viilennys (vedyllä on suurempi taipumus itsesyttymiseen), ja mäntämoottorin yläkuolokohdan pitkä puristusvaihe vältetään, soveltuu hyvin kaasumaisillakin polttoaineilla (vedyn lisäksi muun muassa maakaasu) käytettäväksi. Tuloksena on hyvin vähäsaasteinen moottori. MAZDA pitkäaikaisena Wankel-moottorin jatkokehittelijänä, toimitti Wankel-Cosmonsa 40v-juhlavuonna 2007 kuusi vetyä käyttävää RX-8 RE:tä Japanin valtiolle koekäyttöön, ja on jatkanut vetyautoprojektiaan RX-8 HRE- sekä Mazda 5 HRE-koemalleilla. INGERSOLL RAND taas valmisti 1972-1986 jättikokoisia kaasukäyttöisiä Wankel-moottoreitaan IR-2500 ja IR-5000 (jäljemmän iskutilavuus peräti 41 litraa) kaasu-pumppausasemiaan varten. Käytettiinpä paineilmatoimisia kertakäyttöisiä pienois-Wankeleita vuonna 1997 kokeeksi jopa autojen turvavyönkiristimissä ainakin VW Passat-malleissa ja Mercedes-Benz S-luokassa.
Wankel-dieselmoottori
Eräs varhain Wankel-lisenssin hankkineista yhtiöistä oli Rolls-Royce. Loistoautojen ohella etenkin ilmailumoottoreita valmistanut yhtiö kehitteli vuodesta 1960 lähtien Britannian armeijan määrärahan turvin Wankel-moottoria puolustusvoimille, mikä toimisi dieselpolttoaineella ja tulisi käyttöön panssarin moottorina - kompakti moottorihan tietäisi mittavaa painon säästöä kun raskasta panssarointia voitaisiin vähentää. Dieselkäyttöisen moottorin teoreettiset edut bensiinikäyttöiseen nähden ovat huomattavia: sen koko olisi pienempi, värinät vähäisempiä, veto tasaisempi, ja ennen kaikkea sen ominaiskulutus olisi dieselpolttoaineella paljon parempi kuin bensiinikäytöisenä. Tavoite oli pystyä käyttämään dieselin ohella myös muita polttoaineita, mikä helpottaisi puolustusvoimien polttoaine-logistiikkaa, ja monipolttoaine-moottori saisi sotatilanteessa todennäköisemmin tarvitsemaansa menovettä kuin pelkkä diesel- tai bensiinimoottori. Vuonna 1971 työn tulos, R1-moottori oli valmis: iso kaksiroottorinen moottori painoi 410kg ja tuotti 350hv@4.500/min. Saavuttaakseen diesel-polttoaineen edellyttämän puristussuhteen 18:1 -21:1 Rolls-Royce-moottorin isompi roottori toimi ahtimena pienemmälle roottorille, mikä varsinaisesti tuotti moottorin voiman. Tätä moottoria ei ollut tarkoituskaan myydä siviilimarkkinoilla. Kokeilut jatkuivat aina R6-moottoriversioon asti, kunnes panssarisuunnitelma jäi puolustusmenojen supistamisen vuoksi kesken. Myös moni muu yritys on jatkanut tai jatkaa edelleenkin dieselöljyllä toimivien Wankel-moottoreiden kehittämistä. Riittävän korkean puristuspaineen saavuttaminen on ollut keskeisin ongelma.
Wankel-moottoreiden käyttökohteita
Hybridiautojen toimintamatkaa pidentäviä generaattoreita
Wankel on ollut viime vuosina eräänä vaihtoehtona latausmoottoriksi hybrideissä se pienen koon vuoksi. Prototyyppejä ovat olleet mm. AUDI A1 e-tron (pioneeri NSU:n perillinen), Fiat 500 sekä MAZDA 2 EV, mutta myös kotimainen VALMET on 2013 tullut tähän kehitykseen mukaan EVA-hybridikoeautollaan, jossa on saksalaisen Wankel SuperTech:n moottori.
Moottorikelkat
Fichtel & Sachs sovitti vuonna 1965 300ksm Wankel-paikallismoottorinsa moottorikelkkaan (KM 914). Vuonna 1972 sen korvasi uusi moottoreiden KM 3 ja KM 24 katras. Vuonna 1973 OMC tuli myös mukaan moottorikelkkabisnekseen omalla Wankelillaan, mutta vetäytyi jo 1976 noin 15.000 moottoria toimitettuaan, ja myisi vuonna 1985 Wankel-toimintansa ulkopuolisille.
Vesiurheilu
Vuoden 1962 syyskuussa varhaisia Wankel-koemoottoreita vaivanneet, roottorin tiivistelistojen kammion kromipintaan jättämät tramppausjäljet sekä ilmiön synnyttämän kromihilseen aiheuttamat moottoririkot saatiin poistettua hiili-sintterilistoilla KKM 150:ssä. Se tuli koekäyttöön voimalähteenä vesihiihto-vetolaitteessa "Skicraft" sekä purjeveneen apumoottorina. Vuonna 1973 OMC lähti Evinrude- ja Johnson-merkeillään osallistumaan kilpailuihin neliroottorisella perämoottorilla. 1974 lisenssin vuonna 1961 lunastanut YANMAR esitteli kolmen Wankel-perämoottorin mallistonsa.
Siviili-ilmailu
Wankel on erityisen suosittu ilmailussa moottorityypin tiettyjen etujen vuoksi. Kevyt ja pienikokoinen, korkean teho/paino-suhteen omaava moottori on kriittinen etu lentoonlähtömassaa vähennettäessä. Kiertomäntämoottori ei voi leikata kiinni koska kammio laajenee kuumetessa mäntää enemmän. Se on vähemmän nakutusherkkä kuin mäntämoottori (paineen muutokset lentokorkeuden mukaan). Moottori ei liioin ole altis shokkijäähtymisen vaikutuksille lentokoneen liukuessa pitkään korkeutta pudottaessaan, mikä on mäntämoottoreissa merkittävä riesa. Se ei liioin ole herkkä ylikierroksille (esimerkiksi syöksylennossa) koska rajoittava tekijä on lähinnä runkolaakereiden kestävyys - kun taas mäntämoottorissa kaasu täytyy sulkea jottei kierrosluku nousisi yli raja-arvon. Wankel ei tarvitse liioin lisärikastusta korkeilla kierrosluvuilla. Lentomoottorina Wankelilla on lukuisia muitakin etuja: se ehtii lämmetä läpikotaisin sillä välin kuin tsekkauslistat käydään läpi ennen lentoonlähtöä, ja rullataan kiitoradan päähän. Lentokäytössä moottori käy enimmäkseen tasaisilla korkeilla kierroksilla, ei juuri ollenkaan tyhjäkäynnillä, jolloin huuhteluportit roottorikehällä (ei kammion sivulla kuten automoottoreissa) toimivat optimaalisesti. Moottoria voi myös skaalata roottorilukua lisäämällä. Imupuolen alttius jäätymisille on helposti torjuttavissa, koska Wankel tuottaa pakopuolella riittämiin lämpöä mitä voi ohjata jäänmuodostusta estämään.
Ensimmäinen käyttö oli jo 1960-luvulla sotilaallisessa LOCKHEED QT-2 tiedustelukoneessa (SCHWEIZER-purjekone Wankel-apumoottorilla), josta sittemmin oli tarjolla siviiliversio Q-star. Sen moottorina oli Curtiss-Wright:in 185hv RC2-60, ja samaa kiertomäntämoottoria kokeiltiin myös mm. CESSNA Cardinal:issa ja helikoptereissa. 1974 lähtien moottorityyppiä alettiin käyttää Euroopassa purjelentokoneiden kotiinpaluumoottorina (ALEXANDER SCHLEICHER:in eli AS:n monissa matkalentomalleissa se toimii jopa lentoonlähtömoottorina), mikä kipataan rungon sisään silloin kun sitä ei tarvita. Wankel on suosittu myös ultrakevyissä lentolaitteissa. 1977 saksalainen RFB ensiesitteli "Fantrainer 300"-prototyypin taitolentokelpoisena sotilasharjoituskoneena, sekä sen "Fanliner"-siviiliversion, mistä lähtien moottorityyppiä on käytetty pienissä moottorilentokoneissa - vaikkapa "Diamond DA20". Mäntämoottorikoneissa eräs suurimmista moottorivalmistajista, TELEDYNE CONTINENTAL, tuli mukaan Wankel-rintamaan 1978. Wankel-moottorityyppiä on käytetty myös lentokoneiden apuvoimanlähteenä (APU, auxiliary power unit) esimerkiksi maasähkön tuottamiseen sillä aikaa kun lentokoneen moottori on sammutettuna. Käytetyt MAZDA-autonmoottorit (mm. RX7-autoa ehdittiin valmistaa yli 800.000kpl) ovat mullistamassa "homebuilt"- eli experimental-luokan moottorilentokoneiden markkinat samalla tavoin, kun VW Kuplan tuttu nelisylinterinen bokseri teki 1950- ja 1960-luvulla. Mazdan 12A- ja 13B-moottorit tarjoavat teholuokkaa 100-300hv, ja 1970-luvun ensi kokeilujen jälkeen yleistyttyään Yhdysvaltain NTSB oli joulukuuhun 2006 mennessä kirjannut vain 7 Wankel-moottorilla olleen lentolaitteen onnettomuutta - ainutkaan niistä ei aiheutunut konstruktion tai toteutuksen vioista, vaan ilmeisesti lentäjän virheistä. Suosio on johtanut yrityksiin saada FAA-hyväksyntä (yleisilmailu) uustuotantoa oleville Wankel-ilmailumoottoreille: tosin sveitsiläinen MISTRAL mikä oli 2010-luvulla FAA-sertifioinnin rajalla, lie Eurokriisin eli heikkojen rahoitusnäkymien vuoksi joutunut supistamaan tk-toimintaansa.
Mallilennokeissa japanilainen O.S. tuli markkinoille jo 1960-luvulla miniatyyri-Wankeleillaan, ja saksalainen GRAUPNER seurasi 1970-luvulla perästä. Graupnerin vararikon 2012 jälkeen O.S. lie tällä hetkellä ainoa tarjoaja.
Sotilaalliset sovellukset
Wankel-moottorin varhain lisensoinut Curtiss & Wright sovelsi moottorityyppiä lentolaitteissa kuten lennokeissa (miehittämättömät UAV-lentolaitteet, droonit) joiden voimanlähteeksi Wankel on sittemmin vakiintunut pienen kokonsa takia. Suuryhtiö kuitenkin myi Wankel-oikeutensa vuonna 1978 JOHN DEERE:lle edelleen kehitettäväksi. Kuten siviili-ilmailussakin kulutusero muihin vaihtoehtoisiin voimanlähteisiin nähden on pieni, ja Wankel on sallinut myös koko lentolaitteen koon pienentämisen mikä tekee siitä entistäkin edullisemman valinnan. Valmistajia ovat mm. raskaan sarjan sotilaisilmailun toimijat kuten USA:n PRATT&WHITNEY ROCKETDYNE ja Euroopan EADS.
Koosteli mustavi Wikipedian (kuvat, kirjoitukset) ja Vintagent-jutun pohjalta: kuhmuraista juttua saa parannella!
| Tavallisesti MotoWikiin kirjoitettujen tekstien tekijänoikeudet ovat niiden kirjoittajilla ja Motot.netillä on oikeus julkaista tekstejä vapaasti Motot.net-sivustolla. Kyseisten tekstien julkaisemiseen muualla tarvitaan kirjoittajien lupa.
GNU Free Documentation License Tämä artikkeli on poikkeuksellisesti kirjoitettu GNU Free Documentation License ehtojen mukaisesti. Tätä huomautusta ei saa poistaa ellei GFDL-ehtojen mukaista sisältöä poisteta. Tämän artikkelin lähde: Wikipedia |
