Rolls-Royce a Wankel: I luxusní anglická značka měla rotační motor. Na naftu…

V roce 1970 ukázal Rolls-Royce plody svého šestiletého vývoje na poli rotačních motorů dle principu německého vynálezce Felixe Wankela. V roce 1964, kdy se začali rotačními motory Britové zabývat, byl tento agregát velice nadějný. Tehdy se předpokládalo, že se stane schopným protivníkem do té doby neochvějnému pístovému spalovacímu motoru. Nakonec to celé dopadlo jinak, avšak ideály šedesátých let skutečně nasvědčovaly tomu, že se Wankel chytne. Měl totiž v porovnání s pístovým motorem celou řadu výhod. A nevýhody, které jej nakonec pohřbily, si někdejší tvůrci sice připouštěli, ale současně věřili, že je intenzivním vývojem brzy vyřeší.

Osmiválec nahradit neměl

V roce 1970 Rolls-Royce již pět let nabízel svůj revolučně řešený model Silver Shadow. Auto, které u britské tradiční značky poprvé využilo předností samonosné karoserie namísto rámové, používané u předchozího Silver Cloud. K pohonu silver shadow sloužil od samého začátku slavný osmiválec 6,2 litru ze série L.

Tak přece se vrátí! Mazda potvrdila návrat Wankelu. Ale ne tak, jak byste čekali...

Zájem vývojářů Rolls-Royce rozhodně nebyl hnán myšlenkou nahradit tento motor rotačním motorem. Jak uvádí článek, uveřejněný v britském časopis Autocar krátce před Vánocemi 1970, smyslem vývoje rotačního motoru u Rolls-Royce bylo sestrojit pohonnou jednotku pro vojenská vozidla. Jak známo, Rolls-Royce není pouze výrobce luxusních automobilů. Minimálně podobný věhlas získal coby producent leteckých motorů, jimiž se dodnes zabývá divize PLC. I v nich dosáhl řady úspěchů, za něž zmíním první dvouproudový (turbodmychadlový) motor pojmenovaný Conway současně použitý k pohonu civilního letadla, v tomto případě „čtyřmotoráku“ Vickers VC-10.

Dvourotorový není twin rotorový!

Rolls-Roycem vyvíjený rotační vznětový motor počítal s neobvyklou a jinde nevídanou koncepcí. Její použití však plně korespondovalo se snahou o dieselový princip spalování.

Výsledkem se stal dvourotorový motor, jehož oba rotory ovšem nebyly stejně velké a umístěné na jedné hřídeli, ale rozdílných rozměrů. A dále byly oba vzájemně osově i stranově souměrně umístěny, tudíž každý měl vlastní hřídel.

Zásadní rozdíl spočíval v činnosti obou rotorů. Spodní větší rotor měl plnit roli kompresoru. Nasával vzduch, který stlačoval, a ten již „předstlačený“ vstupoval do „sací“ strany menšího pracovního rotoru. Tady se vzduch dále stlačil. Toto dvojité stlačení vzduchu mělo postačit k dosažení dostatečně vysoké teploty vzduchu, která by stačila ke vznícení vstříknuté nafty.

Wankelův rotační motor: Nepoháněl pouze Mazdy. Kde všude se objevil?

Odvod spalin z pracovního rotoru procházel přes spodní větší rotor. To znamená, že komory menšího pracovního a většího kompresorového rotory propojoval nejen sací kanál, ale taktéž výfukový. Tímto řešením mohl být kompresorový rotor roztáčen energií spalin, podobně jako je tomu u turbodmychadla. Tento poněkud zvláštní přístup, použít dva rozličné rotory typu Wankel umístěné paralelně, byl motivován právě snahou sestrojit vznětový rotační motor.

Ke vznícení nafty je zapotřebí poměrně vysoká teplota vzduchu, kterou lze ale docílit jen značným stlačením. U pístového motoru je to relativně jednoduché, neboť stačí vhodným způsobem zmenšit kompresní prostor nad pístem. U rotačního motoru Wankel lze však tuto koncepci uplatnit jen velmi obtížně. Prostě ze samotného principu a tvaru není rotační motor Wankel právě vhodný k dosažení vysoké komprese. Dlouhá tenká spalovací komora rotačních agregátů má totiž poměrně nevhodný poměr povrchu vůči objemu. V praxi to znamená vyšší tepelné ztráty s nedokonalým spalováním. Vyřešit to sice zčásti lze například změnou geometrie rotoru, avšak to zase vede ke zvětšení rozměrů motoru při současně ještě horším poměru povrchu vůči objemu spalovací komory.

Boj s těsností rotorů

V průběhu produkce rotačních motorů Wankel v 60. letech řešili jejich konstruktéři problém s těsností a současně životností trojice vrcholů rotoru, takzvaných apex sealů, vůči vnitřnímu povrchu plochy trochoidu („válce“). Stále se nedařilo najít řešení, které by vyhovovalo z hlediska dobré těsnosti a současně dokázalo plnit svoji funkci déle než několik desítek tisíc kilometrů.

Stejný problém jako v NSU řešili i motoráři Rolls-Roycu. Už v počátcích vývoje se ukázalo těsnění apex sealů vyrobené z uhlíku jako nedostatečné. Vývojáři tedy přešli na ocelová těsnění. K zajištění jejich dostatečného a hlavně neměnného přítlaku byly použity pružiny vyrobené ze slitiny niklu a hliníku Nimonic 90. Další modifikace těsnění apex sealů spočívala v použití vícedílných těsnění, u něhož se výrobce zaměřil na utěsnění rohů rotoru nejen vůči trochoidu, ale i současně vůči bočním částem bloku motoru (rotor housingu) takzvaných side housingů. Obdobné řešení složitého těsnění použila také Mazda u svých rotačních motorů. Posledně jmenovaným řešením těsnění se podařilo zvýšit hospodárnost motoru o 30 procent.

Jeden, dva, tři a čtyři

V rámci vývoje popsaného rotačního motoru Wankel vzniklo jeho několik modifikací. Výchozím pro další vývoj se stal motor označení R1. Objem „válce“ rotoru ve funkci kompresoru činil 1126 cm³, u druhého, pracovního to bylo 500 cm³. Rolls-Royce udával maximální výkon 50 koní (HP). Motor se dále vyznačoval relativně příznivou spotřebou paliva.

Wankel slaví dvě výročí. Připomeňte si to nejzajímavější z jeho historie!

Vývojem motoru R1 vznikl agregát R2. U něj použili konstruktéři třístupňovou koncepci, což znamená, že motor měl tři rotory osově souměrné a umístěné radiálně vedle sebe. Třístupňový agregát však neopustil fázi vývoje, takže nebyl dotažen do stádia zralého byť jen pro ověřovací sérii motorů. Na rozdíl od R2 byl motor R3 pouze s jedním rotorem a tudíž mu chyběl kompresor. Z objemu 1216 cm³ vyvíjel výkon 180 koňských sil při 4500 otáčkách za minutu.

Posledním agregátem se stal 2-R6. Právě s ním se nejvážněji zamýšlelo pro pohon armádních vozidel. Skládal se ze dvou dvoustupňových rotorů. Rotory tak měl celkem čtyři, dva v roli kompresoru, dva coby pracovní. Objem jednoho pracovního „válce“ byl 1265 cm³, objem kompresorového pak 3250 cm³. Výsledkem se stal agregát nabízející dodnes pozoruhodný výkon 350 koní při 4500 otáčkách za minutu, při hmotnosti motoru 939 liber, tedy 425,923 kg.

Motor sice poskytoval vynikající parametry, ovšem dle dobových informací ještě nebyl zralý pro použití ve vojenském vozidle. K tomu by dle dobového článku v Autocaru potřeboval ještě několik let dalšího vývoje.