A ’60-as ’70-es években a wankel motor még az újdonság erejével hatott, és két út előtt állt: a fejlesztést kibekkelő gyártók inkább mennek tovább a maguk útján, és rá sem hederítenek (ahogy ma is igyekeznek a homokba dugni a fejüket, és évszázados megoldásokat erőltetni az újak helyett), vagy felkapják, és továbbfejlesztik. Utóbbi hozzáállás volt a ritkább, és azok, aki futottak vele pár kört, többnyire fel is adták a kezdeti nehézségek után, visszatérve az egyszerűbb-olcsóbb útra. Ennél egy kicsit nagyobb kört futott vele a Rolls-Royce, végül azonban ők is polcra tették a történetet. De közben legalább érdekes kísérleteket tettek, mivel kicsit máshogy közelítették meg, mint a többiek.

A Rolls-Royce 1964-től 1970-ig tartó kutatásának végeredménye egy katonai felhasználásra szánt, 350 lovas 2x2 kamrás dízel wankel motor lett, amelyet sajnos „további fejlesztésre szorul” stádiumban hagytak.

• De miért dízel? És miért 2x2 kamrás?

A kiindulási pont az volt, hogy kell egy motor, ami viszonylag kicsi, üzemanyag-takarékos, és nagyjából bármilyen mocsadékot el lehet égetni benne. Ráadásul a korabeli dízelmotorok zajosak, nyersek voltak, aminek mérséklődése is várható volt a wankel felépítésétől. Valahol tehát összhangba került volna a kicsi, kulturált járású wankel és az üzemanyag takarékos dízelmotor. Korábban Curtiss-Wrigth már próbálkozott dízel üzemmel, de az alacsony kompresszió és a gyújtógyertyás kivitel miatt ez nem volt sem egy jó konstrukció, sem „igazi dízel”.

A wankel motor azonban nem a legideálisabb dízel alap, mivel alacsony az elérhető kompresszió, ráadásul az égéstér a kamra vékony tere, rossz felület-térfogat aránnyal, ami nagy hőveszteséget és elégtelen égést jelent. Az égéstér átformálása vagy növelése még rosszabb felület-térfogat arányt, és nagyobb motort jelentett volna, ezért a másik irányba mentek el: a kompresszió növelése felé.

Ehhez kézenfekvő megoldás valamilyen feltöltős megoldás, egy roots-fúvó, turbófeltöltő, vagy valamilyen térfogat-kiszorításos fúvó. Mivel a wankel motor tulajdonképpen ekként viselkedik, úgy döntöttek, hogy egy rotornál csak a kettő jobb alapon egymás fölé tesznek két kamrát. Ebből az alsó egy kompresszorként működik, a második kamra szívó oldalához továbbítva a levegőt, valamint a táguló kipufogógáz is ezen át távozik, segítve a forgást. A fellelhető anyagokból nem derül ki, de a két kamra tengelye feltehetően össze volt kötve, kompresszoros feltöltő szerűen.

A kompresszor kamra nagyobb térfogatú volt, mint a motor kamra, együttműködésük a kettő közti aránnyal növelte a kompressziót. Külső méreteit tekintve nem sokkal nagyobb kamrával akár 2-3-szoros kompresszió növelést lehetett elérni, és a felület-térfogat arány is javult (csökkent). A munka erre a kétfázisú megoldásra koncentrált, de pótmegoldásként a három rotor is felmerült, amiben komprimáló és expandáló kamraként külön-külön rotorházak szolgáltak.

A kezdeti szakaszban felmerült az előkamrás megoldás, de végül a direkt befecskendezés mellett döntöttek. A motor kamra tervezése során egy kis NSU motor volt a kiindulási pont. 30 féle kamraformát próbáltak ki, 6 különféle befecskendezési pozícióval. Ezeknek nem mindegyike passzolt össze, de így is 100 különféle elrendezést teszteltek. A választott kamraformában az üzemanyag egy viszonylag széles térbe érkezik, ami úgy van megformálva, hogy légörvényeket keltsen. A rotor formájával is játszottak, a felületére mélyedés került, és a ház oldalába is légcsatornák kerültek a befecskendezett üzemanyag körüli légáramlás segítésére.

A kiindulásként használt motort persze módosítani kellett, hogy a dízel üzemi körülményeit tűrje. Így kerültek bele acél tömítések és a tömítések rugói is cserélve lettek, Nimonic 90 nikkel ötvözetre.

Már a tesztek elején kiderült, hogy az előforduló égéskimaradásokat gyakran az éltömítések rakoncátlankodása okozza, mivel ezek mozogtak, kotyogtak a fészkükben. Ennek megoldására egy L alakú tömítést gyártottak, és a gázokat a tömítés mögé vezették, úgy, hogy a nagy nyomású gáz segítse őket nekipréselődni a rotorháznak. Az éltömítés fejlesztésével 30% üzemanyag megtakarítást értek el. A megoldás egy részét az NSU is átvette, még az RO80 bemutatása előtt.

Elindult még egy lépcsős éltömítés fejlesztése is, ez a fenti előnyöket csökkentett tömeg mellett hozta volna.

A kép egy 1992-es, a John Deere tulajdonában lévő szabadalomból származik, tehát 22 évvel a Rolls-Royce kísérletei után is folytak még kutatások a lépcsős tömítéssel kapcsolatban

Az Autocar 1970-es cikkje megjegyzi, hogy bár ezek a felfedezések a dízel wankel motor fejlesztése közben születtek, meglepő lenne, ha a jövő wankel motoros autói nem használnák. Így utólag már tudjuk, hogy egy részüket végül használták is.

• Tesztmotorok, eredmények

Az első, R1 jelű motor csak vizsgálati eszköz volt, egy 1126 köbcentiméteres kompresszor, és egy 500-as motor kamrával. Ez az apróság 50 lóerőt prüszkölt ki, miközben a fogyasztása 223 g/lőerő/óra volt. Többek között ezen a motoron kísérletezték ki a legjobb köz-portolást a két kamra között.

Az R2 jelű motor a mellékvágány, 3 kamrás megoldás volt. Az R3 csak egy motor kamrából állt, a motorsorozat felépítésének alapjaként. 1216 köbcentiméter volt, és laborkörülmények közt 180 lőerőt tudott főtengelyen, 4500-as percenkénti fordulat mellett.

Ezen kívül még a 2-R6 jelű motorról vannak információk, ami egy hadi felhasználásra szánt, végleges közeli, de további fejlesztést igénylő motor. 2x2 kamrával rendelkezik, 2 db 3250 köbcentiméteres kompresszor és 2 db 1265-ös motor kamrával. Kalkulált fogyasztása 161 g/lóerő/óra. A tervezett teljesítmény 350 lóerő 4500-as fordulaton, 426 kg-os tömeg mellett, ami kb. fele volt egy hasonló teljesítményű dugattyús dízel motorénak. Ez a kor szintjén egy hatalmas tömeg-teljesítmény arány lett volna, a motor működőképes befejezéséről azonban sajnos nem lelhető fel információ.

A fehér maszat a 2-R6, a fekete a "hagyományos" dízelmotor, hasonló teljesítménnyel

A dízel wankellel párhuzamosan, annak ellenfeleként futott a British Leyland 350 lovas gáz turbina motorjának fejlesztése. Tömegben hasonló, méretben viszont sokkal nagyobb lett volna. Végül anyagi okokból elkaszálták mindkét projektet, a Rolls-Royce becsődölt, majd államosították, és 1974-ben végleg lezárult a kutatás. A brit hadsereg, látva a légi célbajuttatású, könnyű tankok sikerét, inkább ebbe az irányba indult, és azok a járművek, amikbe a dízel wankelt szánták, kikerültek a tervekből. Ezáltal sajnos egy előremutató wankel fejlesztés is lezárult, így a polgári használatba szivárgásuk is meghiúsult.

Források:

• Autocar Magazine, 1970. december 17.
• John B. Hege - The Wankel Rotary Engine: A History
• wikipedia
• http://www.der-wankelmotor.de/Motoren/Rolls-Royce/rolls-royce.html