Ο Φέλιξ Βάνκελ είχε ένα ζωτικό όραμα: να σχεδιάσει έναν περιστροφικό κινητήρα εσωτερικής καύσης που θα έσπαγε το μονοπώλιο του εμβολοφόρου μοτέρ.
Υιοθέτηση αλλά όχι μαζική επιτυχία
Ο Γερμανός μηχανικός κατάφερε να δει το δημιούργημά του —που ονομάστηκε Wankel— να χρησιμοποιείται από μερικές εταιρείες, όπως η Chevrolet, η Citroen, η Mazda και η NSU, χωρίς όμως να επιτύχει την εμπορική διάδοση που πιθανώς ο ίδιος επιθυμούσε.
Θεωρητικά πρόκειται για μια ευφυή και πολύ ενδιαφέρουσα αρχιτεκτονική. Στην πράξη όμως ο κινητήρας αντιμετώπισε σειρά προβλημάτων λειτουργίας και αξιοπιστίας που τον εμπόδισαν να γίνει mainstream.
Προηγμένος για την εποχή του
Ίσως ο περιστροφικός κινητήρας να προηγήθηκε της εποχής του: όταν πρωτοεμφανίστηκε, η τεχνολογία δεν παρείχε ακόμη τις λύσεις που θα απαιτούνταν για την εξέλιξή του. Έτσι παρέμεινε σπάνια, αναγνωριζόμενη ιδέα στην οποία λίγοι ήταν διατεθειμένοι να επενδύσουν εκτεταμένους πόρους για περαιτέρω βελτιώσεις.
Παρά τα προβλήματα, πρόκειται για μια κατασκευή εξαιρετικού ενδιαφέροντος. Υπάρχουν περισσότεροι από ένας τύποι περιστροφικών κινητήρων, αλλά συνήθως όλοι προσδιορίζονται ως Wankel.
Μορφή και λειτουργία
Η κοινώς γνωστή μορφή του κινητήρα Wankel περιλαμβάνει έναν ή περισσότερους ρότορες περίπου τριγωνικού σχήματος, οι οποίοι περιστρέφονται έκκεντρα μέσα σε έναν θάλαμο που μοιάζει σχηματικά με το 8.
Σε κάθε πλήρη περιστροφή του ρότορα, η κλασική διαδικασία της καύσης (εισαγωγή του μείγματος αέρα–καυσίμου, συμπίεση, ανάφλεξη και εξαγωγή καυσαερίων) πραγματοποιείται τρεις φορές. Ο στροφαλοφόρος άξονας εκτελεί τρεις περιστροφές κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, επειδή ο ρότορας συνδέεται με σχέση μετάδοσης 3:1.
Στροφές: σύγχυση και πραγματικότητα
Οι περιστροφικοί κινητήρες έχουν τη φήμη ότι λειτουργούν σε πολύ υψηλές στροφές, όμως αυτό είναι μερικώς παραπλανητικό. Όταν αναφέρεται ότι ένας τέτοιος κινητήρας λειτουργεί στις 9.000 σ.α.λ., η αναφορά αφορά τον στροφαλοφόρο άξονα και ο αριθμός των κύκλων καύσης αντιστοιχεί σε εκείνον ενός εμβολοφόρου κινητήρα στην ίδια ταχύτητα.
Οι ρότορες, ωστόσο, περιστρέφονται μόλις στις 3.000 σ.α.λ., δηλαδή τρεις φορές λιγότερο από τον άξονα.
Ομαλή λειτουργία και συμπαγείς διαστάσεις
Ένα από τα πλεονεκτήματα του Wankel είναι η πολύ ομαλή λειτουργία του: κάθε επιμέρους καύση είναι σχετικά μικρής έντασης και οι ρότορες περιστρέφονται συνεχώς, χωρίς τα απότομα ξεκινήματα και σταματήματα που χαρακτηρίζουν το κλασικό έμβολο στο Άνω και Κάτω Νεκρό Σημείο.
Επιπλέον, οι διαστάσεις του είναι σημαντικά μικρότερες σε σχέση με έναν αντίστοιχο εμβολοφόρο κινητήρα. Αυτό επιτρέπει, όταν τοποθετείται στο εμπρόσθιο μέρος ενός αυτοκινήτου, να συγκεντρώνεται η μάζα πιο κοντά στο κέντρο του οχήματος, γεγονός που ευνοεί την κατανομή του βάρους και συχνά βελτιώνει την οδική συμπεριφορά και τα δυναμικά χαρακτηριστικά.
Περιβαλλοντικά και μηχανικά μειονεκτήματα
Η φύση λειτουργίας ενός περιστροφικού κινητήρα συνεπάγεται σχεδόν συνεχή εισαγωγή καυσίμου, με αποτέλεσμα αυξημένες εκπομπές καυσαερίων. Αυτό επηρεάζει αρνητικά την κατανάλωση και τις εκπομπές ρύπων, και είναι ένας από τους βασικούς λόγους που ο κινητήρας δεν κατάφερε να κερδίσει την ευρύτερη αποδοχή που αντιστοιχούσε στα πλεονεκτήματά του.
Επιπλέον, οι περιστροφικοί κινητήρες δεν διακρίνονται για τη ροπή τους σε σύγκριση με αντίστοιχους εμβολοφόρους. Ένα ακόμη σημαντικό πρόβλημα είναι ότι τα γωνιώδη άκρα των ροτόρων (apex seals) δεν εξασφαλίζουν πάντα την πλήρη στεγανότητα με το εσωτερικό των τοιχωμάτων των θαλάμων καύσης, κάτι που προκαλεί φθορές και μπορεί να οδηγήσει ακόμα και στην καταστροφή του κινητήρα.
Ο άνθρωπος πίσω από την ιδέα
Ο δημιουργός Φέλιξ Βάνκελ (1902-1988) άφησε πίσω του μια πρωτοποριακή ιδέα που, παρά την εντυπωσιακή αρχιτεκτονική και τα ενδιαφέροντα πλεονεκτήματα, δεν μπόρεσε να αντικαταστήσει το εμβολοφόρο μοτέρ στην παγκόσμια αυτοκινητοβιομηχανία.
