Mazda a její čtyřrotorové Wankely: Na cestě k vítězství v LeMans!

V letošním roce jubilejní rotační motor dle návrhu německého konstruktéra Felixe Wankela budil velké nadšení zejména v 60. letech. Velice záhy se však ukázaly některé nedostatky, z nichž nejvýznamnější byla omezená životnost těsnících lišt rotoru, takzvaný apex sealů. Postupně tak automobilky vývoj těchto motorů vzdaly. Jedinou značkou, která vydržela, byla japonská Mazda.

Její inženýři v čele s Kenichim Yamamotem, který byl začátkem 60. let členem skupiny inženýrů, která přijela do Německa k firmě NSU zakoupit licenci na tento motor, věřili této technologii opravdu hodně. Proto ji neváhali použít nejen do sportovních automobilů, ale také do běžných rodinných sedanů či dokonce pick-upu a malého mikrobusu (Rotary Parkway). Mnohé z těchto „rotačních“ Mazd se však do Evropy nedostaly. Souběžně s vývojem motorů L8A, 10A, 12A a 13B, které se používaly pro pohon sériových vozů, probíhal vývoj rotačních Wankelových agregátů pro závodní automobily. Zatímco pro sériové použití se inženýři zaměřili na dvourotorové agregáty (10A, 12A, 13B), případně od roku 1990 na třírotorový 20B-REW (v kupé Cosmo Sport) motor, pro závodní účely se počítalo s tří a čtyřrotorovými Wankely.

Mazda 3805 – první se čtyřmi rotory

Experimentovat s rotačními Wankelovy motory se čtyřmi rotory začala Mazda již relativně záhy po zakoupení licence v roce 1963. První čtyřrotorový agregát dostal u Mazdy označení 3805 a technicky vycházel z motoru L8A, který byl určený pro pohon produkčních automobilů. V základní verzi pracoval se dvěma rotory (takto řešené motory byly doplňkově označeny 0353), avšak existovala rovněž varianta se třemi rotory (3804).

Mazda do výroby vrátí Wankel. Víme detaily!

V sérii nakonec zůstalo u dvourotorové verze, přičemž dalším vývojem se z L8A stal první sériově vyráběný rotační motor Mazdy 10A, pohánějící zpočátku kupé Cosmo Sport 110 S, později ale i další modely. Motor 3805 Mazda označovala také jako R16A. V tomto názvu byl vlastně zakódován celkový objem motoru, který činil 1600 cm³. Jeden rotor se tudíž vyznačoval objemem 400 cm³.

Motor R16A Mazda testovala v prototypech sportovních automobilů, přičemž dle dostupných údajů nabízel agregát maximální výkon 160 koní při 7000 otáčkách za minutu. Tehdy to byla vynikající hodnota, zejména s ohledem na v té době vyráběná japonská auta. Nakonec ale zůstalo jen u prototypů. Motor R16A se tak nikdy žádných závodů nezúčastnil, nemluvě o pohonu silničních automobilů.

Mazda 2002 – dva motory 10A v jednom

Na počátku 70. let pracovala Mazda na dalším rotačním motoru se čtyřmi rotory. Pracovně jej nazývala 2002 a první hotové agregáty byly k dispozici v září 1971. Technicky vzato využili inženýři již existující sériový dvourotorový motor 10A, přičemž spojili dva agregáty v jeden za pomoci ozubených kol s čelním ozubením.

Objem jednoho rotou motoru 10A činil 491 cm³. Agregát 2002 tak měl celkový objem 1964 cm³. Motor 10A nabízel výkon 100 koní, u jeho čtyřrotorové verze 2002 udávala Mazda 180 koní při 6000 otáčkách za minutu.

Vzhledem k využití již existujícího motoru 10A, nebyla výroba motoru 2002 zase tak složitá. Snad s výjimkou excentrického hřídele, který byl sice převzat z 10A, ale musel být upraven pro spojení s druhým přes zmíněnou dvojici ozubených kol. Jak se později ukázalo, právě v tom leželo úskalí celé koncepce. Problémy způsobovala dle dostupných údajů odolnost zmíněného spojení koly s čelním ozubením, která se ukázala prostě nedostatečná.

Řešením se měla stát konstrukce s pomocným hřídelem. Zatímco zadní dvojice rotorů se točila na klasickém excentrickém hřídeli, přední dvojice používala pomocný hřídel. To znamená, že dvojice rotorů byla v tomto případě vzájemně osově přesazena.

Motor 2002 nebyl určen primárně pro nasazení v závodech, ale Mazda jej zamýšlela coby exkluzivní pohon pro svoji vlajkovou loď, čili velký komfortní sedan. Pro použití v závodech motor totiž velmi omezovalo uplatnění tří hlavních ložisek. To bylo vyhovující řešení pro civilní účely, avšak pro závody a tedy práci při větším, déle trvajícím zatížení motoru to bylo málo.

Mazda 13J – konečně „v akci“

Další „štace“ na poli čtyřrotorových motorů přišla ve druhé polovině 80. let. Motor 13J se však na rozdíl od předchozích pokusů s motory se čtyřmi rotory již dočkal ostrého nasazení v závodech. A sice v letech 1988 až 1990 ve speciálu Mazda 767, který se zúčastnil 24hodinovky v LeMans.

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

Technicky byl agregát 13J odvozen od motoru s trojicí rotorů 13G. A ten pro změnu vycházel z agregátu 13B, nejúspěšnějšího rotačního motoru Mazdy, který najdeme v kupé RX-7, stejně jako ve výrazně upravené podobě coby motor 13B-Renessis v pozdější RX-8. Agregát 13J však dostal speciálně vyvinuté díly. Navíc i součástky, které na první pohled vypadaly jako převzaté z 13B, byly ve skutečnosti nové.

Šlo především o speciálně navrženou střední část bloku (rotor housingu). Dále to byla excentrická hřídel, na níž spočívaly všechny čtyři rotory. Aby agregát obstál při ostrém nasazení v závodech, využíval čtyři ložiska. A sice v předním a zadním rotor housingu a dále ve dvou prostředních, takzvaných „side housing“. Naproti tomu starší motor 2002, jak už víte, měl ložiska pouze tři.

V letech 1988 až 1990 vznikly hned tři verze tohoto motoru: Původní 13J-M s výkonem 500 koní při 8500/min^-1měla dvě zapalovací svíčky v každém rotoru, vstřikování paliva (benzin s olejem) a dále sací kanály, které vstupovaly do rotor housingu z boku, tedy přes side housing. Jde o koncepci označovanou jako „Peripheral port“. Sání zde navíc nemělo proměnnou délku. 13B-M poháněl vůz Mazda 767.

Od roku 1989 existovala modifikovaná verze 13J-MM s výkonem zvýšeným na 630 koní při 9000 otáčkách za minutu. Sání dostalo proměnnou délku ve dvou stupních. Dále bylo použito nových apex sealů (těsnění rotoru) z keramiky a zároveň side housingy dostaly vnitřní plochy potažené za tepla nanášenou keramikou, pro zvýšení odolnosti vůči mechanickému otěru. Verze 13J-MM poháněla vůz Mazda 767B.

Poslední byla varianta motoru 13J-L, která se dočkala ostrého nasazení v roce 1990 v Mazdě 767B. Techniky odpovídala variantě motoru 13J-MM, samozřejmě s některými, byť méně významnými úpravami.

Mazda R26B – první a poslední vítězství Wankelu v LeMans

Vrcholem techniky rotačních motorů typu Wankel, použitých v závodním (ale i civilním) autě se stal agregát R26B z roku 1990. Šlo o motor vyvinutý v rámci závodního programu Mazdy. Technicky sice vycházel ze staršího čtyřrotorového motoru 13J, konkrétně z verze 13J-MM, avšak inženýři Mazdy na něm provedli celou řadu změn.

Takže čím se lišil od 13J-MM? Tak třeba zapalovací svíčky byly u tohoto motoru hned tři na každý z rotorů. Celkem jich tedy motor používal dvanáct. Další změnou bylo uplatnění sacího potrubí s proměnnou délkou ve více stupních. Důvodem byla snaha zajistit dostatečně vysoký točivý moment v širokém rozsahu otáček. U motoru R26B byl použit za tepla nanášený keramický potah vnitřních ploch také na rotor housingu (před tím jen na side housingu).

Motor vyvíjel výkon 700 koní při 9000 otáčkách za minutu. Maximum točivého momentu bylo 607 N.m při 6500/min^-1. Objem jednoho rotou činil 654 cm³. Celkem tedy 2616 cm³. R26B pohánělo nový závodní speciál Mazda 787B. Právě ten vyhrál v roce 1991 slavný závod 24 hodin v LeMans. Šlo o první japonský vůz a zároveň první auto s jiným než pístovým motorem.

Nad některými údaji o jízdní dynamice tohoto vozu se dodnes tají dech. Tak třeba výkonová hmotnost je i díky hmotnosti vozu pouhých 800 kg famózních 1,2 kg na koňskou sílu. Pro srovnání, Ferrari F40, v té době nejrychlejší silniční automobil, vyráběný sériově měl výkonovou hmotnost 2,6 kg/koňskou sílu. Ke zrychlení z klidu na 100 km/h stačilo závodní Mazdě 787B pouhých přibližně 2,5 sekundy. Během čtvrt míle se vůz rozjel na 250 km/h. A to za pouhých 9 sekund. Pro zajímavost, zmíněná F40 pokořila z klidu rychlost 200 km/h za asi 11 sekund.

A co následovalo po vítězství Mazdy 787B v LeMans? Bohužel nic, neboť v roce 1992 FISA (Fédération Internationale du Sport Automobile), tedy mezinárodní federace automobilového sportu, zakázala rotační motor typu Wankel ve všech závodech konaných v Evropě. Mazda se proto přesunula do USA, konkrétně do závodů IMSA GTP, kde našel motor R26B další uplatnění. Pouze mu mírně snížili výkon z původních 700 koní na 650 při 8500 otáčkách za minutu.