Wankelmotorn – så fungerar Mazdas rotationsmotor

Wankelmotorn är en roterande förbränningsmotor utan kolvar som rör sig upp och ner. I stället snurrar en eller flera triangulära rotorer inuti ett rotorhus. Det ger en lätt, kompakt och mjukgående motor med få rörliga delar – och det är den motortyp som Mazda framför allt gjort känd. Den här artikeln ingår i vår stora guide till Mazdas historia och förklarar hur motorn fungerar och varför nästan bara Mazda lyckades med den.

Så fungerar wankelmotorn

I stället för kolvar och cylindrar har wankelmotorn en triangulär rotor – formad som en så kallad Reuleaux-triangel – som snurrar inuti ett ovalt, “åttaformat” hus (en epitrokoid). Mellan rotorns tre sidor och husets vägg bildas tre utrymmen som hela tiden ändrar storlek när rotorn vrids. Var och en av rotorns sidor utför hela fyrtaktscykeln – insug, kompression, förbränning och avgas – så att motorn ger en jämn och tät tändföljd. Den utgående axeln snurrar tre varv för varje varv rotorn gör. Eftersom det inte finns några ventiler, kamaxlar eller kolvar som ska bromsas och accelereras blir motorn lätt, kompakt och kan varva högt utan vibrationer. En sak förvirrar ofta: en rotormotors slagvolym anges per kammare, och tävlingsregler brukar dubbla siffran. Det är därför en 1,3-liters tvårotors (Mazdas berömda 13B) kan ge uppåt 280 hästkrafter – något som låter omöjligt för en så liten motor.

Felix Wankel och NSU

Grundidén är omkring hundra år gammal. Den tyske ingenjören Felix Wankel skissade på en roterande motor redan på 1920-talet och fick sitt första patent 1929, men en fungerande motor dröjde. År 1951 engagerade tyska NSU honom, och 1957 gick den första prototypen igång. Wankels ursprungliga konstruktion, DKM, där både rotor och hus roterade, var dock opraktisk. NSU-ingenjören Hanns-Dieter Paschke utvecklade en enklare variant, KKM, med stillastående hus – och det är den lösningen som blivit grunden för alla serietillverkade wankelmotorer. Under tidigt 1960-tal kapplöpte NSU och Mazda om att lansera den första wankeldrivna bilen. NSU var först, med NSU Wankel-Spider 1964 och den prestigefyllda NSU Ro 80 1967. Ryktet om motorn skadades dock av återkommande haverier: tätningarna i rotorns spetsar slets, och flera NSU-bilar fick byta motor redan inom garantitiden.

Mazda räddar motorn

Det centrala problemet var apex-tätningarna vid rotorns spetsar, som slet vågiga spår i rotorhuset. Det var Mazdas legendariska ingenjörsteam som till slut löste det med nya tätningsmaterial, och därför kunde Mazda introducera sin första wankeldrivna bil, Cosmo Sport, 1967. När oljekrisen 1973 slog till avbröt de flesta andra tillverkare sin wankelutveckling – bland dem Mercedes med försöksbilen C111 och Citroën med GS Birotor, som till och med provat motorn i helikoptern RE-2. Mazda blev i praktiken ensam kvar. Motorn levde vidare framför allt i sportbilarna RX-7 och senare RX-8 (med den vidareutvecklade Renesis-motorn), nådde sin sportsliga höjdpunkt med segern i Le Mans 1991, och har på senare år återkommit som räckviddsförlängare i elbilen MX-30.

Styrkor och svagheter

Wankelmotorns styrkor är dess låga vikt, kompakta mått, mjuka gång och förmåga att varva högt – mycket effekt ur ett litet paket. Men den har också tydliga svagheter, och det var de som till slut nästan tog livet av den. Den avlånga förbränningskammaren är ineffektiv, vilket ger hög bränsleförbrukning och svåra avgaser. Trots att Mazda förbättrade detta med Renesis-motorn klarade den inte de allt hårdare utsläppskraven, och 2012 lades den sista rotordrivna RX-8:an ner. Konstruktionen gör dessutom att motorn förbrukar olja: små mängder motorolja tillförs förbränningsrummen för att smörja rotorerna, vilket kan ge en blåaktig rök vid höga varv (i en vanlig kolvmotor är blå rök i stället ett tecken på fel). Motorn föredrar mineralolja framför syntetisk, oljenivån behöver kontrolleras regelbundet, och tätningarna behöver bytas betydligt oftare än motsvarande delar i en kolvmotor.