NSU club Nederland

Wankel

Emaille bord met NSU Wankel-logo

Onderstaand artikel is een stuk uit het maandblad Het Beste uit Readers Digest van mei 1972. Helaas weten we nu dat de zaken anders gelopen zijn, maar het is interessant om te lezen hoe de industrie en pers in die tijd met het fenomeen Wankelmotor omgingen.

Het Beste uit Readers Digest
mei 1972

Deze compacte, voordelige en potentieel nauwelijks milieuverontreinigende motor lijkt eindelijk volwassen genoeg om zijn rijbewijs te halen.
De Wankel went al – en gaat winnen !

DOOR GEORGE ALEXANDER

Felix Wankel

HET OPWINDENDSTE ding dat tegenwoordig op vier wielen rondrijdt zweeft nu ook op vleugels. Je vindt het op boten, in sneeuwmobielen en in motorisch aangedreven gereedschappen. Het is de roterende Wankelmotor: een krachtbron met inwendige verbranding die compacter, lichter en mechanisch aanmerkelijk eenvoudiger is dan een met op en neer stampende zuigers uitgeruste motor van gelijk vermogen. Dit zijn nu juist de soort voordelen die technici aanspreken. En te oordelen naar het toenemende aantal firma’s dat overal ter wereld licenties neemt om deze uitvinding produktie te brengen, schijnt het niet al te gewaagd om te voorspellen dat er ook in uw toekomst een Wankel voorkomt.

Er zijn Wankelmotoren in een verrassend grote verscheidenheid van afmetingen en vermogen. Zo bestaat er een lilliput-Wankel met een gewicht van zegge 400 gram en een vermogen van precies ½ pk – net genoeg voor een modelvliegtuigje. Aan de andere kant van de reeks is er een Wankel van 400 pk die wat het basisontwerp en de werking betreft volmaakt gelijk is aan de motor van dat modelvliegtuigje, maar die in staat is de Mercedes Benz C-111-sportwagen een snelheid te geven van 300 kilometer per uur. Tussen die twee uitersten zijn er Wankels van 6 tot 200 pk voor de aandrijving van boten, tuintractoren, industriepompen, grasmaaiers, compressors en propellervliegtuigen. Maar van alle toepassingen die op het ogenblik voor de Wankelmotor worden gevonden, zal die in de auto vermoedelijk de grootste invloed op het grootste aantal mensen hebben.

Afgekeurd. Vanwaar deze plotselinge belangstelling voor de Wankel? In belangrijke mate omdat deze motor een mogelijke oplossing biedt voor een van de grootste milieuproblemen van onze tijd: dat van de uitlaatgassen van auto’s.

Toen het Amerikaanse Congres bijvoorbeeld in 1970 het “Clean Air Act Amendment” aannam, dat tamelijk stringente standaardeisen voor autouitlaatgassen vastlegde die in de modellen van 1975 en 1976 moesten zijn verwezenlijkt, kreeg de Amerikaanse auto-industrie met twee hoofdproblemen te worstelen. Hoe moesten de uitlaatgassen onschadelijk worden gemaakt: in de motor zelf of erbuiten? Indien buiten de motor, waar moesten de gasreinigende toestellen dan worden aangebracht? De voorzijde van elke huidige Amerikaanse auto is dermate volgepropt met onderdelen dat je soms de vaardigheid van een chirurg moet bezitten om alleen maar je bougies te verwisselen. Geen wonder dat de automobielingenieurs verbleekten bij de gedachte dat ze ruimte moesten vinden voor nieuwe apparatuur om de uitlaatgassen te behandelen.

Op dit punt werd plotseling de Wankel aantrekkelijk voor de Amerikaanse auto-industrie, ook al had hij de naam dat hij een “vuile” motor was. Maar zijn kleine afmetingen en de gunstige verhouding tussen zijn gewicht en het geleverde vermogen, betekenden dat men onder de voor Amerikaanse auto’s typerende grote motorkap een aanmerkelijk kleinere motor van gelijk vermogen zou kunnen inbouwen – waarmede dan ruimte vrij zou komen voor apparatuur om de uitlaatgassen te behandelen. Daar komt nog bij dat de uitlaatgassen van de Wankel zich bijzonder goed lenen voor uitlaatbehandelsystemen zoals de thermische reactor (een nabrander) of de katalytische omvormer (een toestel dat koolwaterstoffen en koolmonoxyde verwijdert).

Merkwaardig genoeg hadden de voornaamste Amerikaanse automobielfabrikanten (Chrysler, Ford en General Motors) al in het begin van de jaren ’60 de Wankelmotor bekeken, maar verworpen. Met name beweerden zij dat de motor met draaizuiger niet in staat was zijn bovenmatig rokerige uitlaatgassen in bedwang te houden; dat hij niet kon tippen aan het lage brandstofverbruik van een motor met op en neer gaande zuiger en dat hij niet in het groot tegen een redelijke prijs kon worden geproduceerd. Deze bezwaren waren op dat moment maar al te gegrond, en het scheelde niet veel of de Wankelmotor was voorgoed op de oudroesthoop van de onpraktische uitvindingen terecht gekomen.

Detroits afwijzing werkte echter als een prikkel op de mensen die zich met de ontwikkeling van de Wankel bezighielden: de houders van het oorspronkelijke patent (Audi-NSU Auto Union AG, een dochteronderneming van Volkswagen, en Wankel Inc.) en hun eerste licentiehoudster, de Curtiss Wright Corporation. De gehele rest van de jaren ’60 werkten de Duitse en Amerikaanse firma’s aan het verhelpen van de gebreken van de motor, om die voor Detroit aanvaardbaar te maken. Een Japanse fabrikant, Toyo Kogyo Co. Ltd., die in 1967 een produktielicentie van NSU wist te verkrijgen, besteedde de tegenwaarde van 37 miljoen gulden aan de vervolmaking van haar draaizuigermotor en brengt sinds 1967 een door een Wankelmotor aangedreven auto op de markt, de Mazda.

Het principe van de Wankel-motor
(1) Aanzuiging. Terwijl de scherpe voorrand van een van de drie zijden van de draaizuiger (rotor) langs de inlaatopening strijkt, en die daarmede openzet, worden benzinedamp en lucht uit de carburateur aangezogen, totdat de achterrand de opening weer afsluit. (2) Compressie. Terwijl de rotor blijft rondwentelen perst hij het gasmengsel samen tegen de vrijwel vlakke zijwand. (3) Ontsteking. Op het hoogtepunt van de compressie geeft de bougie een vonk af; het gas ontbrandt, zet uit en drukt met grote kracht tegen het vlak van de rotor, die daardoor gedwongen wordt zijn rotatie (met de klok mee) voort te zetten. (4) Uitdrijving. Terwijl de voorrand van de rotor zich nu langs de andere zijwand omhoog beweegt, maakt hij de uitlaatopening vrij en worden de onder hoge druk staande verbrandingsgassen uitgedreven. Deze vuile gassen laten zich goed reinigen.

Hindernissen overwonnen. De Wankel heeft maar twee belangrijke bewegende onderdelen: een driezijdige draaizuiger en een hoofdas. De draaizuiger (rotor) verricht dezelfde taken als de op en neer bewegende zuigers van een conventionele verbrandingsmotor: aanzuigen van een vers gasmengsel, het samenpersen daarvan, het opvangen van de stuwkracht van de ontploffende, uitzettende gassen – op dezelfde manier waarop het zeil van een windmolen de wind “vangt” – en ten slotte het uitdrijven van de verbrande gassen uit het rotorhuis. Op bovenstaande afbeelding kunt u een van de zijden van de rotor volgen terwijl die in het motorhuis een omwenteling van 360 graden maakt. Maar vergeet niet dat de andere twee zijden intussen dezelfde fasen doorlopen: er wordt in een Wankelmotor maar heel weinig energie verspild.

Inderdaad zitten er in een Wankel nog andere bewegende delen, zoals tandwielen, maar nog altijd aanmerkelijk minder dan in een conventionele motor van vergelijkbaar vermogen. Een moderne Amerikaanse V-8 motor van 195 pk telt 1029 onderdelen, waarvan 388 bewegend; zijn gewicht van minstens 270 kilo is ondergebracht in een blok van 425 kubieke decimeter. Een Wankelmotor van 185 pk telt 633 onderdelen, waarvan 154 bewegend; hij weegt maar 107½ kilo en neemt 140 kubieke decimeter in beslag.

In tegenstelling tot een gewone zuiger, die telkens eerst volledig tot stilstand moet komen wanneer hij zijn bewegingsrichting omkeert, en die een drijfstang en krukas nodig heeft om zijn op-en-neergaande beweging in een roterende om te zetten, vangt de rotor van een Wankelmotor continu de druk van de uitzettende gassen op en brengt die rechtstreeks als draaimoment op een hoofdas over. Een volle omwenteling van de rotor levert drie krachtimpulsen aan de hoofdas van de motor (van elke zuigerzijde een) terwijl de complete cyclus van een normale zuigermotor maar een krachtstoot oplevert.

Aangespoord door deze ingebouwde voordelen gingen de voorstanders van de Wankelmotor aan de slag om de problemen van het hoge brandstofverbruik en van de verontreinigende uitlaatgassen op te lossen. Het laatste euvel bleek veel moeilijker te bestrijden dan het eerste. In 1968 sloot Curtiss-Wright een contract met de technische faculteit van de Universiteit van Michigan, dat deze in staat stelde om met behulp van een ter beschikking gestelde draaizuigermotor en een thermische reactor een onafhankelijk onderzoek naar de uitlaatkarakteristiek van deze motor in te stellen. Voornaamste onderzoeker van het project was dr. David E. Cole, buitengewoon hoogleraar in de werktuigbouwkunde aan de universiteit en zoon van de president van General Motors, Edward N. Cole. De onderzoekers uit Michigan kwamen al gauw tot de conclusie dat de Wankel zonder anti-verontreinigingsinstallatie ongeveer zo rokerig was als nat brandhout. In vergelijking met een motor met op-en-neer bewegende zuiger (eveneens zonder uitlaatbehandeling) stiet de Wankel ongeveer tweemaal zoveel koolwaterstoffen uit, ongeveer evenveel koolmonoxyde, maar minder stikstofoxyden.

Zij ontdekten dat de Wankel de meeste verontreiniging produceerde tijdens de start en bij lage snelheden. Maar zij bevonden ook dat de hoeveelheid uitgestoten koolwaterstoffen met 25 percent verminderde wanneer de carburateur op een bijzonder arm mengsel werd ingesteld (een lucht-benzineverhouding van 17½ op 1). En dat zij met minstens 50 percent verminderde wanneer aan de uitlaatopening van de motor een thermische reactor werd aangebracht.

Ten slotte rekende Curtiss-Wright af met de bewering dat de produktie van Wankelmotoren te kostbaar zou worden. Bijgestaan door verschillende gespecialiseerde firma’s namen de ingenieurs van Curtiss-Wright de Wankel onderdeel na onderdeel onder de loep om te kijken wat er kon worden vereenvoudigd, verstevigd of zelfs weggelaten om gewicht te besparen. Na een intensieve inspanning van drie maanden waren de mensen van Curtiss-Wright ten slotte vol vertrouwen dat ze ook de laatste hindernis hadden genomen en in 1968 begonnen zij ijverig naar de gunst van General Motors te dingen.

Op 10 november 1970 verklaarde ’s werelds grootste automobielfabrikant zich bereid om NSU, Wankel GmbH en Curtiss-Wright in de loop van vijf jaar 50 miljoen dollar te betalen voor de niet-exclusieve wereldrechten op onderzoekingen naar aIle potentiele mogelijkheden van de Wankelmotor voor alle soorten toepassingen behalve in vliegtuigen. Nog weer later heeft, naar verluidt, Ford onderhandelingen gevoerd om een belang in Toyo Kogyo te verkrijgen, onder welke overeenkomst ook het produktierecht van de Wankelmotor zou vallen. “De werkelijke betekenis van dat contract was dat het een einde maakte aan elke twijfel omtrent de merites van de motor,” zegt William Figart, algemeen leider van Curtiss-Wrights activiteiten op het gebied van draaizuigermotoren. Een directielid van’ een van General Motors’ concurrenten zei het met minder omwegen: “General Motors investeert heus geen 50 miljoen als ze helemaal niet verwachten dat zij dat geld er weer uit halen – en nog een beetje meer ook.”

Eventueel voor minder. Het is duidelijk dat de motor met roterende zuiger nu een ernstige uitdaging begint te vormen voor de motoren met op-en-neergaande zuigerbeweging. Toen onlangs de prestaties van een gewoon model Amerikaanse auto met een conventionele motor van 195 pk werden vergeleken met een auto voorzien van een Wankelmotor van 185 pk, bleek de laatste een zeer verdienstelijke prestatie te leveren:

  • acceleratie vanuit startpositie: voor de Wankel 0-95 kilometer per uur in 13,6 seconden; voor de conventionele motor in 17,9 seconden;
  • topsnelheid: voor de Wankel 170,3 kilometer per uur; voor de auto met conventionele zuigermotor 150,2;
  • inhalen: van een punt op 15 meter achter een 15 meter lange vrachtwagencombinatie met een snelheid van 80 kilometer per uur had de auto met Wankelmotor precies 10 seconden nodig om deze combinatie in te halen en 30 meter ervoor weer de rechter rijstrook te bereiken. De auto met de conventionele zuigermotor deed er 11,8 seconden over.

Meer informatie