Damas y caballeros, volvemos con más Wankel. Recordando la primera parte de las aventuras de nuestro protagonista, pudimos ver cómo y quién lo concibió, de las piezas que estaba formado y su funcionamiento a grandes rasgos. Por otro lado, también descubrimos qué era lo que le hacía atractivo y lo que no tanto.

En esta ocasión nos volvemos a reunir para sacar a la luz el intrépido camino que ha vivido a lo largo del siglo pasado. La evolución, las variantes y los diferentes coches que lo han llevado como corazón. Será interesante ver cómo, poco a poco, va superando las dificultades que se le presentan a lo largo de la historia.

Asimismo, tal y como han ido las cosas, es lógico que hablemos de Mazda, la única marca que se ha arriesgado con el rotativo hasta sus últimas consecuencias.

Así pues, ¡vamos a darle otro rodeo al Wankel!

Los rasguños que se producían dentro del bloque trocoidal fueron una barrera importante que tuvo entretenidos a muchos ingenieros

Piedras en el camino

La primera guerra que tuvo que librar el Wankel no fue precisamente fácil. Ya en los primeros modelos (véase NSU Spider y NSU Ro 80) y con el paso de los kilómetros, se podían observar unas marcas de rozamiento anormales en las paredes del “cilindro”, donde los segmentos -llamados patines- rasgaban en vez de realizar un contacto suave.

Estos rastros abrasivos eran causados por las vibraciones que se producían en los patines cuando el rotor giraba a alta velocidad. Las consecuencias se traducían en un deterioro muy prematuro del estátor y sentenció al propulsor que prometía el cambio en una alternativa poco viable.

Otra batalla que este motor tenía que disputar en sus primeras etapas de desarrollo era la del consumo de aceite. La estanqueidad entre volúmenes no se había conseguido con un resultado totalmente satisfactorio, lo que provocaba que demasiado aceite se filtrase en la cámara de combustión. El resultado era la expulsión de humo blanco por el escape y un gasto excesivo de lubricante.

Una combustión poco concentrada se traduce, en ese caso, en una eficiencia discreta – Fotograma tomado de un vídeo de Anders Nilsson

A estos dos problemas se le tiene que añadir uno más; que hoy en día aún no se ha solucionado del todo: el consumo de combustible. La combustión del motor Wankel tiene un rendimiento más bien pobre. Eso es debido a su propia geometría, pues tal y como comentamos en la primera parte, su cámara de combustión es muy alargada y el frente de llama tiene que recorrer una distancia muy vasta.

La situación descrita provoca que se pierda mucho calor que al final no se convierte en trabajo. Además, como la estanqueidad no es excelente, el Wankel tampoco se lleva bien con las altas relaciones de compresión, que sería otro camino para aumentar su rendimiento.

Podríamos afirmar que estos tres problemas fueron el talón de Aquiles del rotativo y que el esfuerzo de los fabricantes se centró en solucionarlos.

¿Te pensabas que el Wankel era solo cosa de japoneses? Qué va, en Europa también hicieron sus apuestas, aunque no con éxito rotundo

El interés de otros fabricantes

¿Os acordáis de cuando NSU presentó el Wankel en el Deutsches Museum? Bueno, pues unas 100 empresas propusieron planes de cooperación; de las cuales 34 eran japonesas. El tema de que hubiese una opción con un menor número de piezas y un funcionamiento más “fino” había gustado.

Después de que NSU vendiese patentes a porrones, cada compañía inició su camino y vinieron unos años en que hubo una especie de boom con el motor rotativo; todos tenían su prototipo. A diferencia de otros, Citroën se unió directamente con los alemanes para crear Comotor, compañía dedicada exclusivamente al desarrollo de propulsores rotativos.

Ya se sabe que los franceses llevan la innovación por bandera y de allí salieron historias fascinantes como la del Citroën M35; un coche prototípico pero que se vendía al público (con varias ventajas) como “conejillo de indias” para medir su viabilidad en circunstancias reales.

De lo aprendido con el M35 surgió el Citroën GS birrotor, cuyo nombre indica que constaba de dos rotores y una cilindrada de 1.990 cc. Aunque era un coche que estaba en lo alto en cuanto a tecnología -suspensión hidroneumática, caja de cambios de convertidor de par, discos de freno-, el elevado consumo de gasolina y la fiabilidad mecánica dieron como resultado una vida comercial más bien breve.

Mercedes Benz C 111 (II) – Ahora imagínate que esto hubiera evolucionado hasta el día de hoy en forma de motor rotativo

Otro caso sonado es el de Mercedes y su modelo experimental C111, del cual salieron cuatro versiones. A nosotros nos interesan las dos primeras, culpables de hacer latir un motor rotativo bajo su carrocería. El primer C111 data de 1969 y se armaba con un Wankel de tres rotores e inyección directa (ojo al dato) dispuesto en posición central. Brindaba 280 CV y era capaz de alcanzar los 260 km/h.

El segundo prototipo añadía otro rotor más y el tema ya se fue hasta los 350 CV y una punta de 290 km/h. El tercer prototipo pasó a diseñarse con motor diésel, desterrando el rotativo. Este cambió sucedió por una Europa que se estaba poniendo las pilas en normativas anticontaminación y el Wankel no cumplía con esos objetivos.

Ni el diseño del mismo Giorgetto Giugiaro consiguió salvar esa obra de la ingeniería. La tecnología Wankel aún estaba en pañales…

Con toda esa fiebre hacia lo rotativo en aquellos años, tampoco faltaron motos. Podemos hablar de la primera moto en serie con esta arquitectura mecánica, la DKW 2000. Fue pionera en todo, pero las 2000 unidades vendidas (nada que ver con el nombre) en tan solo cuatro años sentenciaban el fracaso comercial.

Otros buenos ejemplos fueron la Yamaha RZ201 y la Kawasaki X-99, que no llegaron a producción a pesar de alardear que habían resuelto las cuestiones técnicas acerca del consumo de aceite y de combustible. Suzuki, por su parte, sí comercializó su modelo RE-5, y además con un motor que realmente era fiable. Aún así, la imagen futurista que daba y un consumo bastante más acusado que la competencia no jugaron a su favor; se vendió tan solo durante tres años, de 1974 a 1976.

En la fiesta rotativa también se animó Rolls-Royce, que diseñó ¡un prototipo de Wankel Diésel! La cosa no avanzó debido a la dificultad de aumentar la relación de compresión inherente a este tipo de motores. La fase experimental del Wankel conquistó muchos ámbitos, que fue desde aviones hasta motosierras. Empresas como Sachs, John Deere o General Motors pusieron sus ingenieros a juguetear con aquel propulsor que estaba causando furor. En la mayoría de casos, acabó en esto, en un experimento; hasta que, señoras y señores, llegó Toyo Kogyo Co. (futura Mazda) que daría la vuelta a la tortilla a todo el asunto.

Los 47 “Samurais” encargados del proyecto rotativo y su resultado, el Mazda Cosmo Sport

Los japoneses entran en juego

Las noticias de que hay una alternativa nueva en la propulsión de los vehículos no tarda en llegar al país del sol naciente. Uno de esos interesados es Toyo Kogyo Co., que en 1961 ya firmaba un contrato de colaboración con NSU. Enseguida un grupo técnico de estudio es enviado directo al centro de NSU, donde obtienen un prototipo de un solo rotor y 400 cc.

Allí es donde observan por primera vez las marcas de rozamiento producidas por los segmentos. Deciden pues crear su propio motor siguiendo la base del de NSU. Meses después observan que el problema de los “arañazos” sucede igualmente. Este contratiempo determinaría la primera etapa de la evolución, pues era la barrera más importante.

Para encontrar una solución definitiva, en abril de 1963 se crea un departamento exclusivo dentro de Toyo Kogyo destinado al desarrollo del motor rotativo. El equipo estaba formado por 47 ingenieros encabezados por Kenichi Yamamoto. Este último comparó la labor que se estaba realizando con el Wankel con la leyenda de Shijyu Shichi Shi. Esa historia cuenta cómo una banda de 47 samuráis dedicaron su existencia a vengar la vida de su maestro, con extrema lealtad y perseverancia. Yamomoto dijo a aquellos jóvenes técnicos: “A partir de hoy, tenéis que tener presente el motor rotativo en todo momento, tanto si estáis despiertos como dormidos”.

L10A – Primera vez que se comercializaba un motor birrotor: 982 cc (491 por cada rotor) y 110 CV para el corazón del Mazda Cosmo Sport

La cuestión dio tantos dolores de cabeza al equipo que acabaron por bautizar aquellas fisuras como los “arañazos del diablo”. Para remediarlo probaron un sinfín de materiales diferentes, así como huesos de vaca y caballo.

Finalmente, en 1963, contaron con la ayuda de la empresa Nippon Piston Ring Co., que les ayudó a diseñar unos segmentos fabricados de un compuesto de carbono-aluminio. Estos patines fueron el ariete del muro que separaba el Wankel de la calle.

Con el rotativo apunto para salir al mercado (con ciertas garantías), solo faltaban los últimos retoques. Habían observado que los propulsores de un solo rotor funcionaban con suavidad en altas vueltas, pero no así en la parte baja y media del tacómetro, ya que solo se producía una combustión por cada vuelta entera del rotor (como un tres cilindros, ¿recuerdas?). A raíz de eso, el camino que tomó Toyo Kogyo fue un motor con dos rotores en los que sus fluctuaciones de par-motor equivaldrían a un seis cilindros.

Mazda Cosmo Sport (1967-1972) – Tuvieron que pasar casi 8 años desde que Mazda empezara a trabajar con el Wankel para sacar un modelo de calle que había solucionado, como mínimo, el más importante de los problemas

El Wankel birrotor, llamado L10A, fue el encargado de dar vida y convertir en realidad a un deportivo prototípico que acabó por llamarse Cosmo Sport y que supuso el inicio de los coches de la futura Mazda con esa arquitectura tan especial. Para asegurarse de que todo salía bien, 60 “coches mula” con la base del Cosmo Sport fueron conducidos durante 600.000 km por toda la isla.

Justo antes del lanzamiento, y a petición del presidente de la compañía, por entonces Tsuneji Matsuda, se juntó a varios comerciales y gente especializada del país para probar el coche, opinar sobre sus prestaciones y encontrar defectos. Todos los fallos fueron resueltos uno a uno y en mayo de 1967 ya podías comprarte un Mazda Cosmo Sport con un motor rotativo. La misión de los 47 samuráis había sido todo un éxito.

Vista posterior del Cosmo Sport

Año y pico después, en 1968, hubo una segunda edición en que se revisó el motor, ahora llamado L10B, en que la potencia ascendía a 130 CV y el par a 140 Nm. Se montó una nueva caja de cambios de cinco velocidades, unos frenos más potentes y unas ruedas de 15 pulgadas.

Para probar la fiabilidad de sus nuevos propulsores, Toyo Kogyo participó en las 84 horas de Nürburgring con dos unidades del Cosmo Sport casi de serie. Una de ellas se retiró a dos horas del final, mientras que la otra se ganó una buena cuarta posición, demostrando las bondades de su motor. Todas las unidades del Cosmo fueron construidas a mano, cosa que encareció mucho el precio, y solo se vendieron 1.176 unidades a lo largo de toda su vida comercial.

Mazda Familia Rotary Coupé (1968-1970) – Era el encargado de popularizar el Wankel más allá de las fronteras de Japón

La globalización de la causa rotativa

Con los Cosmo Sport circulando por la calle se había demostrado que el Wankel no solo era resultón sobre el papel, sino que podía ser una alternativa totalmente viable. La firma de Hiroshima, en aras de expandir el nuevo propulsor, y pocos meses después de la salida del Cosmo Sport, proponía una versión rotativa de su humilde modelo Familia (mundialmente llamado R100). El objetivo principal del Familia Rotary era el mercado norteamericano, pero justamente en aquel momento Estados Unidos estaba a punto de aplicar fuertes medidas anticontaminación a través de la Agencia de Protección del Medio Ambiente (EPA).

El plan de acción para hacer frente a la emisión de los gases de escape era conocido como Muskie Act y tenía como finalidad reducir un 90 % la emanación de los hidrocarburos (HC) -gasolina no quemada- que estaba convirtiendo ciudades como Los Angeles en lugares irrespirables.

El motor Wankel, comparado con un motor de pistones alternativos, emite más HC, pero también menos óxido de nitrógeno (NO_x); todo debido a una baja relación de compresión. Fuese como fuese, el caso es que, si quería ganar seguidores, el propulsor rotativo tenía que superar otra dificultad.

Mazda Luce AP (1972-1979) – También conocido como RX-4, estrenaba un nuevo Wankel y la tecnología REAPS

Toyo Kogyo no se durmió en los laureles y rápidamente desarrollo un reactor térmico, preparado para trabajar en la línea de escape y quemar aquellos HC que no lo habían hecho en la cámara de combustión. Esa fue la manera con la que finalmente el Mazda R100 pudo correr por las calles estadounidenses.

Mientras tanto, en Japón, esa idea del reactor térmico se la conoció como REAPS (Rotary Engine AntiPollution System) y se aplicó al Mazda Luce AP (de Antipollution). Este coche montaba un rotativo de nueva hornada que tenía unas características ligeramente diferentes a los L10A y los L10B anteriores. Su nomenclatura era 12A, que a partir de lo que sugiere, contaba con 1.146 cc (573 cc por rotor). La potencia era de 123 CV acompañada de un par motor de 159 Nm. El Luce AP recibía bonificaciones en sus impuestos por el hecho de contar con tratamiento para los gases de escape.

En 1973, el Luce AP/RX-4 pasaría a llevar el motor 13B, el cual se convertiría tiempo más tarde en el Wankel más fabricado. Cubicaba 1,3 litros y lo utilizarían, con diferentes modificaciones, Mazdas del 1973 hasta el 2002.

Octubre de 1973 – El embargo árabe de producción del crudo hizo que el precio del petróleo se cuadruplicara en tan solo un año

Crisis del petróleo y el Proyecto Phoenix

El mundo empezaba a ser consciente de las consecuencias de quemar combustibles fósiles y como hemos visto, muchos fabricantes ya habían actuado al respecto. A esa movida se le tuvo que sumar otra, la llamada Crisis del Petróleo.

Todo comenzó en 16 de octubre de 1973, cuando la Organización de Países Árabes Exportadores de Petróleo (OPEP) decidió no exportar más petróleo a los países que habían dado apoyo a Israel en la Guerra del Yom Kippur. Los afectados fueron básicamente Europa occidental y Estados Unidos. La gran dependencia del crudo y las restricciones pronto hicieron subir el precio de los combustibles tradicionales por las nubes.

Como imaginareis, la fama de “sedientos” que precedía a los Wankel daba pocas esperanzas a estos motores. De hecho, Toyo Kogyo cayó en bancarrota en 1975 y tuvo que ser rescatada por el Sumitomo Bank, el segundo banco más importante de Japón. No obstante, a pesar de todo lo citado, no se dio la espalda al propulsor rotativo. Desde dentro de la empresa se inició el Proyecto Phoenix; este pretendía reducir los consumos del Wankel en un 20 % en el primer año de investigación, y un 40 % en el quinto.

El 20 % inicial se ganó a base de mejorar la combustión y trabajando para que los carburadores fueran más eficientes. El 40 % definitivo se alcanzó con la idea de aprovechar la alta temperatura que generaba el reactor térmico, creando así un intercambiador de calor.

Savanna / Mazda RX-7 FB (1978-1985). Su valor se mide en que se disputaba el mercado con pesos pesados como el Datsun 240Z y el Porsche 924

Por otra parte, la visión del motor rotativo había cambiado un poco en la empresa. Quizá, cualquier coche ya no era merecedor de un propulsor tan especial; quizá se podía reservar a un segmento más exclusivo, el de los deportivos. Así llegamos a 1978 a Las Vegas, donde el Phoenix Project se ve concluido en forma de Savanna RX-7, un deportivo de motor delantero, propulsión y un reparto de pesos casi perfecto. Montaba el Wankel 12A justo detrás del eje delantero, que en este caso erogaba unos 100 CV.

Un año más tarde el 12A del RX-7 recibe modificaciones para reducir la emisión de HC y CO₂ a partir de crear una mezcla pobre (λ>1) en la cámara de combustión. Además, el reactor térmico que equipaban las primeras unidades es sustituido por un catalizador, naciendo así el primer rotativo en llevar esa tecnología. El resultado de estas acciones se traduce en un Wankel más limpio y menos sediento, contradiciendo la mala fama que se había creado en torno a ellos.

Mazda Cosmo RE Turbo (1981–1990)

A por más potencia

En Toyo Kogyo no estaban contentos con disminuir el consumo y las emisiones del Wankel solamente. Querían más potencia, más argumentos a favor del rotativo. Así que el paso siguiente fue adoptar un sistema de admisión variable en el que el aire, antes de entrar en el cilindro/estátor, podía recorrer tres caminos distintos según las revoluciones y la carga del acelerador. A este sistema lo llamaron Six port induction por el hecho de que se montaba en propulsores birrotor (tres recorridos x dos rotores). El 6PI no se montó en el RX-7, pero sí en el Cosmo de tercera generación, que se había posicionado como el coupé lujoso de la marca.

Pero lo “gordo” aún estaba por llegar. Otra vez sería el Cosmo de 1982 el elegido para montar el nuevo rotativo ¡Turbo! Estaba hecho sobre la base del mismo 12A; respecto a este ganaba 82 Nm y 53 CV, el tema del escaso par motor a bajas vueltas se había acabado. Pero la revolución no terminaba ahí, por primera vez también se ofrecía alimentación por inyección electrónica en vez de carburación. Oh sí, eso ya empezaba a calentarse.

Este 12A Turbo tenía la particularidad de no contar con intercooler. Poco después hubo una pequeña evolución, denominada Impact Turbo, en la que se adaptaba la turbina para que pudiera girar más rápido y dar 5 CV y 5 Nm adicionales. Este motor terminó moviendo también el RX-7 de primera generación en sus últimos coletazos.

Figura visual del fenómeno de las ondas de resonancia – Fotograma sacado de “1986 FC training manual”

A pesar de la llegada del turbo los motores atmosféricos no fueron marginados y con el propulsor 13B se adoptó lo que en Toyo Kogyo titularon como Dynamic Supercharging. Este sistema fue montado en motores birrotor e iba provisto de una cámara pre-admisión a dos niveles, que conectaba ambos rotores y que provocaba un aumento del volumen del aire aspirado por el motor gracias a los efectos de resonancia al abrirse y cerrarse las lumbreras de admisión de uno y otro.

Este efecto existe también en los motores de pistones alternativos, pero en el caso del Wankel es más exagerado por el hecho de que no dispone de válvulas y las puertas de admisión y escape se cierran de golpe. Cuando eso ocurre en un rotor, se produce un impulso que devuelve el aire con fuerza a esa cámara de pre-admisión, donde a la vez se succiona con intensidad debido a que en el otro rotor se ha abierto instantáneamente la lumbrera de admisión. Con la combinación del impulso de un rotor y la succión del otro, se consigue un efecto “supercargador”, que a bajas/medias vueltas se ve traducido en un motor más lleno.

Las versiones de este motor fueron bautizadas como 13B RESI (Rotary Super Injection) y ofrecían, además, inyección electrónica Bosch L-Jetronic y la admisión variable 6PI.

Una más

Doy la segunda parte por concluida, donde se ha visto la evolución del Wankel, las aventuras de varios fabricantes y la estrategia de Toyo Kogyo/Mazda para hacer de ese motor su seña de identidad.

Aún nos queda la historia del RX-7 y del RX-8 y cómo defendieron el rotativo hasta nuestros días, cómo desapareció del mercado y qué hay de él en estos momentos. Así que, ¡estad atentos!

En espíritu RACER | El motor Wankel: parte 1 y parte 3