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El motor Wankel (III)

El canto del cisne

El motor Wankel (III)

Viene de la segunda parte

Abrimos nueva entrada para contaros la última -hasta el momento- y (puede) que la más apasionante fase que ha vivido el propulsor rotativo.

De cómo alcanzó su gloria hasta que las normativas anticontaminación y los problemas sin resolver de este motor lo descatalogaron del mercado. De cómo rápidamente se volvieron más complejos y adoptaron nuevas tecnologías para rivalizar con el motor alternativo de pistones. De cómo se alzaron como ganadores en la competición y sobre todo, de cómo una marca, tan solo una, ha levantado este pequeño imperio ella solita.

Lee, aprende y descubre los frutos que ha dado aquella idea loca que tuvo un precoz ingeniero alemán en aquel lejano 1919.

RX7 Turbo II

Mazda RX-7 FC Turbo II. caja nueva y novedades bajo el brazo: 13B con turbo Twin Scroll

El RX-7 de segunda generación y el Twin Scroll

La primera generación del RX-7 tuvo una buena acogida -474.565 unidades vendidas- lo que dio en 1985 paso a su relevo, el Mazda RX-7 FC. El mercado más importante de este coche era Estados Unidos, donde estaba disponible una versión atmosférica y una Turbo. La segunda nos traía novedades; el turbocompresor era Twin Scroll o de doble entrada.

Esa tecnología buscaba eliminar el turbo lag diseñando dos cámaras diferentes por donde podían entrar los gases de escape. En bajas revoluciones la «puerta» que daba al conducto grande estaba cerrada mientras la «puerta» que daba al pequeño estaba abierta; así se conseguía que los gases de escape cogieran velocidad rápidamente e hicieran rotar el eje del turbo.

A medida que aumentaban las vueltas de motor, se abría la segunda compuerta, más grande, para dejar entrar todo el aire que ya venía acelerado del mismo motor. De esa manera se conseguía un par más uniforme en todo el rango de revoluciones.

Ficha TécnicaMazda RX-7 FC TURBO II (1987)
MotorMotor Wankel (13B) delantero longitudinal de doble rotor inyección electrónica y turbocompresor
Cilindrada1308cc (2×654 cc)
Potencia y par motor178 CV a 6500 rpm y 247 Nm
TracciónA las ruedas traseras
Caja de CambiosManual de 5 marchas
FrenosDe disco ventilados delante y detrás
DirecciónDe cremallera
SuspensiónIndependiente en ambos ejes
Neumáticos205/55 con llanta de 16"
Dimensiones (La.xAn.xAl.)4315 mmm / 1690 mm / 1265 mm
Peso1300 Kg
20B REW Eunos Cosmo

Las tripas del Mazda Eunos Cosmo nos muestran el 20B-REW, el Wankel con tres rotores

Llegan los tres rotores

El rotativo no paraba de evolucionar y, tras 25 años de perfeccionamiento, en 1990 se presentaba el primer motor fabricado en serie con tres rotores. El coche elegido para llevarlo era la berlina de lujo Eunos Cosmo, heredera de aquel Cosmo Sport de 1967. Si recapitulamos, nos vendrá a la cabeza que un motor birotor lleva a cabo las mismas explosiones que un motor de seis cilindros por vuelta de cigüeñal. Pues bien, con tres rotores estamos al nivel de un supuesto propulsor con nueve cilindros.

El triple rotor vino acompañado, además de la tecnología Twin Turbo -en cristiano, doble turbo-. Mejoraba el turbo en solitario Twin Scroll en el hecho que eran dos turbos los que se encargaban de «llenar» todo el rango de revoluciones. En bajas vueltas, actuaba uno pequeño cuyos álabes se aceleraban con facilidad; cuando los gases de escape cogían fuerza a más altas revoluciones estos eran conducidos a un turbo más grande, que se encargaba de soplar en el último tramo del cuentavueltas.

Cómo resultado teníamos un motor que nos daba 280 CV a 6.500 vueltas. Fue bautizado como 20B-REW con motivo de su cilindrada total, 654 cc por rotor.

787B

Mazda 787B. “Mazda hunde sus raíces en una voluntad permanente de desafiar a lo convencional” – Takashi Yamanouchi, Presidente de Mazda Motor Corporation

El título en Le Mans

La competición fue otro ámbito con el que acabó haciéndose el Wankel. Con este motor los de Hiroshima llevaban compitiendo en la carrera de resistencia más popular del mundo desde 1974 con un RX-7. No fue hasta 9 años más tarde, en 1983, que uno de estos coches pudo terminar la prueba.

Ya en 1990 Mazda se presentaba con un par de prototipos para el grupo C, diferentes al RX-7 que se había utilizado hasta entonces. Uno de ellos era el 787, que en aquella fecha no pudo acabar la carrera por problemas de fiabilidad. La temporada siguiente se presentaba un 787B revisado, con sus flaquezas solucionadas. El encargado de mover aquellos prototipos era un Wankel de cuatro rotores.

Para desarrollar tal propulsor, Mazda tuvo varios dolores de cabeza para conseguir un árbol motriz equilibrado y suficientemente robusto para que la rotación de un rotor no afectase a la otra ni desestabilizara el mismo eje motriz. La solución adoptada fue colocar dos rotores muy céntricos, mientras que los otros dos irían colocados a los extremos.

R26B III

R26B. El motor que alzó como ganador el único fabricante japonés que había ganado las 24h de Le Mans

El resultado fue un ingenio llamado R26B con una cilindrada total de 2.616 cc. Sus números nos hablan de una potencia máxima de 700 CV a 9.000 RPM y 600 Nm de par a 6.500 RPM. Esas cifras son conseguidas en parte por una admisión variable de “trompetas extensibles”.

Accionadas por un cable, esas trompetas permanecían extendidas a bajas vueltas, mientras que su recorrido se iba acortando a medida que el motor giraba más rápido. El recorrido largo aseguraba par motor a bajas revoluciones; el corto, potencia en la parte alta. La eficiencia también era mejorada con una tercera bujía (en cada rotor), en vez de dos, que aseguraba el quemado de todo el combustible.

Lo curioso de este vehículo tan japonés es que el R26B iba unido a una caja manual de cinco velocidades de origen Porsche

Con todo el arsenal comentado, el Mazda 787B consiguió coronarse como campeón en las 24h de Le Mans por delante de Mercedes y Michael Schumacher, y convertirse en el primer coche japonés y rotativo hasta la fecha en lograrlo. La temporada siguiente la FIA prohibió los rotativos en esta competición debida a su “supuesta” ventaja en términos de peso y bajo centro de gravedad.

Otro dato que llama la atención es que el 787B fue el vehículo que menos combustible consumió en la carrera que se impuso como ganador. Recordemos que los Wankel no eran precisamente populares por su bajo consumo.

RX7 FD

Mazda RX-7 FD. Deportivo puro

El FD

Junto con la victoria de Le Mans, en 1991 aterrizó el mítico RX-7 de tercera generación (FD). Al igual que el Eunos Cosmo, el deportivo de Mazda recurría a la tecnología Twin Turbo, pero esta vez aplicada en un 1.3 que era capaz de sacar 255 CV a 6.500 revoluciones y 280 en su lavado de cara en 1998. Aunque la berlina de lujo estrenara el sistema biturbo secuencial, el hecho de que se vendieran tan solo 8.875 unidades convertía el FD en el primer turismo de producción global en adoptarlo.

La sobrealimentación funcionaba de la siguiente manera: el primer turbo empezaba a soplar a las 1.800 vueltas a 0,69 bares de presión. El segundo comenzaba a “activarse” a las 4.000 RPM y se hacía el cambio de uno por otro en las 4.500 clavadas. En este instante había una pérdida de presión momentánea que bajaba hasta los 0,55 bares, para recuperarse seguidamente y seguir empujando hasta la línea roja.

El coche fue galardonado a montones y se ganó el título de coche del año en Motor Trend y Playboy en el año 1993, así como de los mejores 10 coches entre 1993 y 1995 de Car and Driver.

Ficha TécnicaMazda RX-7 FD (1992 - 1996)
MotorMotor Wankel (13B-REW) delantero longitudinal de doble rotor, inyección electrónica y biturbo
Cilindrada1308cc (2×654 cc)
Potencia y par motor255 CV a 6500 rpm y 294 Nm de par máximo a 5000 rpm
TracciónA las ruedas traseras
Caja de cambiosManual de 5 marchas
FrenosDe disco ventilados delante y detrás
DirecciónDe cremallera
Suspensiónindependiente en ambos ejes
Neumáticos225/50 con llanta de 16"
Dimensiones (La.xAn.xAl.)4295 mmm / 1725 mm / 1230 mm.
Peso1290 Kg
Renesis 2003

Renesis. El último motor Wankel producido en serie

La última llamada, el Renesis

Pasábamos por 1996, 6 años antes de que acabara oficialmente la producción del RX-7 FD. Las normativas anticontaminación eran cada vez más exigentes y en Mazda ya empezaron a pensar cómo podían mejorar el 13B para que este pudiera tener un futuro.

El equipo especializado de la casa que se encargaba del desarrollo del Wankel recurrió a la idea de cambiar de ubicación las lumbreras de escape. Este planteamiento surgió a raíz del solapamiento que se produce (desde el primer motor de este tipo) entre el tiempo de admisión y el de escape. Haciendo memoria caeremos en que en un rotativo de este tipo no hay válvulas, sino una especie de puertas que el mismo rotor abre o cierra en la medida que va girando.

Tal y como se observa en la imagen inferior, hasta ahora las lumbreras de escape se habían colocado en el estator (periféricas) mientras que las de admisión se encontraban en las paredes laterales. El nuevo motor prototípico iba montar ambas lumbreras en las carcasas adyacentes. Además, ahora había dos “puertas” de escape donde antes solo había una.

Side exhaust Port

Las lumbreras de escape pasaban de ser periféricas a ser laterales, eliminando la comunicación con las “puertas” de admisión

¿Y que se gana con toda esta reorganización? Lo primero y más importante ya se ha dicho: se elimina el tiempo en qué hay cruzamiento en los tiempos de admisión y escape. Eso mismo, que ya incrementa la eficiencia del motor por sí solo, da también más libertad a los ingenieros para perfilar cada tiempo, ya que ahora son independientes uno del otro.

Así pues, el volumen de admisión puede rediseñarse por completo y se consigue aumentar la relación de compresión. Acerca de que se añada una lumbrera de escape hace que aumente el flujo de los mismos gases y, por lo tanto, el barrido de los gases quemados, es más rápido y eficiente, por lo cual habrá menos «aire residual» cuando llegue el tiempo de admisión, con lo que obtendremos más aire fresco y la combustión posterior será mejor.

El otro esfuerzo se centra en el sellado. Concretamente se trabaja en los segmentos/patines laterales, donde se eligen unos de poca altura, pero con doble anillo. La consecuencia es un menor roce que permite el motor girar a más revoluciones por minuto.

Resultados en mano, todas esas mejoras se traducían en una reducción de los HC (hidrocarburos no quemados) echados por el escape alrededor de un 40 % respecto al 13B-REW que montaba el RX-7 y que este “nuevo” propulsor podía girar hasta unas delirantes 8.500 vueltas.

RX 8

El Mazda RX-8 es un coche en el que cada uno de sus detalles te recuerda que es especial

Los deberes estaban hechos, se había probado que el Wankel podía cumplir con los estándares del nuevo siglo XXI. De esa manera, en 2003 llegaba el sustituto en cuerpo y alma del RX-7 FD. Lo hacía en forma de coupé de cuatro puertas y una configuración interior de cuatro asientos, el Mazda RX-8. La nueva mecánica se perfilaba sobre las mejoras comentadas y seguía siendo un 1.3. Tal era el esfuerzo que se había hecho para seguir con el legado rotativo que aquel motor se apodo Renesis. La palabra se formaba a partir de RE (Restart / Reinicio) y NESIS (de la palabra génesis = origen).

Los números hablaban por sí solos, 231 CV “atmosféricos” a 8.200 RPM, tan solo 24 CV menos que la versión Turbo del FD (antes del restyling). Relación de compresión 10:1, con una clara mejora en su predecesor, que ofrecía 9,1:1. El peso del Renesis se quedaba en unos ridículos 112 kg.

No tardó en llevarse aplausos pues recibió los premios de International Engine of the Year y el Best new Engine en el mismo 2003.

Ficha TécnicaMazda RX-8 (2003)
MotorMotor Wankel (13B-MSP / RENESIS) delantero longitudinal de doble rotor atmosférico alimentado por inyección electrónica multipunto
Cilindrada1308cc (2×654 cc)
Potencia y par motor231 CV a 8200 rpm y 211 Nm de par máximo a 5500 rpm
TracciónA las ruedas traseras
Caja de cambiosManual de 6 velocidades
FrenosFrenos de disco ventilados de 323 mm de ø delante y 302 mm de ø detrás
DirecciónDe cremallera
Suspensiónindependiente de paralelogramo deformable en ambos ejes
Neumáticos225/45 con llanta de 18"
Dimensiones (La.xAn.xAl.)4435 mmm / 1770 mm / 1340 mm
Peso1425 Kg
HRX

Mazda HR-X concept. El prototipo que inició la relación de Mazda con el hidrógeno

El hidrógeno ¿La alternativa para los rotativos?

Unos años antes de que apareciera el RX-8, Mazda empezó a plantear un futuro donde los coches fueran más “compatibles” con el medio ambiente. La respuesta fue en un primer momento el hidrógeno. Es el elemento más abundante en el universo, pero no se encuentra libre en nuestro planeta, por lo que su obtención es costosa: se tiene que sacar de algún compuesto.

Estábamos en 1991, concretamente en el Tokyo Motor Show. Allí, en el stand de Mazda, había un vehículo de extrañas proporciones que se presentaba como la primera demostración de la marca en funcionar con hidrógeno y ¡era rotativo! Su nombre fue Mazda HR-X y se movía gracias a un Wankel de doble rotor que producía cerca de 100 CV. Su transmisión era automática y ya equipaba un sistema tipo KERS para recuperar energía. La guinda del pastel iba a cargo de sus puertas tipo gaviota y de que se trataba de un coche que era casi totalmente reciclable.

RX 8 RE

Mazda RX-8 RE. Pues sí, solo emitía vapor de agua (cuando funcionaba con hidrógeno)

Los experimentos con este combustible continuaron hasta 2003, en los cuales se construyeron entre otros prototipos, mulas de pruebas con la caja NA del MX-5. Pero fue a principios de siglo cuando se dio un golpe sobre la mesa. Otra vez tuvo lugar en el Tokyo Motor Show, donde se presentaba una unidad del RX-8 que traía un motor con inyección dual (gasolina/hidrógeno) totalmente utilizable. En 2006 el proyecto paso a ser realidad, se ofrecían Mazda RX-8 RE en forma de alquiler.

La ficha técnica nos prometía 100 CV de potencia, 100 km de autonomía (con hidrógeno) y 45 más con gasolina -se trataba de un depósito auxiliar de 5 litros-. Año más tarde, en 2007 se cerraron acuerdos con HyNor, un proyecto para empezar a mover el tema del hidrógeno en Noruega. Se entregaron 30 unidades del RE y se construyeron ocho estaciones para abastecerlos entre Oslo y Stavanger.

Los propósitos e iniciativas relacionadas con este combustible alternativo murieron con el final de producción del modelo el día 22 de junio de 2012. Otros fabricantes abandonaron también el hidrógeno para motores de combustión interna, como BMW, dado el bajo rendimiento final en términos energéticos de esta solución respecto a las pilas de combustible.

RX VISION

RX-Vision. La prueba de que no se ha abandonado (del todo) al Wankel

No estaba muerto, estaba de parranda

En Europa perdimos el RX-8 (y a su vez, el Wankel) en 2010 con la entrada de la normativa anticontaminación Euro 5, en Japón fue 2012; seguidamente, todo fue silencio. Después, paulatinamente empezaron a surgir rumores: que si unas imágenes (falsas) filtradas por aquí, que si un sustituto del RX-8 en 2017 celebrando los 50 años del Cosmo Sport, etc.

Y cómo no, tuvo que ser de nuevo en el Tokyo Motor Show de 2015 que el rotativo diese señales de vida. Lo hacía debajo del capó de un deportivo conceptual llamado RX-Vision y que daba a entender que la saga de deportivos de Hiroshima iba a tener su continuación. El tema, además, parecía bastante sólido por el hecho de que el propulsor era llamado SKYACTIV-R, usando el nombre que regía la tecnología de sus motores. La batalla de 2,70 m era clavada a la del RX-8.

Por otra parte, en 2013 hubo un movimiento que nos hizo sospechar sobre el camino que acabaría tomando el Wankel; sobre la base de un Mazda2 de tercera generación (DE) -o Demio- se construyó un prototipo eléctrico de autonomía extendida. ¿Adivináis cuál era el generador que daba esa autonomía extra? Exacto, se trataba de un rotativo de 0,33 litros que tan solo pesaba 100 kg. Con unas baterías de litio y un motor eléctrico de 75 kW, el llamado EV era capaz de recorrer 380 km.

Aún con todo, la verdad es que no hay nada confirmado. Hará aproximadamente un año, el jefe de diseño de Mazda en Norteamérica, en unas declaraciones, dijo que nunca se había parado de trabajar con el motor rotativo y que hay una grande inversión detrás de su desarrollo. Lo que sí dijo Mazda en octubre de 2018, es que el Wankel volvería como un extensor de autonomía para sus futuros coches eléctricos.

Mazda2 Rotary RE

Mazda2 Rotary Range Extender

Pero se dice que la esperanza es lo último que se pierde, y hay algo que quizá sería ese toque de atención para que sigamos confiando en el regreso del Wankel de Mazda debajo de un deportivo. En diciembre de 2017 se avistó en Nürburgring, como si de un alíen se tratara, una mula de pruebas disfrazada de RX-8. Su matrícula corresponde al estado de Hesse (HG), donde Mazda tiene en Oberursel su base alemana y departamento de I+D.

Señoras y señores, ¡se admiten apuestas!

“Driven by Mazda’s willingness to take on challenges, the wheel of our rotary engine history will continue to turn.” – Mazda Motor Corporation

En espíritu RACER | El motor Wankel: parte 1 y parte 2

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Es curioso que me entusiasme cualquier actividad relacionada con los coches ¿El escribir? Para trasmitir. Trasmitir conocimiento, pasión y sensaciones; hacerte llegar aquello por lo que me vuelvo loco. Súmale que aprendes y ya es una terrible adicción.

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