El motor rotativo, particularmente el motor Wankel, fue durante un tiempo considerado el futuro del automóvil. En 1963, el fabricante alemán NSU -más tarde absorbido por Audi- presentó el Wankel Spider, el primer automóvil de producción con un motor de combustión interna que no funcionaba con pistones recíprocos. En 1967, NSU lanzó el Ro80 de doble rotor y Mazda presentó el Cosmo Sport. Mercedes dedicó una investigación seria al motor, y hasta General Motors creía que el rotativo reemplazaría al motor de pistón en todo, desde el Vega hasta el Corvette. Parecía que el motor rotativo Wankel representaba un mejor camino a seguir, pero con la perspectiva del tiempo, sabemos que ese no fue el caso.
Kenichi Yamamoto, jefe del equipo que desarrolló el motor rotativo de Mazda y luego presidente y presidente de la automotriz, escribió en su libro de 1981, Rotary Engine, que los motores rotativos de vapor datan de la década de 1700. Ya en 1908, varios ingenieros habían creado motores rotativos de combustión interna, pero fue el diseño básico del alemán Felix Wankel el que se convirtió en una realidad de producción. "Primero, su principio es superior", escribió Yamamoto. "Segundo, se han hecho enormes e incansables esfuerzos para que funcione".
Si bien hoy en día hemos aceptado completamente la justeza fundamental del motor de pistón de cuatro tiempos, John B. Hege señala que en los primeros días del automóvil, este no era necesariamente el caso. Un motor de pistón es complejo, con muchas piezas móviles; un motor rotativo es mucho más simple, normalmente con dos rotores en forma de triángulo unidos a un eje excéntrico y sin ningún tren de válvulas. El movimiento del rotor abre y cierra los puertos de admisión y escape. Los fabricantes de automóviles buscan reducir la complejidad y, por lo tanto, el costo en todos los lugares posibles, por lo que el motor rotativo Wankel tenía mucho atractivo. Además, los pistones que se mueven hacia arriba y hacia abajo en un motor convencional crean enormes fuerzas de sacudida, algo que se soluciona mejor aumentando el número de cilindros. Un motor rotativo no tiene ninguna masa recíproca, solo masa rotativa, por lo que incluso un motor de un solo rotor es perfectamente suave. Los motores rotativos también son mucho más pequeños que sus homólogos impulsados por pistones, lo que permite todo tipo de oportunidades de empaquetado ingeniosas. Todo eso condujo a "enormes e incansables esfuerzos", no solo de Mazda y NSU, sino también de Citroën, Mercedes-Benz, American Motors e incluso GM, entre muchos otros.
En la década de 1930, Wankel trabajó tanto en motores de pistón con válvulas de disco rotativas como en verdaderos motores rotativos. También era un nazi militante y se enfrentó con la dirección del partido, siendo encarcelado en 193Su destreza técnica atrajo el interés de Daimler-Benz, cuyo ingeniero jefe convenció a uno de los asesores de Hitler, Wilhelm Keppler, para que liberara a Wankel. Al parecer, Wankel era un poco testarudo porque duró menos de un año en Mercedes antes de ir a trabajar para BMW. En 1936, el gobierno nazi le dio su propio taller para que desarrollara aún más los motores de pistón con válvulas de disco, que finalmente se utilizaron en los cazas y torpedos de la Luftwaffe. Wankel fue encarcelado después de la guerra y liberado en 1946, y Keppler posteriormente lo puso en contacto con NSU.
El diseño original del motor rotativo de Wankel presentaba tanto un rotor de forma triangular como el que conocemos hoy, pero con una cámara de combustión que también giraba. En 1954, NSU presentó un sobrealimentador para motocicletas que utilizaba este diseño. Sin embargo, fue Hanns Dieter Paschke de NSU (sin el conocimiento de Wankel) quien creó el diseño que conocemos hoy, con un rotor que gira en un eje excéntrico en una carcasa fija. (Siguió llamándose Wankel porque Félix poseía la patente de este tipo de motor).
Un prototipo para un motor rotativo para carretera llegó en 1957, y NSU pronto lo promocionó como el motor del futuro. Road & Track, en su edición de junio de 1960, analiza el Wankel y otros tipos de motores rotativos con un tono de escepticismo divertido. Concluye: "[S]e han probado cientos de tipos de válvulas rotativas, y es su fracaso uniforme y regular lo que tiende a hacer que el ingeniero más sofisticado se sienta un poco menos optimista con cualquier forma de motor rotativo. Si una válvula rotativa de pequeño diámetro no funciona, ¿cómo podría una unidad aún más grande funcionar como motor? Las posibilidades son muy escasas y, mientras tanto, solo podemos esperar (y desear) ver si el motor NSU demostrará ser un avance profundo e importante, o una ilusión".
Los fabricantes de automóviles fueron decididamente más optimistas, o al menos estaban cubriéndose las apuestas, y muchos firmaron para obtener licencias de la tecnología incluso antes del lanzamiento del Wankel Spider. Mazda fue una de las primeras, obteniendo una licencia en 1961, solo un año después de que comenzara la producción de su primer automóvil. Resultó ser una decisión crucial. Como la mayoría de los países devastados por la guerra, Japón adoptó una estrategia de "exportar o morir" para su industria automotriz. El Ministerio de Comercio Internacional e Industria de Japón presionó a los diversos fabricantes de automóviles del país para que se consolidaran con el fin de lograr estos objetivos, y era probable que Mazda se fusionara con Toyota, Nissan o Isuzu. Su investigación sobre el motor rotativo fue lo que convenció al gobierno para que le diera a Mazda una oportunidad de hacerlo por su cuenta.
Yamamoto dirigió un equipo de desarrollo del motor rotativo que luego se conoció como los "47 samuráis". Según un artículo de historia de Mazda, les dijo: "A partir de ahora, el motor rotativo debe estar en sus mentes en todo momento, ya sea que estén durmiendo o despiertos". En 1963, uno de los samuráis encontró una solución para uno de los mayores problemas del motor. Las tres puntas, o ápices, del rotor siempre están en contacto con las paredes exteriores de la cámara de combustión, y esto provoca un desgaste rápido. El ingeniero desarrolló un sello de ápice con una forma única y hecho de una aleación de carbono y aluminio que permitió que el motor fuera comercialmente viable. En 1964, Mazda presentó el primer prototipo del Cosmo Sport de doble rotor, y durante los tres años siguientes, trabajó sistemáticamente para resolver los problemas para que el rotativo estuviera listo para el consumo público. En 1968, un año después del lanzamiento del Cosmo Sport, Mazda incorporó su doble rotor en un automóvil de mercado masivo, el Familia Coupe, y muchos más modelos le siguieron.
The Wankel Rotary Engine señala que NSU emitió 15 licencias para su tecnología en 1966, una empresa lucrativa por derecho propio. La compacidad de un motor rotativo era una gran ventaja. El libro de Yamamoto tiene una gran ilustración que muestra cómo un motor de doble rotor es mucho más corto en altura y longitud que los motores de cuatro y seis cilindros en línea. Otra imagen muestra el contenido de las piezas principales de un motor de doble rotor y un motor de seis cilindros en línea de un solo árbol de levas, y el motor rotativo tiene menos de un tercio de la cantidad, sin contar los sujetadores. Un motor rotativo también es fácilmente modular: puedes seguir añadiendo rotores a tu gusto. Aunque, por supuesto, algo así como un motor de cuatro rotores es relativamente largo.
Fuera de NSU y Mazda, el único otro fabricante de automóviles que puso un motor rotativo en producción fue Citroën. Fue un desastre. El fabricante francés era una especie de potencia de la ingeniería, pero se quedó atrás en los motores. El motor rotativo no solo se adaptaba a la inclinación de Citroën por la ingeniería peculiar, sino también a su preferencia por una disposición de tracción delantera con motor longitudinal, con el motor delante de las ruedas delanteras.
Citroën y NSU crearon una empresa, Comotor, para desarrollar motores rotativos para el fabricante francés. El primero fue un motor de un solo rotor utilizado en el experimental M35, que se alquiló a clientes leales de Citroën para una especie de prueba beta pública. (Y pensabas que Tesla era el único fabricante de automóviles que hacía este tipo de cosas). El M35 condujo a un motor de doble rotor para el GS, el automóvil familiar de nivel medio de Citroën que se situaba entre el básico 2CV y sus derivados y el grande y lujoso DS. Mientras que las versiones estándar del GS utilizaban el motor bóxer de cuatro cilindros refrigerado por aire del Ami, el GS Birotor se situaba en la parte superior de la gama con un motor de doble rotor de 0 litros que desarrollaba más de 100 caballos de fuerza, casi el doble que el modelo estándar.
En un momento de pésimo momento, el GS Birotor debutó en septiembre de 1973, un mes antes de que la crisis del petróleo sacudiera al entorno. El motor rotativo de Comotor pudo haber sido pequeño y potente, pero el GS Birotor era menos eficiente en combustible que el DS, mucho más grande. Como dice el Lane Motor Museum, que posee lo que cree que es el único GS Birotor en funcionamiento en Estados Unidos, el Birotor también era un 70 por ciento más caro que un modelo estándar, elevando el precio por encima del de un DS básico. Además de todo esto, era poco fiable, y a menudo era necesario sustituir los motores después de 20.000 millas debido a los fallos de los sellos del ápice. Citroën quería que el motor rotativo impulsara el CX, que iba a sustituir al DS, pero pronto tuvo que cancelar todo el programa del motor rotativo después de vender solo 847 GS Birotor. Fue uno de los principales factores que llevaron a la bancarrota de Citroën en 1975 y a su posterior venta a Peugeot.
Los problemas del bajo consumo de combustible y los malos sellos del ápice no eran exclusivos de Citroën. NSU solo construyó el Ro80, y también sufrió los mismos problemas. Tanto el Ro80 como la marca NSU desaparecieron en 197Mazda desarrolló el motor rotativo mucho más que NSU, pero sus ventas se vieron gravemente afectadas por la crisis del petróleo, cayendo un 50 por ciento entre 1973 y 197Antes de la crisis del petróleo, Mazda estaba trabajando para crear una línea de vehículos totalmente propulsados por motores rotativos; después, tuvo que centrarse en los motores de pistón, relegando el motor rotativo a aplicaciones especializadas como la línea RX de automóviles deportivos. Las ventas de su motor Wankel nunca volvieron a acercarse al máximo de 197El libro de Hege también señala que los motores rotativos de Mazda se consideraban de muy alto mantenimiento, y además de los problemas de consumo de combustible y desgaste de los sellos del ápice, consumían aceite de forma prodigiosa.
Muchos en todo el entorno pueden acusar a los estadounidenses de creer falsamente que el entorno gira a su alrededor, pero al menos en lo que respecta al entorno del automóvil en la década de 1970, en cierto modo lo hacía. Estados Unidos era el mercado más grande para muchos fabricantes de automóviles, por lo que se dedicó mucho esfuerzo a cumplir con nuestras normas cada vez más estrictas. Mazda tuvo un infierno de un tiempo tratando de cumplir con las normas de emisiones establecidas por la Ley de Aire Limpio de 1970, mientras que otros simplemente se dieron por vencidos. Incluso incluyendo a la poderosa Mercedes-Benz.
Mercedes vio el potencial del motor rotativo como una alternativa de alto rendimiento al motor de pistón. Según un artículo de Hemmings Sports and Exotic del historiador Karl Ludvigsen, el fabricante de automóviles determinó que la tendencia del Wankel a la potencia de gama alta en lugar de la fuerza de torsión de gama baja y media lo hacía inadecuado para sus automóviles de lujo cada vez más pesados. "A bajas revoluciones, no daba tanta potencia. Entonces fue la idea de [el ingeniero jefe de Mercedes, Rudi] Uhlenhaut de hacer un pequeño automóvil deportivo", citó Ludvigsen al ingeniero Hans Leibold. "Le sentaba mejor al motor. Empezamos con dos rotores en el automóvil de pasajeros normal, luego tres rotores en el automóvil deportivo".
El automóvil deportivo fue el concepto C111, un vehículo de investigación rodante. En su variante Mk2, el C111 presentaba un espectacular motor de cuatro rotores que desarrollaba 345 hp, tanto como el V-12 de 4 litros de un Ferrari Daytona contemporáneo. La potencia no era un problema, y según los ingenieros de Mercedes, tampoco lo eran los problemas de fiabilidad y consumo de aceite que plagaban a otros motores rotativos. Sin embargo, su eficiencia y sus emisiones sí lo eran, y Mercedes llegó a la conclusión de que el motor Wankel era un concepto fundamentalmente defectuoso.
Un motor rotativo puede ser espacioso y eficiente en cuanto a piezas, pero su eficiencia térmica -cuánta potencia genera en relación con la energía de calor residual- deja mucho que desear. En un artículo retrospectivo de Mercedes, Kurt Obläneder, uno de los ingenieros principales del fabricante de automóviles en el Wankel, lo dijo sin rodeos: "[L]a cámara de combustión es la característica central del motor de combustión. La prioridad es producir un diseño óptimo para lograr la eficiencia termodinámica más favorable, es decir, la combustión más completa posible del combustible. El hecho de que esto no ocurriera con el motor Wankel, de hecho, que no podía ocurrir, se manifestó inicialmente en un alto consumo de combustible y más tarde, de forma aún más pública y confirmada oficialmente, en las dificultades para cumplir con las normas de emisiones de escape aún bastante suaves para los automóviles de pasajeros debido a la alta proporción de hidrocarburos no quemados. Fue este defecto de nacimiento en el motor Wankel, su incapacidad para ofrecer una cámara de combustión óptima, lo que fue responsable de su rápida desaparición, y no las sugerencias constantemente repetidas de problemas mecánicos".
Como resultado de la forma de su cámara de combustión, la combustión se produce lentamente en un motor rotativo. Esto significa que se quema mucho combustible. En una América consciente del combustible y las emisiones -de nuevo, el mercado de automóviles más importante del entorno en ese momento- esto simplemente no funcionó. Mercedes finalmente abandonó el Wankel, al igual que todos los demás, excepto Mazda. La empresa de Hiroshima había gastado tanto dinero en la tecnología que probablemente no quería acabar con ella por completo, y a lo largo de la década de 1970 y hasta la década de 1980, Yamamoto ascendió en la jerarquía, defendiendo el Wankel por el camino.
No es que no hubiera algunos momentos de gloria después de que la fiebre del motor rotativo se calmara. El Mazda RX-7 le dio al motor rotativo su mejor hogar y se convirtió en un éxito de ventas inesperado. La burbuja económica japonesa dejó a los fabricantes de automóviles llenos de dinero a mediados y finales de la década de 1980, y Mazda invirtió aún más dinero en el Wankel, lo que le dio un renacimiento de cierto tipo. Estaba la potente unidad de doble turbo del RX-7 de tercera generación, el exclusivo motor de tres rotores del Eunos Cosmo GT, y por supuesto, el mejor de todos, el motor de cuatro rotores del 787B ganador de Le Mans. Hasta el día de hoy, el 787B sigue siendo el único coche no de pistón que ha ganado la gran carrera, y es probable que siga siéndolo.
Mazda creó un nuevo motor rotativo, el Renesis, para el automóvil deportivo RX-8 en 2003, aunque incluso con toda la perspectiva de décadas de desarrollo del Wankel, estaba plagado de la misma falta de fiabilidad, consumo de aceite e ineficiencia que sus predecesores. El RX-8 fue cancelado en 2012, aunque Mazda mantuvo a un equipo trabajando en el desarrollo del Wankel, y a principios de este año, la empresa lanzó una versión de su MX-30 EV con un motor rotativo de 0.8 litros como extensor de autonomía. Incluso con un motor rotativo a la venta hoy en día -aunque no en Norteamérica- es difícil ver que este tipo de motor haga una reaparición. Mazda es la única empresa con el conocimiento institucional para construir un motor rotativo, pero al igual que todos los demás fabricantes de automóviles, tiene que centrar sus recursos en los motores de combustión interna de mercado masivo y los trenes de potencia puramente eléctricos.
La retrospectiva es 20/20, y en la década de 1960, cuando la gasolina era barata y el aire estaba sucio, es fácil ver por qué el motor rotativo de Felix Wankel podría haber proporcionado un mejor camino a seguir. Es solo que el entorno cambió y el motor de combustión interna de pistón recíproco demostró ser más versátil de lo que Wankel y cualquier otro acólito del motor rotativo podría haber pensado. Todo ese tren de válvulas es complejo, y lidiar con esas fuerzas recíprocas es difícil, pero se podía hacer, y se hacía de forma barata, eficiente y limpia lo suficiente para satisfacer a los fabricantes de automóviles, los clientes y los reguladores.
Así, como dijimos en 1960, resultó ser una "ilusión", pero una de gran fascinación, y una que aseguró un futuro para Mazda. Somos mejores por ella.
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