Wankel motoru

Wankel motoru; ekzantrik döner tasarıma sahip, yanma basıncını döner harekete çeviren içten yanmalı bir motordur. Bu motorlarda diğer içten yanmalı motorlardan farklı olarak, kenarları yayvanlaştırılmış üçgen şeklinde döner pistonlar kullanılır. Güç iletiminin doğrudan piston üzerine bağlı mil yardımı ile gerçekleştirilmesi sayesinde yapıları diğer motorlara göre daha az karmaşıktır. Pistonlu motorların aksine tüm parçalar aynı yönde döner. Bu motorun diğer avantajları harekette akıcılık, kompaktlık ve daha yüksek güç-ağırlık oranıdır.

Tarihçe

Felix Wankel (1902-1988), sonradan soyadı ile anılmaya başlanan döner pistonlu motorlarla ilgili çalışmalarına 1924 yılında kurduğu küçük laboratuvarda başladı. 1929 yılında yaptığı ilk motorun patentini aldı. Ardından 1933 yılında daha gelişmiş bir model olan DKM32'nin patentini alan Wankel, konu ile ilgili çalışmalarına devam etti.

İlerleyen yıllarda motorun teknik sorunlarını çözme ve geliştirme üzerine çalışan Wankel, II. Dünya Savaşı yıllarında çalışmalarını devam ettirmekte güçlüklerle karşılaştı. 1940'lı yılların sonları ve 1950'lerin başlarında motosiklet ve otomobil üreticisi NSU (günümüzde Audi) ile birlikte çalışmaya başladı. Wankel motoru, hala bir taşıt aracında kullanılabilecek güvenilirlik ve dayanıklılığa ulaşamamıştı.

NSU ile birlikte yapılan geliştirme çalışmaları sonucunda, 1954 yılında birçok teknik sorunu çözümlenmiş DKM54 (Almanca: Drehkolbenmotor) motoru ortaya çıktı. DKM54'ün de bazı sorunları vardı ve ticari kullanım için hazır değildi. Bu motorun kullanıldığı NSU yapımı bir araç 1957 yılında 50&nb;cm³ sınıfında dünya hız rekorunu kırdı.

Bir yıl sonra 1958 yılında üretilen KKM57P (Almanca: Kreiskolbenmotor) ilk defa Almanya Neckarsulm’daki NSU firması standına getirildi. Bu motor Wankel motorlarının günümüzdeki haline benzemekteydi.

KKM57P ilk kez 1963 yılında NSU Spider marka araca monte edildi. 1967 yılında NSU Ro 80 çift döner rotorlu wankel motorunu üretti. NSU Ro 80, 2x497,5 cm³ motor hacmine sahipti. 5500 d/d'de 136 BG güç üretiyordu. Motorun ağırlığı 103 kg, sıkıştırma oranı 9/1’di.

NSU’dan başka o yıllarda Japon Toyo Kogyo Firması da Wankel motorlu otomobiller üretmiştir. 1972 yılında Amerikan GM firması 5 yıl içinde 50 milyon dolar harcayarak 185 BG gücünde bir Wankel motorunu geliştirerek otomobillerinde kullanmaya başlamıştır. Yine Amerikan Ford firması Wankel motorunun kendi araçlarında kullanılması için çeşitli anlaşmalar yapmıştır. Bunların dışında Japonya’da Datsun, İngiltere’de Rolls-Royce ve İtalya’da Alfa Romeo firmaları Wankel motoruyla ilgilenmişlerdir. Günümüzde (2005-2006) ticari olarak üretilen ve pazarlanan tek Wankel motorlu otomobil Mazda RX8 modelidir.

Yapısı ve çalışması

Wankel motorunun normal bir motordan çok daha basit bir yapısı vardır. Oval bir gövde içerisinde merkezden kaçık olarak dönen bir rotor (döner piston) (tasarıma göre 2-3-4 rotor da olabilir) ve eksantrik milidir (eksantrik mili 4 zamanlı motorlarda bulunan krank milinin işini yapmaktadır).

Wankel motoru, 4 silindirli, 16 supaplı, 2 eksantrikli bir günümüz motoruna göre çok daha az karmaşık hareketli parçaya sahiptir. Rotor bir iç v bir dış dişli yardımı ile motorun ana miline bağlıdır. Motor çalıştığı sürece emme, sıkıştırma, iş ve egzoz zamanları rotorun çevresinde oluşur. Motorun en büyük zorluğu da buradan kaynaklanır. Rotorun etrafının çok çabuk aşınmasından dolayı sıklıkla değiştirilmesi gerekmektedir. Genellikle polimer malzemeden yapılan rotor kenarlarının aşınması sorununu çözebilecek uygun nitelikte bir malzeme halen üretilememiştir.

Wankel motoru dört zaman ilkesine göre çalışmaktadır. Rotorun her bir tam devrinde her haznede dört zamanlı motora göre bir iş meydana gelir. Eksantrik mili bu sırada üç devir dönmüş olur.

Motorun kumandası muhafaza gövdesindeki kanal üzerinden sağlanır. Rotor eksantrik milinin bir kamına yataklandırılmıştır. Muhafaza gövdesinin içinde sabitlenen pinyon dişli rotorun iç tarafına açılmış dişli ile kavraşmış durumdadır. Rotor sabit pinyon dişli üzerinde yuvarlanır. Yuvarlanırken eksantrik mili üzerinde bir döndürme kuvveti oluşturur. Eksantrik milinde oluşan bu dönme hareketi şanzımana iletilir. Su ile soğutmalı motor gövdesinin bir yanında emme ve egzoz kanalları karşı tarafında ateşleme bujileri yer alır.

Wankel motorunun günümüzdeki en büyük sorunu torku yakalamak için gereken yüksek devirdir. Bununla paralel ilerleyen yakıt tüketimi de epey yüksektir. Günümüz wankel otomobillerinden Mazda Rx-8'i baz alırsak, otomobil sakin kullanım dışında 100 km'de 20 litreye yakın yakıt harcadığı bazı kullanıcılar tarafından rapor edilmiştir.