Son Haberler

Wankel Motoru Nedir, Nasıl Çalışır?

-
Eylül 2, 2022
Wankel Motoru Nedir, Nasıl Çalışır?

Wankel motoru, pistonlu motorlardan avantajlı istikametlerinin yanında yüksek yakıt tüketimi gibi dezavantajları nedeniyle çok kullanılamayan bir motor cinsidir.

Wankel Motoru Nedir, Nasıl Çalışır?

Wankel motoru, üçgen yapılı, dört zamanlı ve içten yanmalı bir motordur. Esrarengiz döner tasarıma sahiptir. Yanma neticeyi ortaya çıkan tazyiki dönme hareketine çevirir. Pistonları veya rotoru, öbür iki ve dört zamanlı motorlardan değişik olarak kenarları yayvan ve üçgen biçimindedir. Efor, pistona bağlı mil desteği ile doğrudan iletilir. Öbür motorlara göre daha kolay bir yapısı vardır. Daha hafif ve daha suskundur. Ana parçaları, üçgen biçiminde dişli bir rotor ve esrarengiz milidir. İyi oranda efor üretir; ancak yakıt tüketimi öbür motorlara oranla 3-4 kat daha fazladır. Son senelerde Mazda’nın yeni nesil arabalarda kullanmayı kastettiği Wankel motoru, Türk mühendisler tarafından da üretilmiş; ancak geliştirilememiştir. Wankel motoru, hala “keşfedilmeyi bekleyen bir cevher” gibi görünüyor.

Felix Wankel ve ilk Wankel motoru…

Tarihçesi

Wankel motoru, Alman makine mühendisi Felix Wankel 1902-1988 tarafından planlandı. Wankel’in, motorlardaki dönen parçalar arasındaki sızdırmazlık çalışmaları sırasında ortaya çıkan motor cinsidir. 1924 senesinde kurduğu ufak bir atölyede döner pistonlu motorla alakalı çalışmalara başlayan Wankel, 1929 senesinde planladığı ilk motorun, ardından 1933 senesinde daha gelişmiş bir “DKM32” model motorun tescilini aldı. Daha sonra planlanan yeni motor, mucidinin soyadını alarak “Wankel” olarak anılmaya başlandı.

Wankel, ilerleyen senelerde motorla alakalı ortaya çıkan teknik meseleleri çözmek için muhtelif çalışmalar yaptı. İkinci Dünya Savaşı sırasında çalışmalarını sürdürmekte zorlandı. 1940’lı senelerin sonlarında motosiklet ve araba üreten NSU günümüzdeki Audi ile çalışmaya başladı. Bu yarıyılda da Wankel motorun bir hayli meseleyi çözülemedi. Bu nedenle emin ve dayanıklı olarak bir taşıtta kullanılacak kadar geliştirilemedi. 1954 senesinde teknik meselelerin bir hayliyi aşılarak “Drehkolbenmotor” DKM54 isimli motor planlandı. Bu motorda da bazı meseleler ortaya çıktı. Ancak NSU’nun ürettiği bir arabada kullanıldı. Bu taşıt, 1957 senesinde sınıfında dünya sürat rekorunu kırdı.

Wankel motoru ile alakalı bazı ehemmiyetli tarihleri şöyle sıralayabiliriz;

1958 senesinde “Kreiskolbenmotor” KKM57P isimli bir model daha üretildi. Bu motor, ilk defa Almanya Neckarsulm’daki NSU işletmesi tarafından tanıtıldı.
1963 senesinde, KKM57P, “NSU Spider” marka bir taşıtta kullanıldı.
1967 senesinde, NSU, “Ro-80” ismi verilen çift döner rotorlu Wankel motorunu üretti. 2×497,5 cm³ motor hacmine sahip olan bu motor, dakikada 5500 devirde 136 at efor üretiyordu. Sıkıştırma oranı 9/1 olan bu motorun ağırlığı 103 kilogramdı.
1960’lı senelerin sonlarında Japon Toyo Kogyo işletmesi, Wankel motorlu bazı vasıtalar üretti.
1972-1977 seneleri arasında Amerikan GM işletmesi 50 milyon dolar tüketerek 185 at eforunda bir Wankel motoru geliştirerek, arabalarında kullandı.
1970’li senelerde Amerikan Ford işletmesi, Wankel motorunun kendi taşıtlarında kullanılması için muhtelif uyuşmalar yaptı.
Japonya’da Datsun, İngiltere’de Rolls-Royce ve İtalya’da Alfa Romeo işletmeleri Wankel motoruyla alakalı bazı çalışmalar yapmış, bazı taşıt modellerinde kullanmıştır.


Wankel Motor Nasıl Çalışır?

Wankel motorun çalışma ilkeyi, öbür motorlara göre daha kolaydır. Sıradan bir motorda 4 silindir, 16 supap ve 2 esrarengiz mili bulunur; iki veya dört zamanlı olabilir. Başka Bir Deyişle motorun içindeki çevrim harekâtı, “emme, sıkıştırma, yanma, egzoz” zamanlarına reelleşir. Wankel motoru, bu motorlara göre daha az karışık ve kolay yapılıdır. Daha az hareketli parçası vardır. Oval bir gövdenin içinde merkezden kaçık olarak dönen bir rotor ve esrarengiz mili vardır. Bazı modellerde 2, 3 ve 4 adet rotor bulunabilir. Esrarengiz mili, sıradan motorlardaki krank milinin işlevini görür. Başka Bir Deyişle üretilen dönme hareketini öbür aktarma uzuvlarına iletir. Krank milinden değişik olarak dönme gücünü dolaysız olarak vites kolisine iletir.

Rotor, bir iç ve bir dış dişli desteği ile ana mile bağlıdır ve esrarengiz milinin bir kamına yataklandırılmıştır. Muhafaza gövdesinin içindeki sabit pinyon dişli, rotorun iç tarafında açılmış dişlerle anlanmıştır. Rotor, sabit pinyon dişli üzerinde yuvarlanır. Rotorun ürettiği dönme gücü, bağlı olduğu esrarengiz miline iletilir. Esrarengiz mili de, üzerine gelen dönme hareketini şanzıman vites kolisi gibi öbür aktarma uzuvlarına iletir.

Wankel motoru, dört zamanlı ve su soğutmalı bir motordur. Başka Bir Deyişle, “emme, sıkıştırma, yanma ve egzoz” zamanlarını hakikatleştirir. Ancak, rotorun üçgen yapısı nedeniyle bu dört zamanda esrarengiz mili üç devir döner. Motor gövdesinin bir yanında emme manifoldu, öbür tarafında egzoz manifoldu vardır. Manifoltların karşısında ise ateşleme bujileri bulunur.


Wankel Motorun Avantajları ve Dezavantajları

Avantajları:

Wankel motor, öbür içten yanmalı motorlara göre daha az karışık, daha kolay, daha hafiftir. Silindir pistonlu motorlara göre daha suskun ve sarsıntısız çalışır. Bunun nedeni, rotorun aynı istikamette dönme hareketi yapmasıdır. Silindir pistonlar istikamet değiştirdiği için sarsıntı yapar.
Rotor, sıradan pistonlara göre daha az döndüğü için hareketli parçalar daha az aşınır.
Pistonlu bir motora göre takribî yüzde 30 daha yararlı, yüzde 30 daha hafiftir.
Harcadığı enerjinin işe çevrilmesinde öbür motorlara oranla daha zaferli bir motordur. 1,3 hacimli bir motordan sıradan koşullar altında 230 at eforu alınabilir.
Wankel motorlar çok düşük hacimlerden çok yüksek efor üretebilir.
Parçalarının rakamı pistonlu motorlardan azdır. Supap ve supapları hareket ettiren parçalar yerine kolay emme ve egzoz kanalları manifold bulunur.
Rotorda, pistonlardaki gibi piston kolu, krank mili, yataklar gibi karışık bir yapı yoktur.
Üretilen dönme hareketi dolaysız vites kolisine şanzıman iletilir.

Dezavantajları:

Wankel motorunun en büyük dezavantajı, rotor etrafındaki contanın acele yıpranmasıdır. Motor çalıştığında, “rotasyon yapan” rotorun etrafında emme, sıkıştırma, yanma ve egzoz zamanları oluşur. Rotorun etrafında reelleşen bu zamanlar veya çevrim, yüksek ısı ve tazyikten dolayı contanın acele yıpranmasına yol açar. Bu nedenle contaların sıklıkla değiştirilmesi gerekir. Polimer malzemeden yapılan rotor contasının yıpranması ve acele aşınması meselesini çözebilecek dayanıklı bir malzeme üretilememiştir.
Rotor contaları dayanıksız olduğu için yağ yakma meseleyi ortaya çıkabilir.
Öbür ehemmiyetli bir meseleyi de, yüksek tork tutabilmek için yüksek yıka lüzum dinlemesidir. Bu nedenle yakıt tüketimi yüksektir.
Öbür motorlara göre kompresyon sıkıştırma tazyiki düşüktür. Bu da yakıt tüketimini artırır ve egzoz emisyon oranları daha yüksektir.
Tork üretmek için yüksek devirde çalıştığından çok ısınan bir motordur.
Yanma odası yüksek hacimli olduğu için termodinamik bereketi düşüktür. Buna bağlı olarak yakıt tüketimi fazladır.
Dört zamanlı, krank ulusal motorlarda 1 iş çevrim için devir krank mili 2 bütün tur döner. Wankel motorunda esrarengiz milinin 3 bütün tur dönüşünde dört zaman emme, sıkıştırma, yanma, egzoz, başka bir deyişle 1 çevrim bitirilir.

Wankel motor kullanılan Citroen GS Birotor – 1974-1977

Wankel Motoru Kullanılan Vasıtalar

Wankel motoru, geçmiş senelerde bazı araba ve motosikletlerde kullanıldı. Yakın tarihte ticari olarak en fazla Wankel motoru kullanılan arabalar, “Mazda RX-7” ve “Mazda RX-8” modellerdir. Haziran 2012 tarihinde son Wankel motorlu Mazda RX-8, Hiroşima fabrikasında üretildi. Mazda, Wankel motorun can vermediğini ve mühendislik kaynaklarının bu teknolojiyi geliştirmeye devam etmeye odaklandığını açıkladı. İşletme, Skyactiv teknolojisini geliştirme çerçevesinde yeni nesil Wankel motoru üzerinde çalışmalar yapacaklarını açıkladı. Mazda, Ekim 2017 tarihinde tertip edilecek Tokyo Araba Fuarı’nda RX-Vision’un gelişmiş Wankel motorlu yeni versiyonunun tanıtılacağını duyurdu. Yeni nesil Wankel Rotary motorlu RX modelde veya değişik bir ismi olan yeni bir modelde hibrit teknolojisinin de bulunabileceği duyuruldu. Yeni nesil Wankel motorlu konsept arabanın tanıtımında Wankel motorun teknik kıymetlerinin de paylaşılacağı açıklandı.

Wankel motoru kullanılan bazı taşıt modelleri ve prototipleri şunlardır;

Arabalar: Mazda RX 100, 2, 3, 5, 7, 8, NSU Ro-80, NSU Spider, Audi 100 C2, Citroen GS Birotor, Citroën M35, Mercedes-Benz C111, IFA Trabant, Wartburg, Flugautos M200, M400.

Motosikletler: Hercules W 2000 Staubsauger, Suzuki RE 5, Van Veen OCR 1000, Norton P41 Interpol II, Norton P43 Classic, Norton P52 Commander Police, Norton P53 Commander Civilian, Norton P55 F1, Norton P55B F1 Sports, MZ Prototip.

Deniz Vasıtaları: Zisch 68, Zisch 74.

Koç Müzesi’nde sergilenen Türk mühendislerin ürettiği Wankel motoru

Konutta Üretilen Türk Tasarımı Wankel Motoru

Türkiye’de 1966-1984 seneleri arasında seri olarak üretilen ilk araba olan Anadol marka arabalarda kullanılmak üzere Türk mühendisler tarafından bir Wankel motoru üretilmiştir. Otosan Dizayn ve Geliştirme Kısmı’nde görevli Claude Nahum başkanlığındaki mühendis grubu, 1970’li senelerde 107 at eforunda ufak motorlu bir Wankel motoru geliştirdi. Mühendis grubunda bulunan Claude Nahum, Dr. Kemal Ateşmen, Mithat Kuleli, Attila Salepçioğlu, Ahmet Ülgen ve Erol Batur, Otosan fabrikasında yeni bir motor geliştirmek için izin alamadıkları için İstanbul 4. Levent’te bir konut yakaladı. Wankel motor bu konutta üretildi ve Anadol arabada sınandı.

Bilgisayarın yeni yeni Türkiye’de tanınmaya başladığı bir yarıyılda tüm hesap ve testler, Boğaziçi Üniversitesi ve Ankara Bağ-Kur’un “punch-cardlı” bilgisayarlarında yapıldı. Planlanan Wankel motorun tescili alındı. Toplam 5 adet Wankel motoru üretildi. Anadol motoru 48-54 at eforundayken, Wankel motorlu Anadol araba, 107 at eforu üretiyordu. Her gün Levent-Sarıyer arasında test edildi. Anadol, bu suskun ve güçlü motorla BMW marka arabaları dahi geçiyordu. 10 bin km testi zaferle bitirildi. Petrol krizi de baş gösterince kimse bu motoru geliştirme tehlikesini üstlenmedi.Ayrıca Türk mühendislerin “yeni motor tasarımına” güvenilmiyordu. 1970’li senelerin ortalarında geliştirilmeye başlanan bu motor, o yarıyıl çözülemeyen problemler ve “Anadol Modern” modelinin imalinden bırakılması nedeniyle hiçbir zaman kullanılamadı. Bu motorlardan biri Rahmi Koç Müzesi’nde, bir ötekiyi de İsviçre Cenevre’de normal arabaların sergilendiği özel bir müzede sergileniyor.

Rotary tasarımı bir motor…

Wankel ve Rotary Motor Arasındaki Fark

Wankel motoru, “Rotary motor” grubuna dahil edilebiliyor. Ancak çalışma sistemleri tamamen değişik. Wankel motoru, dönen rotoru nedeniyle Rotary motora benzetilir. Bir mile bağlı olarak dönen motorlar, “Rotary” grubu pistonlu motorlardır. Wankel motorda piston yerine üçgen bir rotor bulunur. Pistonlu Rotary motordan değişik olarak motor bloğu sabittir ve dönmez. Wankel motoru, “pistonsuz Rotary motor” olarak da belirlenebiliyor.

Wankel Motoruyla Alakalı Kısa Bilgiler 

“KKM57P” model Wankel motoru, günümüzde de kullanılan bir motordur.
Yakın tarihlerde Wankel motoru ile üretilen tek araba Mazda RX8 modelidir. RX-8’in 1,3 litrelik 2 silindirli motoru 240 at eforu üretebiliyor.
Wankel motoru, öbür motorlara oranla daha fazla yakıt harcar. Wankel motorlu standart bir arabanın, sıradan bir süratte 100 kmde 20 litreye yakın yakıt harcadığı belirtiliyor.
Wankel motorun ehemmiyetli parçası rotorun etrafındaki bandın acele eskimesini önleyen bir malzeme buluş edilirse, Wankel’in, öbür içten yanmalı motorların yerini alabileceği iddia ediliyor.
Wankel motoru, sikloit çarpık Bir doğru üzerinde kaymadan yuvarlanan bir çemberin bir noktasının oluşturduğu çarpık tasarımıdır. Sabit akslı, dairesel akslı tasarımları da bulunur.
Silindirli motorlar hala Wankel motorların efor ve hacim oranlarını tutamadı. Bu doğrultusuyla pistonlu motorlar, Wankel motorun gerisinde kalıyor.