Wankel (Döner Pistonlu ya da Rotary) Motorlar



Alman mühendis ve mucit Felix Wankel tarafından icat edilen ve geliştirilen bu motorda silindir diye tabir ettiğimiz, pistonun içinde hareket ettiği yapı, aslında kesinlikle bir silindir değildir, daha çok elipsoidal (elips profilli) bir yapıya benzerliği vardır. Zaten piston da klasik silindirik pistona hiç benzemez. Bombeli kenarlı bir üçgen şeklindedir. Piston bu elipsoidal hazne içinde dönüş yapar. Pistonun bu farklı hareketi neticesi bu motorlara döner pistonlu motorlar denilmiştir.



Motoru diğer motorlardan ayıran önemli şekilsel farklılığı sayesinde çok farklı bir çalışma döngüsü vardır. Normalde en çok kullanılan 4 zamanlı benzinli motorlarda krank milinin her iki devrinden birinde ateşleme yapılır. Bu motorlarda ise pistonun her tam dönüşünde tam 3 ateşleme yapılır !. Teorik olarak aynı hacme sahip 4 zamanlı motorun 6 katı güç üretmesi beklenir (pratikte bu olayın gerçekleşmemesi normaldir).

Kenarları dışbükey olan üçgen biçiminde bir pistonu(!) vardır.Pistonun merkezinde bir iç dişli bulunur. Pistonun içinde döndüğü silindir(!) eliptik bir yapıdadır. Pistonun üçgen kenarları silindirin iç yüzeyine temas ederek döner. Bu hareket sırasında dönme ekseninin merkezindeki krank dişlisini çevirir. Yapılarında supap bulunmaz. Pistonun her üç kenar yüzeyi çalışma anında aynı anda bir işlem gerçekleştirir.



Zamanları:

Emme zamanı:
Pistonun bir yüzeyi ile silindir arasında kalan boşluk sayesinde emme deliğinden hava-yakıt karışımını emilir.

Sıkıştırma ve İş (Ateşleme) zamanları:
Piston, dönüşü sayesinde karışımı iki köşesi ve silindir yüzeyi arasında sıkıştırmaya başlar. Piston kenarının silindir yüzeyine en çok yaklaştığı an (hacmin en daraldığı an) bujiler tarafından karışım ateşlenir. Açığa çıkan yüksek basınç ve sıcaklıktaki gazlar pistonu egzoz deliğine doğru dönmeye zorlarlar.

Egzoz zamanı:
Pistonun dönme hareketi, egzoz deliğine yaklaşan kenarın hacminin daralmasına neden olur. Bu daralma anında egzoz deliğinin önü yanmış gazların çıkışı için açılmıştır ve gazlar basınçla dışarı atılır.

Avantajları:
1- İçten yanmalı - patlamalı motorlar arsında en yüksek güç / ağırlık oranına sahiptir.
2- Supap, krank mili gibi karmaşık ve güç üretilebilen yapılar içermediğinden daha küçük, basit ve hafif üretilebilirler.
3- Pistonun her devrinde üç ateşleme yapabildiklerinden güçleri yüksektir.
4- Sarsıntı ve gürültü seviyeleri düşüktür.

Dezavantajları:
1- Piston ve silindir diğer motor türlerine göre zor şartlara (yüksek sıcaklık ve basınç) çok daha fazla maruz kaldığından aşınmaları daha hızlı olur.
2- Yapıları iki zamanlı motorlara göre daha karmaşık olduğundan küçük araçlara uygulanmaları pek pratik ve ekonomik değildir.
3- Aşınma problemi o kadar büyüktür ki, belki uygulanabilirliklerinin önündeki en büyük engeldir.

Sonuç:
Wankel motoru ilk pratik uygulamasını 1960'lı yıllarda bulmuş ve alman NSU firması tarafından bazı araçlara (NSU RO-80) uygulanmıştır. Daha sonra diğer firmalar tarafından da denenen bu motor kısa ömrü nedeniyle pek tercih edilmemiştir. Günümüzde bir Japon otomobil üreticisi olan Mazda, RX7 modelinde bu motoru kullanmaktadır. Seramik gibi aşınmaya daha dayanıklı malzemeler sayesinde motor ömrü ve verimliliği artırılabilmiştir. Yine de yüksek güç / ağırlık oranlarına ihtiyaç duymayan ve dayanım gerektiren araçlar için pek de uygun oldukları söylenemez. Pistonları üçgenden farklı olarak tasarlananları da vardır ancak çalışma prensipleri değişmemiştir.