20.yy’da icat edilmiş tek içten yanmalı motor tipidir ve çok düşük hacimden ürettiği yüksek güç ile de dikkatleri üzerine çekmiştir. Rotary motor grubuna dahil olarak gösterilse de tamamen farklı bir çalışma prensibine sahiptir ve bize göre kendi içerisinde değerlendirilmesi daha doğrudur diye düşünüyoruz.
Rotary ve Wankel motor farkı nedir?
İngilizce Rotary kelimesi Türkçe’de “Döner-Dönen” anlamına gelmektedir. Bu doğrultuda da bir mile bağlı bir şekilde dönen motorlara genel anlamda Rotary denmiştir. Ancak genelde Rotary olarak anılan motorlarda piston bulunmaktadır ve bu motorlar 1. ve 2.Dünya Savaş uçaklarında yaygın bir şekilde kullanılmıştır.
Diğer taraftan pistonlu Rotary motorların Radyal motorlar ile karıştırılmaması gerekir. Radyal motorlarda silindir grubu ve motor bloğu krank milini etrafında dönerken Radyal motorda pistonlar ve motor bloğu sabittir ve krank milini döndürür.
Wankel motorda ise piston bulunmaz ve onun yerine elips bir motor bloğunun içerisinde dönen üçgen bir rotor vardır. Ancak pistonlu Rotary motordaki durumun tersine motor bloğu sabittir ve dönmez. Bu yönü ile radyal motora benzeyen Wankel motor dönen rotoru nedeniyle de rotary motora benzer. Wankel motor için kısaca pistonsuz Rotary motor da denilebilir.
Pistonlu motor ile Wankel motor arasında ne kadar güç/hacim farkı var?
En son üretilen Wankel motorlardan 1.3lt atmosferik-benzinli olan tipi 160ps güce sahipken 1.3lt çift-turbo benzinli olan tipi 280ps güce kadar çıkabilmektedir. Atmosferik olanda elde edilen 123ps/lt ile çift-turbo motorda elde edilen 215ps/lt güç/hacim oranları içten yanmalı motorlar arasında liderdir ancak pistonsuz olmaları nedeniyle genellikle karşılaştırma dışı bırakılırlar. Günümüzde güç/hacim oranı en yüksek içten yanmalı pistonlu motor Mercedes AMG 45 modellerinde bulunuyor ve 2.0lt sıralı 4 silindirli çift turbo motor 381ps güç üretebiliyor. Bu da yaklaşık olarak 191ps/lt değerini işaret ediyor.
Diğer taraftan 3.jenerasyon (FD) Mazda RX-7 modelinde kullanılan Wankel motorun 1990’ların sonu 2000’li yılların başında üretildiğini hatırlatmakta fayda var. Kısacası aralarında yaklaşık olarak 15 yıl olmasına rağmen silindirli motorlar hala Wankel motorların Güç/hacim oranlarını yakalayamadı. Öyle görünüyor ki 5 yıl sonra ancak 215ps/lt oranı yakalanabilecek. Sonuç olarak Güç/hacim oranında pistonlu motorlar Wankel motoru 20 yıl geriden takip ediyor bile diyebiliriz.
Wankel motor ne zamandan beri kullanılıyor?
Japon Mazda tarafından geçmiş dönemlerde kullanılmış olan ve adını en çok bu şekilde duyuran Wankel motor aslında bir Alman Mühendisliği’nin ürünüdür. Alman Felix Wankel tarafından icat edilen Wankel motorun ilk labaratuvar örnekleri 1924 yılında ortaya çıkmıştır. Yeni bir tasarım olması dolayısı ile uzun süren çalışmalar sonunda birçok problem çözülmüş ve 1927 yılında ilk gerçek prototip ortaya çıkmıştır. 1929 yılında ise motorun patenti alınmıştır. 1939-1945 yılları arasında gerçekleşen 2. Dünya Savaşı sırasında Alman Havacılık Bakanlığı’da çalışan Felix Wankel savaş sonrasında patentini aldığı motor tasarımının peşini bırakmamış ve 1951 yılında Alman NSU firmasıyla üretim ve tasarım anlaşması yapmıştır. 1954 yılına gelindiğinde ise prototip Wankel motorun en gelişmiş hali NSU tarafından tanıtılmıştır. 1956 yılında ise prototip Wankel motora sahip NSU motosiklet birçok hız rekorunu kırmayı başarmıştır.
Daha sonra ise 1957 yılında üretime hazır 21hp gücünde DKM 54 prototipi tanıtıldı ancak günümüzde kullanılan Wankel motorun bu motor ile çok fazla alakası bulunmuyordu. Hanns Dieter Paschke tarafından geliştirilen bu motorun KKM 57 adındaki son prototipi ise aynı yıl tanıtıldı. Son geliştirilen motor için Wankel motorun mucidi Felix Wankel, KKM 57’yi geliştiren Hanns Dieter Paschke’e “Yarış atımı kısa mesafe koşucusu bir ata dönüştürdün” diyerek övmüştür.
Bu motor;
1960 yılında Alman Mühendislerinin bir araya geldiği kongrede resmi olarak tanıtıldı ve NSU markası, iki mucit ile büyük uçak motorları üreten Curtiss-Wright firması tasarım ve üretime dayalı bir birliktelik kurdular. Geliştirilen Wankel motor büyük ses getirmiş, Mercedes, Alfa Romeo, Ford, Mazda, Citroen, Nissan, Porsche, Suzuki, Toyota ve Rolls Royce gibi markalar bu birlikteliğe Wankel motor için lisans başvurusunda bulunmuşlardır. Aynı yıl Rolls Royce bu lisans üzerinden Wankel dizel projesine başlamıştır.
1963 yılında ise dünyanın ilk seri üretim Wankel motoruna sahip otomobil modeli olan NSU Spider Frankfurt Otomobil Fuarı’nda tanıtılmıştır. 1964-1967 yılları arasında 2375 adet üretilen Spider modelinde 7000devir/dakika çevirebilen su soğutmalı 0.5lt hacminde 50ps güce sahip bir Wankel motor bulunuyordu ve 0-100km hızlanmasını 14.5 saniyede tamamlıyordu. 1967 yılında tanıtılan Mazda, NSU ve Citroen birlikteliğinin ürünü olan Ro80 modeli ise 1.0 litre 115ps Wankel motoru ile 1967-1978 yılları arasında 37398 adet üretilerek büyük bir başarı yakalamıştı. Günümüze kadar en fazla Wankel motor kullanan Mazda ise bu birliktelikten doğan motoru seri olarak ilk kez 1967 yılında Mazda Cosmo modelinde kullanmıştı. En son seri üretim Wankel motor ise 2012 model Mazda RX-8 modelinde yer alıyordu.
Wankel motor hangi parçalardan oluşur?
Wankel motorun en büyük özelliği pistonsuz bir içten yanmalı motor olmasıdır. Pistonun yaptığı işi üçgen bir rotor yapmaktadır. Ayrıca egzantrik mili, supablar, krank mili gibi parçalar da bulunmaz. Motor bloğu ise çok daha farklıdır ve elips şeklindedir.
Yanma odası – Motor bloğunun iç kısmındaki elips şekline benzer boşluktur.
Emme portu – Yakıt hava karışımı motor bloğu içindeki yanma odasına buradan alınır.
Çıkış (Egzoz) portu – Yanma sonrası gazları buradan atılır.
Üçgen rotor – Pistonların yaptığı işi yapar.
Rotor dişlisi – Rotorun içinde bulunur ve hareketi egzantrik bir mile iletir.
Sabit dişli – Rotora kılavuzluk eder.
Egzantrik mil – Rotordan aldığı hareketi şanzımana iletir.
Conta – Rotorun uç kısımlarından kaçak olmasını önler.
Bujiler – Ateşlemeyi gerçekleştirir.
Wankel motor nasıl çalışır?
Wankel motor da bir çok pistonlu motor gibi 4 zamanlıdır. Emme – Sıkıştırma – Yanma ve Egzoz zamanları aynen gerçekleşir.
Yakıt-hava karışımı yanma odası Emme portundan içeri alınır (1 – Emme zamanı)
Emilen hava yakıt karışımı sıkıştırılır (2- Sıkıştırma)
İyice sıkışan ve basıncı artan hava-yakıt karışımı bujiler vasıtasıyla ateşlenir (3- Yanma)
Yanma sonucu ortaya çıkan egzoz gazları egzoz portundan dışarı atılır (4- Egzoz)
Bu döngü sürekli tekrar eder ve bunun sonucu olarak da rotorun içerisindeki dişli tertibatı üzerinde çalışan egzantrik yapıdaki mil döner ve elde edilen dönme hareketi şanzımana ve ardından da tekerleklere iletilir.
Aşağıdaki Wankel motor animasyonunu mutlaka sonuna kadar izlemenizi tavsiye ederiz
Wankel motorun avantaj ve dezavantajları nedir?
Avantajları
Wankel motorların en büyük avantajı çok düşük hacimlerden çok yüksek güç elde edebilmeleridir. Ayrıca bu motorlarda bulunan parça miktarı pistonlu motorlardan oldukça azdır. En basit olarak supap ve supabları hareket ettiren bir tertibat yerine basit emme ve egzoz kanalları mevcuttur. Ayrıca rotor tertibatında da piston, kol, krank grubundaki gibi karmaşık bir yapı yoktur ve hareket doğrudan mil vasıtasıyla şanzımana iletilir. Bu da hem daha kompakt bir yapı hem de hafiflik getirmektedir.
Benzer güçteki pistonlu motorların yaklaşık yarı ağırlığına sahiptir. Ayrıca hareket eden parça miktarının çok daha az olması ve pistonsuz yapı daha sessiz ve titreşimsiz çalışmalarını sağlar. Hareket eden parçaların azlığı ve hafifliği sayesinde de çok daha yüksek motor devirlerine çıkabilirler. Daha küçük ve hafifliğin getirdiği bir diğer avantaj ise aynı gücü üreten pistonlu motorlara göre üretim maliyetlerinin daha az olmasıdır. Ancak pistonlu motorlara göre çok daha az miktarlarda üretilmeleri bu avantajı ortadan kaldırmaktadır.
Dezavantajları
Wankel motorların en büyük sorunu yakıt tüketim değerlerinin yüksek olması olarak açıklanabilir. Ayrıca sızdırmazlık sağlayan rotor uçlarındaki contalar da pistonlu motorlardaki segmanlara göre çok daha dayanıksız olduğu için yağ yakma problemleriyle daha sık karşılaşılmaktadır. Bunun sonucu olarak da ömürleri daha kısa olabilmektedir. Ayrıca litre başına çok yüksek güç elde edilebilmesine rağmen tork değerleri rotorun yapısı nedeniyle çok daha düşük gerçekleşir.. Örnek vermek gerekirse 260ps güce sahip 1.3lt çift turbo Mazda Wankel motoru ancak 220nm tork üretebilmektedir. Bu da 1.5lt 3 silindirli turbo-benzinli 136ps gücünde bir motorun 220nm torku ile aynı değerdir.
