Wankel Motorun Çalışma Prensibi

Motor Çalışma Zamanları
Döner pistonlu motorlarda da dört zamanlı pistonlu motorların çalışma prensibi uygulanmaktadır. Pistonlu motorlarda bulunan alt ölü nokta ile üst ölü nokta arasında pistonun kat ettiği yola strok denilmektedir. Ancak bu motorlarda piston olmadığı için bu motorlara 4 zamanlı (stroklu) motor yerine, 4 fazlı motor da denilmektedir.

Wankel motorlarında zamanlar:

1.zaman: Emme,
2.zaman: Kompresyon (sıkıştırma),
3.zaman: Ateşleme (iş),
4.zaman: Egzoz olarak isimlendirilmektedir.

Bu motorlarda döner piston, motor bloğu içinde yaptığı bir dönme hareketi ile dört zamanı tamamlar. Fakat döner piston üzerinde 120°’lik açı farkı ile üç ateşleme yüzeyi vardır. Yani döner piston, bir devrini tamamladığında emme, sıkıştırma, ateşleme zamanlarını yapar. Böylece bu çalışma prensibi ile az hacimde, çok güç elde edebilmektedir.

1. Emme Zamanı
İçten yanmalı motorlarda olduğu gibi emme zamanında hava yakıt karışımı silindir içerisine emme portundan alınır. Şekil 19’da emme zamanı görülmektedir.

2.Sıkıştırma Zamanı
Bu zamanda içeri alınan yakıt-hava karışımı, rotorun iki ucu tarafından silindir yüzeyine sıkıştırılarak basıncı yükseltilir. Rotor döndükçe silindir içerisindeki karışımı sıkıştırır ve dolguyu ateşlemeye hazır hâle getirir. Şekil 20’de hava-yakıt karışımının sıkıştırma zamanı görülmektedir.

3. Ateşleme (İş) Zamanı
Sıkıştırılan hava-yakıt karışımı, bujiler tarafından ateşlenerek yanma olayı gerçekleşir. Yanmayla birlikte oluşan genleşme ve basınç dalgası ile rotor dönmeye başlar ve bu sayede istenilen güç sağlanmış olur. Şekil 21’de ateşleme zamanı ve motor içerisindeki yanma olayı görülmektedir.

4. Egzoz Zamanı
Egzoz zamanında hava-yakıt karışımının yanması sonucu meydana gelen yanmış gazlar, egzoz portu üzerinden, egzoz manifoldu ve borular aracılığıyla atmosfere gönderilir. Bu esnada rotorun bir ucu egzoz gazların dışarı gönderirken, diğer ucu emme portunu kapatmaktadır. Şekil 22’de egzoz zamanında motorun iç kısmı görülmektedir.

2. Wankel Motorların Avantaj ve Dezavantajları

Wankel motorun bazı avantajları olmasına rağmen halen giderilmeyi bekleyen birçok dezavantajı bulunmaktadır. Bu dezavantajları şu şekilde sıralayabiliriz:

a) Bu zorlukların içerisinde en önemlisi yanma (ateşleme) odasının sızdırmazlık durumudur. Çünkü normal pistonlu motorlarda yuvarlak piston üzerinde yine yuvarlak segmanlar ile kompresyonun kartere kaçması önlenirken ateşleme odasının sızdırmazlığı ise silindir kapağının, silindir gövdesine özel conta ve cıvatalarla sıkılmasıyla sağlanır. Fakat döner pistonlu motorlarda ise döner pistonun her 120°’deki pistonun ucunda ve döner pistonun yan yüzeylerinde kompresyonun sızması en önemli problemdir. Bunun yanında döner pistonun (rotor) yağlanması esnasında yağın ateşleme hücresine kaçmaması için özel yağ keçelerinin veya yağ segmanların bulunması lazımdır. Döner pistonlu motorun sızdırmazlık sağlayan segman, keçelerinin toplamı normal pistonlu motorlarınkinden daha azdır. Fakat bu motorların yapısı ve verimliliğini sağlayan keçelerin, segmanların imalatı daha zor ve pahalıdır.

b) Wankel motorun önemli sorunlarından birisi olan gürültülü çalışma rotorun hızla açılan egzoz portu önünden kayarak geçmesiyle oluşmaktadır. Ancak bazı wankel motorlarında kullanılan egzoz sistemi ile ses dalgalarının dağıtılmasıyla egzozun ses tonu geliştirilmiştir.

c) Döner pistonlu motorlarda önemli problemlerden biriside sıkıştırılmış yakıt-hava karışımının ateşleme hücresinde iki kademede ardı ardına yanma yaparak ısı ve basınç dalgasının bujiler üzerinden egzoz portlarına doğru akması esnasında malzeme üzerinde istenmeyen fazla ısının kalmasıdır. Her ne kadar emme portları yönünden ateşleme odasına temiz ve soğuk bir hava akımı girdiği zaman soğutmaya yardımcı oluyorsa da, yine de silindir ve döner piston üzerinde kalan istenmeyen sıcaklık malzemelerin aşırı derecede genişlemesine sebep olacağından bu malzemelerin sızdırmazlık sağlamasında büyük güçlükler meydana getirmektedir.

d) İçten yanmalı motorların 100 yılı aşkın süredir kullanılıyor olmasından dolayı, sürekli geliştirilerek bugün bu motorlar üzerine yaygın bir tecrübenin bulunması alternatif motorların rekabet gücünü azaltan ve büyük bir dezavantaj oluşturan en mühim etkendir.

e) Yüksek yüzey hacim oranlı yanma odası yüzünden daha düşük termodinamik verim.

f) Yakıt tüketiminin pistonlu motora göre daha fazla olması. Bu sorun Mazda RX–7 de daha yüksek CO (Karbon monoksit ) emisyonları ile giderildi.

Wankel motorunun avantajları ise şu şekilde sıralanabilir:

a) Döner pistonlu motorlarda kompresyon (sıkıştırma oranı); diğer pistonlu motorlara nazaran daha yüksek olup ateşleme sonunda yüksek basınçlı alevin kat ettiği yol da daha uzundur. Bunun için her ateşlemede daha fazla yanma gücü elde edilir. Bu motorlarda ateşleme odası iki kısımlı olup, ikinci kısım yanma hücresi daha küçüktür. Böylece ateşleme hücresinin birinci kısmında başlayan yanma, ikinci kısımda daha dar bir ateşleme hücresine girince yanma basıncı daha yüksek bir değere çıkar ve bu anda alev dalgası türbülans şekilde döner pistonun yüzeyine basınç yaparak dönme hareketini sağlar.

b) Döner pistonlu motorlar, çeşitli oktan sayılı benzinlere ve farklı özellikteki yakıtlara göre değişik kompresyonlara uygun imal edilebildiklerinden her türlü yakıtla kullanılabilmektedir.

c) Bu motorların bazı eksikleri giderildiğinde yüksek hızlar ve torkların elde edilmesi daha kolay olacaktır. Çünkü içten yanmalı motorlara nazaran ağırlıklar dolayısıyla meydana gelen atalet kuvvetleri daha azdır.

d) Ağırlığı muadili pistonlu motorlara göre oldukça az ve hacimce küçüktür Pistonlu motorlara göre daha sarsıntısız çalışır.

e) Güç esnasında krank 180˚ yerine 270˚ döndüğü için daha fazla güç üretir.

f) Daha az hareket eden parça bulunduğu için daha az güç kaybı.

g) Subap mekanizması olmadığı için düz tork eğrisi vardır.

h) Yanma odası sıcaklığı daha düşüktür daha az oksit ve nitrojen atığı verir.

.