Rotary motor grubunda gibi görünse de Wankel motorlar tamamen farklı bir çalışma prensibiyle hareket ederler. En çok merak edilen konu ise Rotary Wankel motor nedir? Nasıl çalışır? Wankel motorun avantajları neler? Wankel motorun dezavantajları neler?
İngilizce’den Rotary kelimesi olarak gelen bu motor Türkçe’de “Döner-Dönen” anlamını taşır. Sadece tek bir mile bağlı bir şekilde dönen motorlara genel olarak Rotary denmiştir. Bu tarz motorlarda aslında bir piston sistemi bulunmamaktadır. Bu motorlar ağırlıklı olarak 1. ve 2.Dünya Savaş uçaklarında kullanılmıştır.
Akabinde pistonlu Rotary motorlar genel olarak Radyal makineler ile karıştırılabilir. Radyal motorlarda silindir grubu daha farklı bir yerde bulunur. Bu tarz ünitelerde motor bloğu krank milini etrafında hareket eder. Radyal motorda ise durum daha farklı. Bu tarz motorlarda pistonlar ve motor bloğu sabittir ve krank milini hareket ettirir.
Piston Wankel motorda bulunmaz. Piston yerine elips bir motor bloğunun içerisinde dönen üçgen bir rotor yer alır. Pistonlu Rotary motorlarda ise durum daha farklıdır. Burada sistemde motor boğu sabit olarak kalır. Bu yönü ile wankel motor, radyal makineye benzer. Wankel motoru kısaca pistonsuz Rotary motor da denilebilir.
Güncel Wankel motorlardan 1.3lt atmosferik-benzinli olan versiyonda 160 bg güç üretilebilirken, 1.3lt çift-turbo benzinli olan makineden 280 bg güç üretilebiliyor. Atmosferik makineden elde edilen 123 ps/lt ile çift-turbo motorda elde edilen 215ps/lt güç/hacim karşılaştırması yapıldığında içten yanmalı motorlar arasında birincidir. Ancak bu motor pistonsuz olması sebebiyle karşılaştırmalara katılmaz. Şu an güç/hacim oranı en yüksek içten yanmalı pistonlu makine Mercedes AMG 45’te yer almaktadır. 2.0lt sıralı 4 silindirli çift turbo motor 381bg güç üretmekte. Bunu da oranladığımızda 191bg/lt olan bir değer karşımıza çıkıyor.
3.jenerasyon (FD) Mazda RX-7 modelinde kullanılan Wankel ünite, 1990’ların sonu 2000’li yılların başında üretilmişti. Aralarında yaklaşık olarak 15 yıl olmasına rağmen silindirli motorlar hala Wankel motorların Güç/hacim oranlarını tutturamıyorlar. Bundan 5 yıl sonra da ancak 215ps/lt oranına ulaşabilecekler. Buradan çıkan sonuç Güç/hacim oranında pistonlu motorlar Wankel motoru 20 yıl geriden takip ediyor konumdadır.
Japon otomobil üreticilerinden olan Mazda tarafından parlatılan bu motor tipi aslında Alman mühendislerinin bir mucizesidir. Alman Felix Wankel tarafından üretilen bu motorun ilk labaratuvar örneklerine 1924 yılında ortaya çıkmıştır. Tasarım konusunda yeni olan bu motoru uzun süren çalışmalar sonunda standart bir hale getirmişlerdi. 1927 yılında ilk gerçek prototip dünyaya tanıtılmıştı. Patent işlemi ise 1929 yılında alındı. 1939-1945 yılları olan 2. Dünya Savaşı sırasında Alman Havacılık Bakanlığı’da çalışan Felix Wankel, savaşın bitmesiyle motorun patentini aldı. 1951 yılında ise Alman NSU firmasıyla yapılan bir anlaşma ile motorun tasarımı ve üretimi konusunda kararlar alındı. 1954’te ise Wankel motorun tam kapsamlı hali ortaya çıkarılmış oldu. 1956 yılında ise prototip Wankel motora sahip NSU motosiklet modelinde kullanılmıştı. Bu motosiklet bu motor ile bir çok hız rekorunu kırmıştı. Akabinde 1957 yılında üretime hazır olan 21 bg gücünde DKM 54 prototipi ortaya çıktı. Ancak Wankel motor ile bu motor arasında herhangi bir bağlantı bulunmuyor. Hanns Dieter Paschke tarafından yapılan bu motor ilerleyen dönemlerde KKM 57 adındaki son prototip halini aldı.
1960 yılında Alman Mühendislerinin bir araya gelerek gerçekleştirilen kongrede resmi olarak tanıtıldı. NSU markası, iki mucit ile büyük uçak motorları üreten Curtiss-Wright firması tasarım ve üretim ortaklığına gitti. Ortaya çıkan Wankel motor sektördeki tüm dikkatleri üzerine çekti. Mercedes, Alfa Romeo, Ford, Mazda, Citroen, Nissan, Porsche, Suzuki, Toyota ve Rolls Royce araba markaları bu ünite için lisans başvurusunda bulunmuşlardı. Bu yıllar içerisinde Rolls Royce bu lisans üzerinden Wankel dizel üretmeye başladı.
1963 yılında ise dünyanın ilk seri üretim Wankel motoru ünvanına sahip modeli NSU Spider Frankfurt Otomobil Fuarı’nda sahne aldı. 1964-1967 yılları arasında bu model 2375 adet üretildi. Üretilen bu motor 7000devir/dakika çevirebilen su soğutmalı bir makineye sahipti. 0.5lt motor hacmine sahip makine 50 bg güç üretiyordu. Bu motorun 0-100 km/s hızlanması ise 14.5 saniye sürüyordu. 1967 yılında ortaya çıkan Mazda, NSU ve Citroen birlikteliğinin ilk meyvesi ise Ro80’di. Bu model 1.0 litre 115 bg üreten bir Wankel motora sahipti. 1967-1978 yılları arasında bu modelde tam olarak 37398 adet üretildi. En fazla Wankel motor kullanan Mazda ise bu birliktelikten doğan motoru seri olarak ilk kez 1967 yılında ortaya çıkardı. Bu motor Mazda Cosmo modelinin kalbinde yer alıyordu. En son seri üretim Wankel ünite ise 2012 model Mazda RX-8 modeli için oldu.
Wankel motorun en dikkat çeken özelliği pistonsuz bir içten yanmalı motor olmasıdır. Pistonun üstlendiği görevi bu motorda üçgen bir rotor yapmaktadır. Devamında egzantrik mili, supablar, krank mili gibi parçalar da bu motorda yer almaz. Motor bloğunun tasarımı ise oldukça farklıdır. Wankel motorda hangi parçalar yer alır?
• Yanma odası: Motor bloğunun içinde yer alan elips şeklinde olan boşluktur.
• Emme portu: Yakıt hava karışımı motor bloğu içine taşıyan odadır.
• Çıkış (Egzoz) portu: Yanma sonrası dışarı atılacak gazların takip ettiği odadır.
• Üçgen rotor: Standart motorda pistonların yaptığı işi üstlenir.
• Rotor dişlisi: Rotorun içinde yer alır. Hareketi egzantrik bir mile aktarır.
• Sabit dişli: Rotora kılavuzluk eden parçadır.
• Egzantrik mili: Rotordan aldığı hareketi şanzımana aktaran parçadır.
• Conta: Rotorun uç kısımlarında ki kaçakları engeller.
• Bujiler: Ateşleme işlemini başlatan parçadır.
Wankel motorlar da diğer pistonlu makineler gibi 4 zamanlı çalışır. Emme – Sıkıştırma – Yanma ve Egzoz gibi zamanları bulunur. Bu adımları tek tek irdelersek;
• Yakıt-hava karışımı yanma odası Emme portundan alınır. (1 – Emme zamanı)
• Emilen hava yakıt karışımı burada sıkıştırılır (2- Sıkıştırma)
• İyice sıkışan ve basıncı artan hava-yakıt karışımı bujiler tarafından ateşlenir (3- Yanma)
• Yanma sonucu ortaya çıkan egzoz gazları egzoz portundan dışarıya çıkarılır (4- Egzoz)
• Çok küçük hacimle çok yüksek güç elde edilir.
• Motorda bulunan parça miktarı azdır.
• Subaplar yerine basit emme ve egzoz kanalları mevcuttur.
• Hareket direk mil tertibatına aktarılır. Güç kaybı yoktur.
• Daha hafif bir motordur.
• Daha sessiz bir yapıya sahip.
• Üretim maliyeti daha düşüktür.
• Bakım maliyeti düşüktür.
• Yakıt tüketimi oldukça fazladır
• Sızdırmazlık sağlayan bir çok parça çok çabuk aşınır.
• Yağ yakma problemi oldukça fazladır.
• Ömürleri standart motorlara göre daha azdır.
• Tork üretimi oldukça düşüktür.
.