5- WANKEL MOTORLARININ ÇALIŞMA PRENSİBİ

Döner pistonlu (Wankel) motorunun kullanışlı oluşunun en önemli sebebi mekanik imalatın kolaylığıdır.

Motorun hareketli olarak iki kısmı vardır.

1. Döner piston (Rotor)

2. Krank mili (eksantrik)

Döner piston krank mili (yani eksantrik) üzerinde döner. Burada krank mili bir nokta yani merkeze göre dairesel hareketle dönmesine karşılık üzerinde hareket eden dener piston bir eşkenar üçgen olmasına rağmen silindir içinde eliptik bir hareket şekli ile döner. Bu motorlarda supap mekanizması ve supap mekanizmasına hareket veren eksantrik (kam) mili yoktur. Emme ve egzoz supapları olmamasına rağmen motorun birinci emme zamanında temiz hava ve yakıt karışımı hava giriş delikleri (portları) denilen geçitlerden girer buna karşılık yanma sonundaki zehirli gazlar egzoz delikleri (portları) denilen atmosfere çıkar.

Döner pistonlar üzerinde elde edilen güç krank mili vasıtası ile şanzımana geçer. Döner pistonun içindeki dişliler krank mili üzerindeki dişlilerle beraber döner. Burada krank bir merkez noktasına göre dönme hareketi yaparken döner piston ise elips silindir gövdesi içinde eksantrik olarak hareket eder. Döner pistonlu motorlar her ne kadar basit olmasına rağmen kullanma sahasında bazı zorluklarla karşılaşılmaktadır. Pistonla gövde arasıdaki izafi hareket redüksiyon oranı 2/3 olan bir çift iç ve dış dişli ile temin edilmektedir. Şekilde gösterilmiş bulunan bu dişlilerden küçük ve dış dişli olanı gövde üzerinde ve sabit; iç dişli ise pistonla beraber dönmekte ve gövde üzerindeki sabit dişli üzerinde yuvarlanmaktadır. Buna göre eksantrik mili aynı zamanda pistona yataklık vazifesi görmektedir. Eksantrik mil şekilde okla gösterilen yönde bir devir döndüğü zaman piston eksantrik miline nazaran 120 dönmektedir. Buna göre pistonun gövdeye nazaran 1 devir dönüp yanma odasında cereyan eden olayların periyodunu tamamlaması için eksantrik milinin 3 defa dönmesi gerekir. Pistonun her devrinde yanma odalarındaki iş çevrimlerinin periyotlarının tamamlanmış olması nedeniyle, bu motora zaman bakımından bir isim vermek gerekirse iki zamanlı demek,gerekir. Halbuki yanma odalarında cereyan eden olayların her birisi yani emme,, sıkıştırma, genişleme ve egzoz eşit açılar işgal etmektedir. Buna göre klasik pistonlu makinelerdekine benzer olarak bu motora dört zamanlı demek gerekirdi. Zaten ne olursa olsun bu motorda pistona ve eksantrik miline ait olmak üzere iki devir sayısı tarif etmek mümkündür. İş eksantrik milinden alındığına göre ve dışarıya sadece bu milin uçları çıktığına göre eksantrik mili devir sayısının mukayese için kullanılması muhakkak ki daha tabiidir.

Aynı hacimdeki motorların birim zamanda yaptığı işleri mukayese etmek için krank mili devir sayısı n^ ile gösterelim, iki zamanlı motorlarda n^ dört zamanlı motorlarda nı</2. Wankel motorlarında ise eksantrik mili devir sayısına "n_e" denirse; n_e/3 termodinamik mukayese devir sayılandır. Wankel motorlarında klasik pistonlu motorlarda olduğu gibi bir kam veya krank mili olmadığı için bunlar için de çıkış mili devir sayısı nı< ile gösterilirse iki ve dört zamanlı motorlarla Wankel motorlarında birim zamanda sıra ile n^, n^/2 ve n;_K/3 defa iş yapılacaktır.

5- MOTOR ZAMANLARI

Döner pistonlu motorlarda da dört zamanlı pistonlu motorların çalışma prensibi uygulanmaktadır.

Yalnız bu motorlarda piston olmadığı için pistonlu motorlarda uygulanan alt ölü nokta il'e üst ölü nokta arasında pistonun kat ettiği yol, yani strok yoldur. Bu yüzden bu motorlara 4 zamanlı yani 4 stroklu motor yerine 4 fazlı zamanlı motorun zamanlarına karşılık gelir. Böylece bu motorlarda 4 zaman;

Bu zorlukların en önemlisi ateşleme odasını sızdırmazlık durumdur. Çünkü normal pistonlu motorlarda yuvarlak piston üzerinde yine yuvarlak segmanlar ile kompresyonun kartere kaçması önlenirken ateşleme odasının sızdırmazlığı ise silindir kapağı, silindir gövdesine araşınca özel conta ve cıvata sıkılarak sağlanır.

Fakat döner pistonlu motorlarda ise döner pistonun her 120° deki pistonun ucunda ve döner pistonun yan yüzeylerinde kompresyonu tutacak sızdırmazlık en önemli problemdir. Bunun yanında döner pistonun (Rotor) yağlanması esnasında yağın ateşleme hücresine kaçmaması için özel yağ keçelerinin veya yağ segmanlarımn bulunması lazımdır.

Döner pistonlu motorun sızdırmazlık sağlayan segman, keçelerinin toplamı normal pistonlu motorlarınkinden daha azdır. Fakat bu motorların yapısı ve verimliliğini sağlayan keçelerin, segmanların daha kompleks olarak imal edilmesi gereklidir.

Döner pistonlu motorlarda kompresyon oranı (sıkıştırma oranı) diğer pistonlu motorlara nazaran daha yüksek olup ateşleme sonunda yüksek basınçlı alevin kat ettiği yol da daha uzundur. Bunun için her ateşleme de daha fazla yanma gücü elce edilir.

Bu motorlarda ateşleme odası iki kısımlı olup, ikinci kısım yanma hücresi daha küçüktür. Böylece ateşleme hücresinin birinci kısmında başlayan yanma ikinci kısımda cana car 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.

Döner pistonlu motorlar çeşitli oktan sayılı benzinlere göre değişik kompresyon nispetlerinde imal edilebildiklerinden rahatlıkla kullanılmaktadır.

Döner pistonlu motorlarda önemli problemlerden biriside sıkıştırılmış yakıt hava karışımının ateşleme hücresinde iki kademede peş peşe yanma yaparak ısı ve basınç dalgasının bujiler üzerinden egzoz potlarına 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 oluyor ise de yinede silindir ve döner pis;on üzerinde kalan istenmeyen sıcaklık malzemelerin asın derecede genişleme-

Emme 1 ' nci zaman

Kompresyon 2'nci zaman (sıkıştırma)

Ateşleme(Yanma) 3'ncü zaman (iş)

-Egzoz 4'ncü zaman

olarak isimlendirilmektedir.

Bu motorlarda döner pistonun motor bloku içince yaptığı bir gömme hareketi yani devri 4 zamanı (fazı) tamamlar.

Fakat döner piston üzerinde 120 derecelik açı farkı ile üç ateşleme .yüzeyi vardır. Yani bir döner piston bir devrini tamamladığı zaman 3 defa emme, sıkıştırma, ateşleme zamanını yapar. Bu da pistonlu motorlarda üç pistonun ayrı ayrı yaptığı 4 zamanlı çalışmayı karşılar. Böylece bu çalışma prensibi ile az hacimli yerde çok güç elde edebilme projesi gerçekleştirilmiş olmaktadır.

Şimdi 4 zamanlı sekil 13 üzerinde inceleyelim.

EMME

Şekil 20'de görüldüğü gibi 1 durumundaki hacim en küçük durumda olup, siyah kısmından egzoz gazları çıkarken taze dolgu da emme kanalından girecek durumdadır. 2 ve 3 durumlarında-oda hacmi daha fazla büyümüş ve emme kanalı bu hacimlere açık vaziyettedir. Emme kanal. 4.durumunda görüldüğü gibi pistonun C ucu tarafından kısmen kapatılmıştır.

SIKIŞTIRMA

Şekildeki 5 durumu sıkıştırmaya karşılık gelmektedir.

(Olaylar aynı şekiller üzerinde izah edileceğinden noktaların durumlarına dikkat edilmesi gerekir.)

Dikkat edilirse ilk durumdaki C noktası şimdi A noktasına karşılık gelmektedir. Yani A noktasını C noktasına inmiş kabul edelim. 6.durumdaki hacim daha küçülmüş, sıkıştırma artmıştır ve 7. durumda ise sıkıştırma son haddine gelmiştir.

ATEŞLEME (YANMA-İŞ)

Şekilde görüldüğü gibi 5.durumda buji ile ateşleme yapılarak yanma olmuş ve oda

EGZOST

10. durumda şekilden de anlaşılacağı gibi döner pistonun ucu egzoz kanalının tam yanında bulunmaktadır. Yani egzoz başlamak üzeredir. 11 ve 12 durumlarında egzoz devam etmektedir.

Böylece döner pistonlu motorlarda da 4 zamanın mevcut olduğu ve bu olayların üç köşeli pistonun eksantrik olarak ana dişli etrafında yalnız bir defa dönmesi esnasında üç defa iş elce edileceği daha iyi anlaşılmaktadır.