Wankelmotor: hoe werkt het en wat zijn de voordelen?
Een wankelmotor, ook wel rotatiemotor genoemd, is een type verbrandingsmotor met een roterende zuiger die druk omzet in roterende beweging. Dit type motor brengt veel voordelen met zich mee.
In tegenstelling tot een klassieke verbrandingsmotor draaien alle onderdelen van de Wankelmotor in één richting.
Table of Contents
Hoe werkt een wankelmotor?
De viertaktcyclus (inlaat, compressie, verbranding, uitlaat) vindt plaats tussen de ovaalvormige binnenmantel en de roterende zuiger, die een driehoekige vorm heeft.
Deze motor is ontworpen door de Duitse ingenieur Felix Wankel, die in 1929 patent op deze motor kreeg. Wankelmotoren zijn alleen benzinemotoren. Dieselmotoren van dit type zijn alleen in laboratoriumomstandigheden getest.
Paardenkracht: wat is het en waarom is het belangrijk?
De output van de wankelmotor in termen van vermogen is één pk per 0,45 kg van zijn gewicht. Met andere woorden, aangezien de motor 100 kg weegt, zou het vermogen ongeveer 222 pk bedragen. Deze cijfers zijn behoorlijk indrukwekkend.
De geschiedenis van de wankelmotor in een notendop
In 1951 begon het bedrijf NSU Motorenwerke AG in Duitsland met de ontwikkeling van deze motor, terwijl er twee modellen werden gebouwd. De eerste motor is gemaakt door Felix Wankel en de tweede motor door Hanns Dieter Paschke.
De moderne wankelmotor was gebaseerd op een motor gemaakt door Hanns Dieter Paschke, dus deze motor mag geen Wankelmotor genoemd worden maar een Paschke motor.
De motor van Hanns Dieter Paschke:
In 1960 tekenden de Duitse firma NSU en de Amerikaanse firma Curtiss-Wright een gezamenlijke overeenkomst. NSU concentreerde zich op de ontwikkeling van wankelmotoren met laag en middelhoog vermogen en Curtiss-Wright ontwikkelde krachtige motoren, waaronder vliegtuigmotoren.
Veel fabrikanten tekenden licentieovereenkomsten om de wankelmotor te ontwikkelen, voornamelijk vanwege de soepelheid, stille werking, het eenvoudige ontwerp en de hoge prestaties. Alfa Romeo, American Motors, Ford, Citroen, General Motors, Mazda, Mercedes-Benz, Nissan, Porsche, Rolls-Royce, Suzuki en Toyota waren onder hen.
Curtiss-Wright verbeterde het basisontwerp van deze motor in de Verenigde Staten. In het Verenigd Koninkrijk daarentegen werd een tweetakt-dieselversie van de wankelmotor ontwikkeld en ontwierp Deere & Company een versie die verschillende brandstoffen kon gebruiken.
Wankelmotor constructie
In de wankelmotor vinden vier cycli van het verbrandingsproces plaats in de ruimte tussen de rotor en de binnenkant van de motorkap. Op de plaatsen waar de roterende zuiger de binnenschaal van de motorkap raakt, zorgt een afdichting ervoor dat er drie geïsoleerde ruimtes ontstaan tussen de rotor en de schaal.
Terwijl de zuiger draait, bewegen deze ruimtes in de draairichting en nemen toe en af in volume. Een ovale behuizing omringt elke wankelmotorrotor. De rotor heeft de vorm van een driehoek met afgeronde hoeken met een vorm van een boog.
Motorzuigers: hoe werken ze?
De zuigers draaien rond de as, de excentrische as of E-as genoemd, en gaan door het midden van de rotor. Een groot tandwiel zorgt voor de cirkelvormige beweging van de zuiger met binnentanden in het midden van de rotor.
Een klein tandwiel dat het rotortandwiel aangrijpt, is stevig aan de as bevestigd. Een mengsel van lucht en benzine wordt door een kanaal aangezogen en na compressie ontstoken door een vonk uit een bougie. Na de expansie en werkzaamheden worden de rookgassen afgevoerd naar de afvoerleiding. De binnenkant van de zuiger wordt gekoeld door olie en de behuizing en het motordeksel worden gekoeld door water.
In alle drie de kamers vindt achtereenvolgens een viertakt verbrandingscyclus plaats, namelijk:
- Lucht- en brandstofinlaat
- Compressie en ontsteking
- Expansie en uitlaat
Drie omwentelingen van de excentrische as staan gelijk aan één omwenteling van de rotor. De omwentelingen worden gegeven als de omwentelingen van de as. Wankelmotoren hebben daarom een hoger maximumtoerental (ca. 9000 tpm) dan vergelijkbare zuigermotoren.
Motorcompressietest: wat onthult het over de motor?
Aangezien de Wankelmotor een heel ander concept hanteert dan de klassieke zuigerverbrandingsmotor, is een directe vergelijking niet mogelijk. Stroomsnelheid, warmteverlies en oppervlaktetemperatuurkarakteristieken zijn verschillend.
Voordelen van de wankelmotor
- Veel hogere vermogen-gewichtsverhouding dan een zuigermotor
- Compactheid (ongeveer een derde van de grootte van een zuigermotor)
- Geen retourneerbare onderdelen
- Hij kan hogere omwentelingen per minuut maken dan een zuigermotor
- Het veroorzaakt bijna geen trillingen
- De motor bevat minder onderdelen, dus de productie ervan is goedkoper
- Bij sommige Wankelmotoren blijft de motorolie niet verontreinigd door het verbrandingsproces
- Wankelmotor is veel lichter en eenvoudiger omdat het minder bewegende delen bevat
- Het werk van de kleppen wordt uitgevoerd met behulp van eenvoudige kabels ingebed in de wand van het rotorblok
De wankelmotor heeft de bovengenoemde voordelen die het gebruik ervan in auto's, motorfietsen, raceauto's, vliegtuigen, skelters, sneeuwscooters en dergelijke mogelijk hebben gemaakt.
Levensduur wankelmotor
Wankelrotorbehuizingen worden aan de ene kant constant verwarmd en aan de andere kant gekoeld, wat resulteert in hoge lokale temperaturen en ongelijkmatige thermische uitzetting. Hoewel dit hoge eisen stelt aan de gebruikte materialen, vergemakkelijkt de eenvoud van de motoren het gebruik van alternatieve materialen zoals exotische legeringen en keramiek.
Vroege motoren hadden een hoge incidentie van lekkage tussen de rotor en de binnenschaal van het motorhuis. Deze motoren moesten vaak na 20.000 mijl opnieuw worden verzegeld. De huidige wankelmotoren van Mazda moeten na 50.000 tot 160.000 mijl opnieuw worden afgedicht.
Als de eigenaar de motor na een bepaalde kilometerstand niet opnieuw verzegelde, volgde een compressieverlies, wat zich uitte in een moeilijke koude start. Uiteindelijk kon de motor helemaal niet meer worden gestart.
Mazda's begonnen de wankelmotor al in 1957 te gebruiken, d.w.z. al 50 jaar geleden, maar met het einde van de productie van de Mazda RX-8 in 2012 had de wankelrotatiemotor in serieproductie zijn laatste uur - dat wil zeggen, totdat onlangs, toen Mazda de terugkeer van de wankelmotor aankondigde.