A Wankel-motor

2005.12.05.

A természet csodája?
Nem sokan hinnék el, hogy ha azt mondanám, hogy tervezői képesítés és jogosítvány nélkül is be lehet írni nevünket az autógyártás nagykönyvébe. Pedig Felix Wankel ezt tette, megalkotta a bolygódugattyús motort, amivel örökre bekerült a többi zseniális szellemi nagyság közé.

Mi az alapvető baj a szokásos dugattyús motorokkal? Az hogy a dugattyú egyenes vonalú, váltakozó irányú mozgást végez, amely csak nehezen hajtórúd, illetve forgattyús tengely közvetítésével alakítható át forgó mozgássá. A bolygódugattyús motorokban a dugattyú forog, és így közvetlenül adja le a nyomatékot. Ez egyrészt kisebb helyet, azonos lökettérfogat esetén pedig nagyobb teljesítmény jelent a hagyományos dugattyús motorokhoz képest.
Ezek nem hangzanak rosszul, de van két nagyon komoly probléma (amit ugyan részben, vagy teljesen sikerült kiküszöbölni) a konstrukcióval. Az egyik, az hogy nem gazdaságos a motor, a másik pedig az, hogy az eddigi konstrukciók nem feleltek meg az egyre szigorúbb környezetvédelmi normáknak.
A két probléma a gépezet szerkezetére vezethető vissza. A Wankel motorok estében a hengert köpenynek nevezik. Ez nem hasonlít a hagyományos dugattyús motorok hengeréhez, hanem, attól merőben eltér. Alakja nyolcashoz hasonló epiciklois görbe. A kerület egyik oldalán helyezkedik el a szívó-, és a kipufogócsatorna. Ezzel szemben van a gyújtógyertya. A köpeny közepében helyezkedik el az excentertengely, ez teszi lehetővé a bolygómozgást. Az excenteren forog a dugattyú. Ahogy a henger alakja, úgy a dugattyú alakja is merőben különbözik a hagyományos motorokétól. A kör keresztmetszet helyett inkább hasonlít háromszögre, pontosabban mondva, ívháromszögre. Ha belerakjuk a helyére, akkor azt, ahogy a képen is jól látható, 3 részre osztja. Ebben a három részben - nevezzük, kamrában - zajlik le egymás után a négyütemű motorokra jellemző szívás, sűrítés, munkavégzés, kipufogás.

Ha már ilyen szépen összeraktuk a motorunkat, akkor nézzük meg a működését. Amint már írtam a három kamrában zajlik le minden fontos esemény. A kamrák térfogata a dugattyú mozgása során nő, illetve csökken. Az excentertengely három fordulata alatt mindhárom kamrában egymás után zajlik le a 4 jól ismert működési ciklus. Az első kamrába beszívjuk a tüzelőanyag-levegő keveréket. Ezzel egyidejűleg a második kamrában összesűrítjük a keveréket, majd a sűrítés végén meggyújtjuk azt. Ezután a gáz expandál, kitágul, vagyis munkát végez, és tovább forgatja a dugattyút. A képen remekül látszik, hogy a dugattyú a belső fogazása miatt kapcsolódik az excentertengelyen lévő kis fogaskerékhez. Ez a kapcsolat viszi át a forgatónyomatékot a tengelyre, amely aztán meghajtja a kereket. A dugattyú persze forog tovább és a munkavégzés után a harmadik kamrában, megtörténik a kipufogás.

Láthatjuk, hogy így elmondva nem tűnik olyan nagyon bonyolult dolognak, és az a jó az egészben, hogy eközben a motorban csak két alapvető alkatrész forog. Az egyik a tengely, a másik a dugattyú, amely nagyon jól ki van egyensúlyozva. Ez egyrészt azért fontos, hogy meg tudjuk oldani a tömítést, másrészt, hogy nyugodt járású motort kapjunk. A dugattyú három oldalának és élének minden érintkezési felülete tömítve van a ház belső felületével szemben, hogy megakadályozzák a gázok átáramlását az egyik munkatérből a másikba.

Az első sorozatgyártású bolygódugattyús gépkocsit 1963 szeptemberében mutatta be az NSU művek. Ebbe az autóba egy KKM 502-es jelzésű bolygódugattyús motort szereltek, melynek lökettérfogata 500 köbcenti volt. 6000 1/min-es fordulat mellett 55 lóerőt adott le a motor, ez 150 km/h-ás végsebességre gyorsította az autót. 1967-ben dobta piacra az NSU az új fejlesztésú modelljét az Ro 80-ast. Ebben már 2 dugattyú volt és 115 lóerő leadására volt képes 5500 1/min-es fordulat mellett.

Napjainkban csak a Mazda foglalkozik nagyobb méretekben a bolygódugattyús technikával. Nekik köszönhetjük, hogy a bolygódugattyús motorok olyan látványos fejlődésen mentek át. Úgy néz ki, hogy nekik sikerült megoldani a gazdaságossági, és környezetvédelmi problémákat. A tovább fejlesztett egységet Renesis-nek nevezték el. Két kipufogó és három szívónyílással készül égésterenként. A Renesis esetében alkalmazott kipufogónyílás-technika megakadályozza az elégetlen szénhidrogének kijutását az égéstérből a kipufogócsatornába. A motor magas kompresszióviszonya és az új benzinbefecskendezők rendkívül finom üzemanyag-levegő keveréket biztosítanak, így a teljes fordulatszám-tartományon szinte tökéletes égési folyamatot sikerült megvalósítani, ezzel elérték azt, hogy a motor megfelel az Euro IV-es normáknak. És ilyennel szerelik az új RX-8-asukat is.

Gyulai Tamás

Forrás a5.hu


A motor működési elve