Wankel Motorun Tarihi ve Gelişimi 1

1. BİR MUCİT VE MÜHENDİSİN TARİHİ

Dr. Felix Wankel 13 Ağustos 1902-9 Ocak 1988 tarihleri arasında yaşamış efsanevi bir mühendistir. O geleneksel yapıya inanmayan birkaç modern çağ mühendisine yaptığı motorla en iyi cevabı vermiş oldu. O bütün inançlarını gerçekleştiren projesine bütün hayatını adadı. Böylece Wankel Rotary motorunun hikayesi başlamış oldu. Bu hikaye Felix sayesinde mutlu sonla bitiyor. Umut verici şey şu ki bu hikaye gerçekten sona ermedi ve bugün bile tüm dünyada yüzlerce insan hala bu motoru daha gelişmiş bir yapıya kavuşturmak için çok yoğun bir çalışma sergiliyorlar. Bu motora olan büyük ilgiden dolayı yüksek bütçeli yarış takımları yüksek performanslı yarış motorlarında kullanmak üzere zor aşınan materyaller geliştirmektedir. Rotary motorları dünyası her geçen gün daha da büyümekte ve evrenselleşmektedir. Mazda hala rotary araştırma ve geliştirme adına milyonlarca dolar harcamaktadır. Felix Wankel 13 Ağustos 1902 de Rudolf ve Martha Wankel in tek oğlu olarak Güney, Batı Almanya’nın İsviçre sınırındaki Swabla bölgesindeki Lahr isimli küçük kasabada dünyaya gelmiştir.  Almanya’nın bu bölgesi Wankel’in hemen hemen bütün hayatını yaşadığı yerdi. Bu özel alanın sakinleri şakayla karışık “aptal insanlar” diye tabir edilseler de gerçekte 20. yüzyılda motor dizaynında en iyi zekaya sahip mühendisleri  yetiştirmiştir. Geleneksel motorlar için yaptıklarını bildiğimiz Daimler, Otto ve Benz Wankel’in Stuttgarttaki evinden çok uzakta değillerdi. Wankel 12 yaşındayken 1. Dünya Savaşı sırasında babasını kaybetti. Babasından kalan parayı 1920′lerdeki büyük ekonomik kriz nedeniyle kaybetti. Bu olay hevesli Wankel’in bir teknik lisede okumasına ve bir mühendislik işinde çıraklık yapmasına engel olamamıştır. Kişisel olarak Wankel okulun sıkıcı olduğunu düşünüyordu. Wankel 1921′den 1924′e kadar Heildelberg’de üniversite kitap dükkanında çalıştı. Genellikle bilim yayınlarıyla ilgili bağlantılar kurdu. Bu sırada bir böbrek rahatsızlığı geçirdi ve baskı odasından depoya transfer oldu ve burada çok paraya ihtiyaç duymadan bir çok kitaba ulaşmanın yolunu buldu. Bunu alışılmışın dışında düzene koyduğu kitaplarla, kitap yığınının istikrarını maksimize etti. O aklını kullanarak etrafında gördüklerini daha iyi bir yolla yapmayı bilmiştir. Bu pozisyon ona limitsiz araştırma yapmak için gerekli olan materyali sağladı Wankel aynı zamanda bir gece okuluna başladı ve yazışma kursunu bitirdi. Rotary motor dizaynıyla sonuçlanan bilgi birikimini bu dönemlerde kazandı. Sonradan Munich üniversitesinde mühendislik bilimine katkılarından dolayı 1969 yılında  fahri doktora ünvanı almıştır. 1924 yılında üniversite kitap dükkanında çalışırken aynı zamanda rotary motorları üzerinde çalışmaya başladı. Bu çalışma onun yaşamının en üretken bölümünde başladı ki o bu zaman zarfında çeşitli  insanlar tarafından başka işlerde çalıştırılabilirdi. Ancak o kendini bizim  akıllarımızda bir dahi olarak kazıtacak olan araştırma ve çalışmalarına adadı. O karşılaştığı olumsuzluklar sebebiyle araştırmasını yarıda kesmeyip tam tersine büyük bir hevesle devam etmiştir ve bu katı, titiz çalışmaların sonunda başarıya ulaşmıştır. İkinci Dünya savaşı yılları Hitlerin kendi savaşı için efor sarfettiği sıralarda Wankel rotary disk tip valfi uçaklarda ve torpido motorlarında kullanılmak üzere geliştirildi. Rotary motor projesi savaş sebebinden dolayı o zamanlar rafa kaldırıldı. Sonra Wankel içlerinde BMW, Daimler-Benz, DVL, Junker Aircraft ve NSU’nun da bulunduğu birçok firmayla birlikte çalıştı. Bu zaman da başkaları için profesyonel olarak değişik kompresörler ve pompalar üzerinde çalışıyordu. Ama en önemlisi DKM (Drehkolben motor - Rotary piston motor) un ilk çizimleri oluşmaya başlamıştı. 1957 başlarında bu DMK motoru ilk defa çalıştı. Aylarca süren çalışmaların ardından iki saatlik bir testi başarıyla tamamladı. Sonunda 20 beygirin biraz üzerinde bir güç alınabiliyordu. Felix Wankel’in sonraki dizaynı KKM (Kriseskolben motor) motoru 1958 haziranında çalıştı. Wankel geri kalan hayatını sessiz bir şekilde yaşarken hala araştırması için hala kendi kurduğu Swabla’daki atelyesinde çalışıyordu. 70′lere gelindiğinde o kendi rotary motorlu NSU Ro 80  marka abrasıyla oldukça hoşnut bir şekilde doymuştu. Felix Wankel 9 Eylül 1988 yılında Batı Almanya, Lindau da yaşamını yitirdi.

2. ROTARY MOTORUN DOĞUŞU

Rotary motoru 1919 yılında 17 yaşındaki Felix Wankel isimli bir Alman çocuğunun yazın gördüğü inanılmaz bir rüyayla başladı. O rüyasında kendi eliyle yaptığı arabasıyla konsere gidiyordu. O rüyasında arkadaşlarına kendi arabasını nasıl övdüğünü bile hatırlıyordu. “Benim arabam yeni bir tip motora sahip, onu ben yaptım!” Sabah uyandığında bu rüyanın yeni tip benzinli motorun önsezisi olduğuna ikna olmuştu. O sırada içten yanmalı motorlar hakkında hiçbir bilgisi olmamasına rağmen önsezisiyle inandı ki motor dört çevrimi -emme, sıkıştırma, ateşleme, egzoz- dönerek de yapabilir. Bu önsezi bütün dünyada insanlar tarafından 16. yydan beri sayısızca denenen rotary doğuşuna sebep olmuştur. Rotary motor neredeyse mükemmel bir şekilde düzgün çalışıyordu; ve bu motor uyulması oldukça zor olan teknik standartlara da uyuyordu. Bu rüya ve önsezi Felix Wankel’in geri kalan hayatını ve yaşantısını yönetmiştir. Bu sırada Felix Wankel 22 yaşındayken rotary motoru geliştirebilmek için küçük bir laboratuar kurdu. Burada araştırma ve gelişmeleriyle meşgul oldu. II. Dünya savaşı sırasında Wankel motorun tamamen geliştirildiğinde büyük ulusal ilgi çekeceğine inanan Alman Havacılık  Bakanlığı’na ve büyük sivil şirketlerin de katkısıyla çalışmalarına devam etti. Onlar inanıyorlardı ki rotary motoru tamamiyle geliştirildiğinde Alman ulusunu ve endüstrisini çok iyi yerlere getirebilirdi. Savaştan sonra Wankel Technicle Institude of Engineering Study (TES) ‘i kurdu ve rotary motorun ve rotary kompresörün araştırma ve geliştirme işine ticari amaçlı devam etti. Ünlü bir motosiklet üreticisi olan NSU, Wankel’in araştırmalarına güçlü bir ilgi gösteri. NSU Dünya Grand Prix şampiyonasını sürekli kazanarak motor-sporları taraftarlarının büyük ilgisini çekiyordu. NSU ayrıca rotary motorun fikirsel kavramı olarak alındı. Wankel ile ortaklık yaptıktan sonra, NSU, Rotary motorunun trokoid yatağının en iyi şekilde geliştirilmesi üzerine çalışmalarını yoğunlaştırdı.

2.1. İlk Wankel Motoru

NSU, Rotary motorunun, kompresörünün çalışmalarını bitirdi ve wankel tipi kompresörleri uyguladı. Bu kompresörle NSU motoru 50 cc  kategorisinde yeni dünya rekoru kırdı. Son hızı 192,5 km/h dı. 1957′de Wankel ve NSU DKM tipi rotary motorunun bir prototipini bitirdiler ki bu motor koza şeklindeki yatakta 3 köşeli rotoru birleştirdi. İlk döner motor burada keşfedildi. DKM, döner motorun bir hayal olmadığını kanıtladı.Tasarım karışık ve zordu çünkü trokoid yatağının kendisi dönüyordu, bu olay bu tip döner motorun  pratik olmamasının sebebi oluyordu. 1 yıl sonra, 1958′de daha pratik olan, yatağı iyileştirilmiş KKM bitirildi. Fakat bu motorda trokoid ide içine alan bir yağ soğutuculu rotor ile daha komplike yapıdaydı. Bu yeni KKM günümüz wankel döner motorlarının prototipiydi. 49 yıl geçivermişti. Genç Felix Wankel’in rüyası NSU sayesinde gerçek bir döner motora dönüşüyordu.

İlk wankel motoru

2.2. İdeal Motorun Araştırılması

Kasım 1959′da , NSU resmi olarak Wankel döner motorunu gerçekleştirdiğini açıkladı. Tüm dünyadan yaklaşık 100 firma işbirliği için birbiriyle yarıştı, bunlardan 34′ü Japon firmalarıydı. Mazda başkanı Mr. Tsunaji Matsuda, döner motordaki büyük potansiyeli fark etti ve kendisi NSU ile direkt görüşmelere, Wankel döner motor üzerine yoğunlaştı. Bu yoğunlaşmalar Temmuz 1961′de resmi kontrada atılan imzalarla sonuçlandı. Japon hükümeti onayı verdi. İlk teknik çalışma grubu derhal NSU ‘ya gönderildi. Bu sırada Mazda yerli geliştirme komitesi organizasyonu içindeydi. Teknik çalışma grubu 400 cc tek rotor döner  motorun prototipini ve teknik çizimlerini elde etti ve ne yazık ki rotor yatağı  üzerinde oluşan takırdamayı ve dalgalanmayı açıklayan izler işlerin kötüye gittiğinin ve geliştirme çalışmalarının en büyük sorunu olmuştu. Bu aynı zamanda  NSU nunda karşılaştığı bir problemdi. Mazda, NSU’nun ürettiği döner motoru test ederken, kendi prototip döner motorunu yapmıştı (Kasım 1961). Bu motor bağımsız olarak tamamen yerliydi. Bütün motorlarda vuruntu sonucu izler vardı. Bu motorların pratiğe geçilmesi için öncelikle vuruntu izi problemini kesin olarak  çözmek gerekiyordu.

Renesis kodlu motor…

2.3. Şeytanın Tırnak izleri

Nisan 1963′te, Mazda yeni organize ettiği döner motor araştırma departmanını kurdu. Mr Kenichi Yamamoto şefliğindeki departman, 47 tane mühendis araştırma-geliştirme, dizayn, test etme ve materyal araştırması adı altında ki bu dört bölümde çalışmaya başladı .Enine boyuna sıkı bir araştırma ve geliştirme sağlandı. Amaçları döner motorun sorunsuz, pratik kullanımıydı. Yani bu ürünü sorunsuz olarak seri üretmek ve pazarlamaktı. En önemli problem vuruntunun oluşturduğu iz problemiydi ve çözülmek zorundaydı.  İzler, trokoidin yatağında, 3 köşeli rotorun tepe noktalarının (sekmanların  bulunduğu yer) vuruntusu esnasında oluşuyordu. Sekmanların aşındırıcı vibrasyonu sonucu trokoid yatağının üzerinde izler meydana geliyordu. Araştırma bölümü bu izleri şeytanın tırnak izleri olarak adlandırdı. Bu olguyu yok etmek için bulunan çapraz oyuk sekmanı kullanıldı ve bu buluş, 300 saat yüksek hızda sürekli çalışan prototip motorun bulunmasına yardımcı oldu. Bu teknik döner motorların seri üretimine geçilmesine çok yardımcı olamadı fakat sekmanların geliştirilmesi ve hangi maddelerden üretilebilecekleri hakkında çok güzel  fikirler verdi. Başlangıçtaki bu ilk sorunun çözümünden bir süre sonra, bu motorun ticari seri üretimine geçilmesini engelleyen bir ikinci problem ortaya çıktı. Bu da motorun yağ yakması ve beyaz kalın duman atmasıydı. Problemin sebebi yetersiz contalanmadan kaynaklanmaktaydı. Nippon Piston Ring şirketi ve Nippon Oil Seal şirketi ile Mazda’nın ortak çalışmaları sonucu sorunu gideren özel bir yağ geliştirildi.

2.4. Çift Rotorludan Çok Rotorluya Geçiş

1960 ların ilk yıllarında, döner motorun buluşunun başlangıç evresinde, Mazda 3 tip döner motor dizayn etti: Bunlar 2 rotorlu, 3 rotorlu ve 4 rotorluydu. NSU tarafından bitirilen ve prototip olan tek rotorlu versiyon yüksek hızlarda sarsıntısız çalışabilirken, düşük hızda dengesizlik  eğilimi gösterebiliyor ve vibrasyonlarla tork kayıplarına neden olabiliyordu. Bu, tek rotorlu motorların, yüksek tork iniş-çıkışları belli başlı karakteristik özelliğinin oluşması için yeterliydi. Mazda daha sonra 6 silindirli-4 zamanlı motorla aynı tork eğrisini veren 2 rotorlu motorun geliştirilmesine gitti. Bu döner motor devri sarsıntısızlaştırmanın önemini arttırdı.  İlk iki rotorlu test  motoru olan L8A tipi 399 cc hacimli motor Mazda’nın orijinal dizaynıydı ve  prototip bir spor araba olan L404A ( Cosmo Sport ‘un ilk prototipi) ya monte edildi. Bu araba sadece döner motor için üretilmişti ve test sürüşleri hemen artından başladı. Aralık 1964′te diğer 2 rotorlu test motoru olan 3820 (491cc hacimli ) dizayn edildi ve bunlar kısa bir sürede seri bir üretim olan L10A’ya dönüştüler. Daha sonra döner motorun yüksek potansiyeli sayesinde Mazda yüksek ithal ve özel, lüks makine ekipmanları yatırımını yaptı. Bu sayede 3 ve 4 rotorlu versiyonlarının içinde bulunduğu çok rotorlu döner motorların 3lü üreticisi konumuna geldi. Bu prototipler, ortadan motorlu prototip spor otomobile kuruldu ve Mazda R16a’nın test sürüşleri başladı. Bu test turları yüksek hızda Miyoshi Kanıtlama Merkezinde 1965 yılında tamamlandı. Bu testlerin yapıldığı yer o zamanın Asya’daki en muhteşem test yeriydi. 30 Mayıs 1967′ de Mazda, dünyanın ilk 2 rotorlu döner motorlu aracı olan Cosmo Sport ‘u satmaya  başladı. Bu araç 491 cc hacminde ve 110 beygir gücündeki 10A tipi bir motora sahipti. Bu motor pyrografit ile yapılmış yeni contalarla, yüksek dayanıklılığı olan carbon metali gövdesiyle ve aliminyum sinterleme yöntemiyle oluşturulmuştu. Bu sayede motor 1000 saat sürelik testten geçti Artından 100.000 km test sürüşü sonucu sadece ince ufak çizikler oluşmuştu yatakta. Cosmo Sport 6 yıl içinde yapılan test sürüşlerinde 3 milyon km yi geride bırakmıştı. Modern çizgileri,  süper sürüş performansı ile dünyada yeni bir çığır açmıştı.

2.5. Düşük Emisyonlu Döner Motorların Gelişimi

Çift rotorlu morot olan tip 10A nın 1967 de seri üretime geçmesiyle Mazda uygulamalarını Cosmo Sport ile sınırlandırmadı. Ve bu motoru diğer sedan ve coupe modellerinde de uygulamaya geçerek daha geniş hacimde  üretime girdi.Böylelikle daha çok müşteri çelebilecekti. Mazda ayrıca döner  motorlu araçlarını dünya pazarına da sürmeyi planlıyordu. 1970 te en katı otomobil emisyon standardı olan Amerika’ya ithal etmeye başladı. 1966 da Mazda egzost emisyonlarını azaltma çalışmalarına daha önceki çalışmalarına ek olarak  başladı. Muadili bir motorla kıyaslandığında döner motoru daha düşük NOx fakat daha fazla HC (Hidrokarbon) verme eğilimindeydi. Otomobil emisyon standartlarını sağlayabilmek için Mazda ideal bir katalitik sistemin gelişmesine yardımcı olmuştur. Ve araçlarında bu termal reaktörü kullanmaya başladı. Termal reaktör Hidrokarbonu yakıp HC emisyonlarını azaltan bir cihazdı. Bu termal reaktör Amerikaya ithal edilen araçlarda da kullanıldı ( model R100) ve o senedeki emisyon standartlarını sağladı. Sonradan diğer otomobil üreticileri bu emisyon standartlarını uymaya razı olamadılar. 1973 te Mazdanın döner motoru U.S. Epa Muskie Act testini geçmiştir.

2.6. Phoenix Projesi

1970′lerde Dünya uluslar arası politik ilişkilerde fırtınalı bir döneme girmişti. Birçok gelişen ulus her nasılsa kendi petrol rezervlerini kullanarak önemli ve güçlü bir kişiliğe bürünüyorlardı. Petrol krizleri bu politik dalaşmaların sonucudur. Çoğu orta-doğu petrol üreticisi  ülkeler zaman içinde kendi ihraç petrollerini kısıtlayarak dünya petrol fiyatlarının artmasına sebep olmuşlardır. Otomobil üreticileri bu olaylara dayanaraktan yakıt tasarufu sağlayan araçların seri üretimine geçtiler. Bu rotary motorun kesin kurtulmasını sağlayacak bir yoldu. Mazda döner motorlarının yakıt tüketimini düşürmek için yaptığı çalışmalara phoenix projesi adını verdi. Ve bu proje araştırmalarının ilk senesinde yüzde 20 ve ikinci senede yüzde 40 yakıt ekonomisi sağlamayı başardı. Phoenix projesinin başarısı 1978 spor Savana RX-7 ye de yansıdı. Daha sonra motor gelişmelerinin temelleri olan reaksiyon tip egzost manifoldu, yüksek enerjili ateşleme sistemi, iki kademeli katalitik konvertör başarıyla geliştirildi.

Etiketler: araba markaları, araba motorları, araba tamircileri, gemi motorları, Motor, Motor Arızaları, motor teknolojileri, motorsiklet motorları, otomobil arge, otomobil bakımı, otomobil modifiye, otomobil motorları, otomobil parçaları, son teknolojiler, tuning yapmak, Yeni Teknolojiler