Techniek: wat je moet weten over wankelmotoren

Auteur: , 62 Reacties

Nu Mazda het concept na jaren wikken en wegen tóch weer heeft afgestoft, vonden we het wel een mooi moment voor een stukkie verdieping.

Techniek! Wat je moet weten over wankelmotoren

Jullie ook? Fijn zo. De wankelmotor onderscheidt zich op heel veel fronten van de conventionele verbrandingsmotor die we al eens uitgebreid hebben uitgelicht. Zo zijn de zuigers driehoekig en draaien ze rond, maar we lopen niet op de zaken vooruit.

De wankelmotor

De werking

Het aantal slagen in de wankelmotor, komt overeen met dat van de conventionele verbrandingsmotor. We hebben dus een inlaatslag, een compressieslag, een arbeidsslag en een uitlaatslag. Voor een korte omschrijving heb ik even een stukje uit het eerdergenoemde artikel gecopy-paste.

Inlaatslag, de zuiger gaat omlaag en het brandbare mengsel van benzine en lucht wordt de verbrandingskamer in gezogen,
Compressieslag, de zuiger komt omhoog en drukt het mengsel samen,
Arbeidsslag, de bougie(s) geven een vonk, de zuiger wordt met kracht naar beneden gedrukt,
Uitlaatslag, de uitlaatklep opent zich en het mengsel wordt door de zuiger naar boven en dus naar buiten gedrukt.

Het principe van een samengedrukt mengsel bestaande uit lucht en brandstof blijft ook in wankelmotoren overeind. Bougies zorgen voor een vonkje zodat het mengsel ontbrandt en uitzet, waardoor de zuiger in beweging wordt gebracht. Vervolgens worden uitlaatgassen weer de verbrandingskamer uit gewerkt.

Check hieronder de uiterlijke verschillen tussen de zuigermotor en de wankelmotor:

Zuigermotor vs wankelmotor

Onderstaand gifje geeft aan hoe de driehoekige zuiger in de wankelmotor precies beweegt.

wankelmotor

Bij de gewone zuigermotor vinden alle vier de slagen in dezelfde verbrandingskamer plaats. Bij de wankelmotor echter niet. Door de driehoekige vorm van de zuiger en door de route die deze aflegt, vindt elke slag op een andere plek plaats. Dat lijkt in theorie leuk, maar het is cruciaal voor de werking van de wankelmotor.

In de gewone motor moeten de slagen in één cilinder steeds op elkaar ‘wachten’. er is immers maar één verbrandingskamer waar the magic happens. Bij de wankelmotor is dat niet het geval, want de driehoekige vorm van de zuiger schept steeds drie aparte ruimten. Zodoende kunnen alle vier de slagen dus tegelijkertijd plaatsvinden en dat is precies de reden waarom deze techniek bij een beperkt slagvolume voor relatief hoge vermogens zorgt. De gewone verbrandingsmotor levert in één cilnder elke vier slagen één arbeidsslag die voor de power zorgt, maar bij een wankelmotor vinden continu arbeidsslagen plaats per zuiger.

Merk in bovenstaand gifje eveneens op dat de zuiger van binnen getand is, evenals de krukas. Afhankelijk van de verhouding tussen het aantal tanden draait de krukas enkele keren rond per rotatie van de zuiger zelf.

De slagen nog een keer schematisch weergegeven, voor de extra bonus:

Wankelmotor slagen

Het slagvolume

Hoe het slagvolume van wankelmotoren precies wordt berekend? Wel, de inhoud is eigenlijk het verschil tussen de maximuminhoud en de minimuminhoud van de verbrandingskamer (die dus variabel is, want de zuiger draait rond). Deze wordt vervolgens vermenigvuldigd met het aantal zuigers en klaar is Kees. De Mazda RX-8 (rijtest) komt zodoende op een cilinderinhoud van 1.308 cc, maar levert dan wel weer een forse 231 pk bij 211 Nm.

Mazda RX-8

Voor- en nadelen

Dat de techniek allesbehalve perfect werkt is geen geheim, maar er zitten ook voordelen aan. Door de opbouw zijn de buitenmaten van wankelmotoren zeer bescheiden ten opzichte van de gewone zuigermotor. De ontwerpvrijheden die dat biedt zijn evident. Ook hebben wankelmotoren een vrij vlakke koppelkromme. Dat de motor vrij weinig bewegende delen bevat, betekent bovendien dat de techniek an sich minder complex is.

Nadelen zijn er natuurlijk ook. De hoeken van de driehoekige zuigers zijn steeds verantwoordelijk voor de afdichting van de verschillende kamers en zijn aan slijtage onderhevig. Zodoende kan bijvoorbeeld onverbrand mengsel de uitlaat uit worden gejaagd en daar is het milieu niet bij gebaat. Een nog groter nadeel is het relatief hoge brandstofverbruik. Zo zou de motor van de Mazda RX-8 ongeveer evenveel brandstof verstoken als een fikse V8. Ook zorgt de broodnodige extra smering ervoor dat relatief veel olie in de verbrandingskamer terechtkomt. Da’s minder gunstig voor zowel uitstoot als olieverbruik.

Mazda RX-Vision

Tot zover

Hopelijk geeft bovenstaand artikel een indruk van de werking van deze bijzondere techniek. Binnenkort krijgt het verhaal ongetwijfeld een mooi vervolg in de vorm van een productieauto op basis van de brute Mazda RX-Vision. Wij kunnen niet wachten.



62 reacties

Het is bijna vakantie in Italie, net voor de vakantie hebben ze nog een voordeelactie, kijken HIER!
Het is dus een 3 tact motor.
@maxpower: nee, 4-takt
@maxpower: in theorie wel
@maxpower: Als je het zo wil bekijken is het eigenlijk een 1/3e takt motor. ipv 1 arbeidsslag per 4 omwentelingen is het hier 3 arbeidsslagen per 1 omwenteling…
-edit: dank u, is inmiddels gefixt-
@redbullinjector: En dat bij 211 Nm!
@willempjuh: toeren maken wordt geadviseerd!
@bikevscar: hoge toeren
@bikevscar: nee, veel toeren
Zo, is dat ook eindelijk duidelijk. Bedankt jongens!
Leuk stukje weer!
Ik heb altijd al een zwak gehad voor wankelmotoren.
Ik hoop dat ze ooit ook grootschalig worden toegepast
@agera: bij de rx8 he. Was grootschalig
@agera: Hoe charmant de technologie ook mag wezen, wankelmotoren zijn gewoon te inefficiënt en onderhoudsgevoelig om toegepast te worden in wagens voor de massa.
Thanks voor de les :)
Heerlijk leesvoer zo in het weekend. Top!
Mooie les weer. Ik wist de basis wel, maar dit maakt het wel weer even duidelijker. Het vermogen is zeker voor een kleine motor inhoud top, al houd het koppel TOV de pk’s niet over. Een voordeel is de koppelkromme natuurlijk.

Rest mij nog een vraag, heeft drukvulling nut bij een rotatie motor?
@dutchdriftking: tik “rotery power” in op YouTube en geniet ;)
@dutchdriftking: Ik neem aan dat je een turbo bedoelt? Door een hogere druk verbetert de vullingsgraad en dus een beter rendement. Dat is dus niet anders dan bij normale motoren.
Het staat mijn bij dat ik ergens gelezen heb dat het een SkyActive Wankel motor wordt.
Nu heb ik geen idee waar SkyActive voor staat, maar dat terzijde.
@HZW: SkyActive is simpelweg de naam van Mazda’s in 2011 geïntroduceerde nieuwe motorengeneratie, vergelijkbaar met termen als EcoBoost of Bluemotion. In Jip en Janneketaal: hol marketinggelul ;)
@HZW: Skyactiv is een naam die ze bij mazda hebben verzonnen voor motoren met een hele hoge compressieverhouding.
@quadturbocuore: of met juist een heel lage compressieverhouding. De skyactive diesel heeft bijvoorbeeld een Veel lagere compressie dan normaal
@quadturbocuore: Niet alleen dat, tot de Skyactiv-technologie behoort ook de auto zo licht mogelijk maken met behulp van lichtere materialen
@mauritsh: Misschien ook even erbij zetten vanwaar de naam Wankelmotor? Genoemd naar de uitvinder, de Duitser Felix Wankel.
@SimonMc: en ook dat nsu ermee begon. (Opgegaan in Audi)
@xiran: En dan ook de wankelhelicopter van Comotor benoemen. Natuurlijk de fragiele wankelcitroens GS Birotor en de M35 mogen niet ontbreken.
@pallas: En de eerste generatie A-klasse, die begon te wankelen bij de elandenproef
Ik weet alleen dat alle Mazda RX8 motors na 100.000km een revisie nodig hebben (incl. die van mij moeder) . Nooit meer een wankelmotor.
@thomasthomas:

Behalve dat een revisie bij een wankelmotor vele malen simpeler is als bij een zuigermotor. Het nadeel is alleen dat er weinig ervaring is met wankelmotoren. Dus bij veel garages is het lastig vertoeven.
@timberleek: als ik zeg wat het koste bij de Mazda dealer schrik je je rot. Dus laten we dat stuk maar overslaan.
via Android app
@thomasthomas: Nu ben ik toch wel benieuwd..
Leuke verdieping. Ik zou zó graag een RX-8 voor erbij willen, maar ik durf simpelweg niet…
Hoeveel van die wankelschijven zitten er eigenlijk in zo’n rx8, maar 1 of 4?
@henkhupelschoten: alle Mazda’s hebben er twee met uitzondering van de Eunos Cosmo die ook met een drie rotars te koop was.

Vier rotaries zijn er amper, een aantal uit Mazda race auto’s en wat zelfgemaakte door specialisten. Er is ook een Nederlander bezig met een RX7 met vier rotars.
@reistje: die rx7 van mad Mike (drifterdude) heeft die geen vier rotors?
@reistje: ik heb ook ooit eens een filmpje gezien van een dude die een zeldzame rx7 had met 3 rotors
@redneckdarian: in Australië rijd een rx4 met 6 rotors. En er is er een met 12 rotors. Ik dacht in rusland. Wankelmotoren worden ook gebruikt in powerboten. Mooi aan die wankelmotoren is, dat het in principe duplo is. Je kan blijven stapelen.
@sleepyj: het lijkt me nogal een uitdaging om zo’n 12 cilinder koel te houden. Maar wat zal dat ontzettend gaaf klinken!
Mooi spul; WD legt het ook uit: http://youtu.be/tjJxrf-dPWE
Ik heb een paar keer mogen rijden met oa een 1st gen RX-7 en de 231pk variant van de RX-8. Erg gaaf om een keer in te sturen. Vooral de RX-8 was wel een ervaring. 9k rpm is echt verslavend. Lekker geluid ook!!
@E34M5Touring: nou heb ik eens gelezen dat je nogal een potige kerel bent, maar honda heeft een aantal 250cc motorfietsen gebouwd die meer dan het dubbele aan toeren draaien. Voor de niet hele grote mensen onder ons is dat wel erg gaaf spul.
Braahp braahp.. :) :) :)
Beetje hardleers daar. Ze hadden beter een 100% elektro power coupe kunnen ontwerpen
@fit4fun: ga je mond spoelen, met punaises
Komt ook nog bij dat wankel motoren perfect samen gaan met een turbo. Er is geen onderbreking van de luchtstroom zoals het geval is een motor met kleppen.

Ja elke 100.000km moeten de seals vervangen worden, maar buiten dat heb je er weinig onderhoud aan. Enige nadeel is het hogere verbruik in olie en benzine.
@bottestudent: Leuk weetje: Wankel motoren doen hun intrede in hybride auto’s als generator. Compact, licht, weinig onderhoud en verbruik valt ook mee omdat hij op ideale toerentallen kan draaien.
@bottestudent: waarom kan een wankel beter op het ideale toerental draaien als een conventionele motor? Als je het toch als generator in gaat zetten kan alles immers ideaal draaien.

Daarbij is de wankelmotor in theorie zeer efficiënt maar hebben ze die efficiëntie in de praktijk nog niet kunnen halen. Eigenlijk is de motor dus voornamelijk geschikt voor een toepassing waar een lichte compacte motor met veel vermogen nodig is. Niet waar maximale efficiëntie het doel is.
@lekbak: Een wankel motor is niet efficiënter dan een conventionele motor. Hij is wel lichter, compacter en onderhoudsvrijer. Is een afweging die je maakt als fabrikant
Ik zit met smart te wachten op de voltooiing van dit briljante projectje:
http://www.skylineclub.nl/showthread.php?14748-RE-Furb-nl-RX-4-project
Leuk om te volgen.
Een wankelmotor heeft als eigenschap niet optimaal te verbranden. Hierdoor is de kans dat er koolstof opbouwt best groot. Een wankelmotor is daardoor ook niet (zo) geschikt voor filekilometers of als boodschappen autootje. Om deze reden raadt men ook aan om minimaal 1x per rit de toerenbegrenzer aan te tikken.
@db87: dat match ik dan weer niet met het leuke weetje van @bottestudent
@danmar: Als generator kan de motor op elke willekeurig toerental draaien. Zeg 4k rpm constant. (Dus ook als je stil staat). Hier door heb je daar geen last van.
Grootste probleem van Wankel is eigenlijk het feit dat die eerste NSU-tjes de Spider ’s werelds eerste productie wagern met een Wankel motor niet zoveel schade aan het Wankel imago hebben gebracht
http://www.brochuremuseum.nl/autofolders/nsu/nsuwankelspider1964fold/nsuwankelspider1964nl05.jpg
Dat waren hele dure sportwagentjes en werden jammer genoeg weinig verkocht !

De echte ellende voor NSU begon met de NSU R0 80, voor mijzelf nog steeds het Duitse equivalent van de Citroën DS en een wagen die, net als zijn Franse tegenhanger werd geplaagd door storingen omdat men de techniek nog niet onder de knie had.
Motoren die olie zopen en rotors die op de punten afbrokkelden.
R0 80 rijders groetten elkaar door vingers op te steken hoeveel motoren ze hadden vernieuwd.
NSU kon de garantie claims nauwelijks dragen en hoewel latere versies van de Wankel motor betrouwbaar werden was het kwaad qua reputatie al geschied.
Standaard Fuchs velgen op de R0 80, het mocht niet meer baten en NSU werd opgenomen in AUDI -NSU als stiefkind in het VAG concern.

http://www.carstyling.ru/resources/classic/1967_77_NSU_Ro_80_01.jpg

Helaas werd NSU er zachtjes doodgemaakt terwijl Audi, dat gewoon oubollige auto’s maakte de overhand kreeg

De laatste NSU stuiptrrekking is gelijk de eerste moderne Volkswagen geworden : de K70

http://www.favcars.com/volkswagen-k70-typ-48-1971-75-photos-94550.htm


Tot mijn vreugde zie ik de laatste jaren een waardering voor de R0 80 komen, ze worden gelukkig duurder, iets wat deze interessante wagen gewoon verdient.
Me heeft er altijd nog eentje willen hebben, geel, oranje of zilvergrijs met schuifdak en Fuchsen !
Ow ze hadden een half automatische versnelling bak met drie versnellingen !

Schöne Grussen !
@desjonnies: Daar ben je te negatief over Audi. Heel het huidige Audi design komt van die Ro80. De torpedolijn op de flank, de proporties van de raampartijen allemaal overgenomen. NSU is het beste wat Audi is overkomen, daar hebben ze hun hele succes op gebouwd.
eigenlijk is het een 4 takt met 2 takt eigenschappen.

Het olieverbruik situeert zich erin dat de kamers/housings continu moeten gesmeerd worden omdat in het Wankelprincipe deze verband wordt. Bij een Ottomotor zorgen de oliekeerringen dat motorolie weer naar beneden wordt geschraapt en dus herbruikt. Maw. de Wankelmotor spuit olie vanuit het carter in de verbrandingskamer om daar verbrand te worden.

Daarom dat er steeds aangeraden werd om minerale motorolie te gebruiken ipv half/synthetisch.Vandaag de dag is dat achterhaald.

Tweede probleem is het (zelf)onderhoud. er is door Mazda geopperd geweest om een extra olietankje in de motorruimte te plaatsen met aparte smeerolie. Men achtte dit niet goed door het extra onderhoudspunt voor eigenaars met weinig tot geen technische kennis.
In het aftermarket milieu zijn hiervoor aparte adaptors ontwikkeld waardoor je met pure 2 takt olie je housings kan smeren en de motorolie netjes in het carter blijft.
Door het gebruik van 2 takt olie (die ontwikkeld is om te verbranden, worden de problemen van zowel milieu als onderhoud sterk terug gedrongen.

Optimale verbranding kan wel bereikt worden bij Wankelmotoren maar dat ligt in handen van motortuners. Zoals je zit op de tekening heeft de wankel 2 bougies per kamer. Een ‘leading’ en een ‘trailing. Eentje zet de verbranding in gang, waarbij de 2de de verbranding vervolledigt. De tijd die er tussen beide vonken is, is aanpasbaar als deel van de ‘tuning’. Hiermee kan je verbranding sterk beinvloeden (en ook het vermogen)
@neal: tof dat je een en ander (de tweede bougie in het bijzonder) toelicht, dank!
Ik heb in 2005 een maandje een zwarte RX-8 HP gehad.Misschien was ie een tikkeltje te duur,maar wat een ondergewaarde auto was dat zeg.
Mooi mechanisme blijft het. Jammer dat het zo slijtage gevoelig is. Misschien hadden ze meer moeten investeren in onderzoeken om hem te verbeter. Maar wie weet is dat nu wel het geval? We zullen zien.
In mijn hoofd heb ik tijd geld en twee rechter handen. In mijn hoofd wil ik nog eens een 13b met een 140-150 pk in een Suzuki Cappuccino stoppen.

Geef een reactie:

Je moet ingelogd zijn om reacties te posten, registreren kan HIER (ook via Facebook).