Wankel, The Rotary Engine

Mesin wankel atau disebut juga mesin rotary adalah mesin pembakaran dalam yang digerakkan oleh tekanan yang dihasilkan oleh pembakaran diubah menjadi gerakan berputar pada rotor yang menggerakkan sumbu.

Mesin ini dikembangkan oleh insinyur Jerman Felix Wankel. Dia memulai penelitiannya pada awal tahun 1950an di NSU Motorenwerke AG (NSU) dan prototypenya yang bisa bekerja pada tahun 1957. NSU selanjutnya melisensikan konsepnya kepada beberapa perusahaan lain di seantero dunia untuk memperbaiki konsepnya.
Karena mesin wankel sangat kompak, ringan, mesin ini banyak digunakan pada berbagai kendaraan dan peralatan seperti pada mobil balap, pesawat terbang, go-kart, speed boat.




Seperti namanya, mesin ini memiliki ciri kerja dalam pembakaran dengan cara berputar atau berotasi. Dimana pistonnya berbentuk seperti segitiga dan merangkap sebagai ruang bakar pula. Dan dengan begitu cara kerjanya menjadi berbeda dengan mesin silinder biasa yang bergerak secara vertikal atau horisontal.

Salah satu keunggulan mesin rotary adalah bentuknya kompak dan sanggup menghasilkan tenaga yang cukup besar meski menggunakan kapasitas mesin yang terbilang kecil.

Pada awal hadirnya mesin Wankel ini, banyak pabrikan otomotif dunia yang menggunakannya seperti GM, Mercedes-Benz, Mazda, Rolls Royce dsb. Namun diantara semua pabrikan saat ini hanya tinggal pabrikan Mazda saja yang serius mengembangkan mesin legendaris rotary ini.

Pada bulan Mei 1967, Mazda meluncurkan mobil sport dua kursi dengan mesin rotary pertamanya yang diberi nama Cosmo Sports. Seiring berjalannya waktu, Mazda terus mengembangkan teknologi ini dan membenamkannya dalam rangkaian mobil sport keluaraga RX series, seperti RX-2 Capella (1970), Savanna RX-7 (1978) dan All New Mazda Savanna RX-7 (1985).

Namun, pencapaian titik puncak teknologi mesin rotary dalam dunia motorsport baru diraih oleh Mazda melalui mobil balap 787B yang berhasil memenangkan lomba Le Mans 24 jam. Hingga saat ini, 787B masih memegang rekor sebagai mobil balap bermesin rotary tercepat.

Pada bulan Desember 1991, Mazda memperkenalkan generasi mobil sport All New Mazda RX-7 (Anfini) dan dari berjalannya waktu, Mazda kembali mengumumkan varian terbaru dari jajaran mobil sport terbaru Maret 2008 dengan mesin rotary RENESIS yaitu RX-8 versi facelift dan berhasil memenangkan penghargaan International Engine of the Year.

Namun banyak pabrikan yang melepas generasi mesin ini dikarenakan mesin ini dianggap sebagai mesin yang boros bahan bakar, boros oli mesin dan yang menjadi acuan mengapa produksi mobil generasi terakhir Mazda RX-8 Spirit R harus selesai pada 22 Juni kemarin adalah karena emisi gas buang CO2 mesin ini masih tinggi.

Sedangkan dalam kenyataan pada saat ini adalah pabrikan otomotif dunia semakin berlomba untuk bisa menghasilkan kadar gas buang CO2 yang dihasilkan mesin bakar kendaraan sekecil mungkin bahkan mencapai level zero emisi. Bahkan pabrikan Mazda sendiri telah mengembangkan sebuah teknologi mesin Skyactiv yang terbukti sanggup menghasilkan emisi gas buang yang rendah.

Sejarah

Felix Wankel adalah seorang ilmuwan Jerman yang, sebagai dongeng mengatakan, bermimpi pada tahun 1919. Penemu tujuh belas tahun-angan mengemudi mobil ciptaan sendiri, yang katanya teman-teman adalah “setengah-turbin, setengah-reciprocating.” Terganggu oleh pekerjaannya untuk usaha perang Jerman, tidak sampai tahun 1954 yang pertama diuji Wankel motornya.Sembilan tahun kemudian, produsen Jerman NSU mengungkapkan Wankel Spider dengan versi produksi mesin semua-baru, yang mampu berputar 50-hp mendorong mobil ke kecepatan tertinggi 93 mph.

langkah berikutnya NSU’s menyodorkan Wankel ke arus utama, yang pada gilirannya mendorong NSU terhadap usang. Ro80 itu sedan ramping didukung oleh mesin 115-hp twin-rotor yang memulai debutnya pada tahun 1967 dan memenangkan cepat Internasional “Car of the Year” penghargaan.Itu sebelum publik mulai mengemudi mereka, yang mana masalah-masalah Ro80 mulai. Banyak model awal menderita dari keausan berlebihan dan beberapa mesin perlu diganti dalam 30.000 mil pertama. NSU tidak hidup lebih lama dari reputasi miskin yang dihasilkan dari masalah, dan Audi menyerap mobil gagal di tahun 1970-an.
Salah satu masalah terbesar NSU dikenal secara internal di Mazda sebagai “tanda kuku setan.” Ini “tanda paku” sebenarnya obrolan goresan pada rotor perumahan disebabkan oleh getaran dalam segel apeks rotor itu. Masalah tersebut, bersama dengan jumlah berlebihan minyak bocor ke ruang pembakaran, ditangani dengan Mazda melalui pengembangan dari segel yang lebih baik, dan meluncurkan Mazda Cosmo Sport pada tahun 1967, tahun yang sama yang Ro80 NSU itu keluar.The Mazdas Namun, tidak istirahat – dan 41 tahun kemudian perusahaan ini masih memproduksi impian masa kanak-kanak Wankel’s.

Putaran itu mungkin tampak rumit dan asing bagi mereka yang telah bekerja sama dengan piston seluruh hidup mereka, tetapi desain Wankel itu sebenarnya jauh lebih sederhana daripada bahkan inline berteknologi rendah-empat. Tidak ada piston, tidak ada batang yang menghubungkan, tidak ada camshaft, tidak ada katup, tidak ada lifters, dan tidak ada sabuk waktu untuk istirahat. Itu berarti ada sebuah mesin yang kedua yang lebih kecil dan lebih ringan daripada mesin piston dengan output yang sebanding. Mazda RX-8, misalnya, membuat 232 hp dan 159 lb-ft torsi dari mesin menggantikan dual-rotor hanya 1,3 liter. 

Crack bahwa blok terbuka dan Anda akan melihat perumahan berbentuk oval yang masing-masing memegang rotor, dengan sisi panjang dari oval dihancurkan in sehingga mereka datar, menciptakan bentuk yang dikenal sebagai epitrochoid. (Sebuah penyelidikan di Kantor Paten situs AS mengungkapkan bahwa Wankel mencoba berbagai geometri mesin, termasuk perumahan tiga-lobed aneh dengan rotor berbentuk persegi sisinya.) Pada salah satu flat yang tinggal intake dan exhaust port. The rotor berbentuk segitiga berputar, awal siklus-stroke pembakaran empat dengan gambar udara dan bahan bakar di melalui port asupan
Dari sana, rotor terus berputar sampai sisi segitiga adalah menghancurkan dinding panjang kebalikan dari perumahan. Pada titik ini, campuran udara dan bahan bakar dikompresi sepenuhnya dan dua sparkplugs di dinding terbakar, berputar rotor melalui stroke kekuasaan dan ke dalam siklus pembuangan. bahan bakar dinyalakan kembali bergerak keluar dari perumahan tersebut melalui buang pelabuhan di dinding yang sama dengan port intake.

Sementara itu, orbit rotor berputar sebuah poros pusat, yang pada pertukaran mengirimkan gerakan melalui transmisi dan driveshaft ke roda. Visualisasikan proses dan Anda akan menyadari bahwa lebih banyak terjadi dari pikiran pertama. Rotor itu bentuk tiga sisi berarti bahwa untuk setiap putaran penuh salah satu ujung rotor, tiga putaran dari poros.

Apa semua yang bicara culun berarti driver Anda dapat dipecah menjadi dua keunggulan utama: Yang pertama adalah bahwa mesin rotari tidak lebih banyak dengan sedikit. Karena di luar rotor berputar sekali untuk setiap tiga kali berputar poros output, mesin menyediakan kecepatan tinggi roda-ke-rasio kecepatan mesin, yang juga membantu rotary bertahan lebih lama. Yang kedua adalah halus. Tidak seperti berhenti-dan-pergi, gerakan up-dan-down dari mesin piston, sebuah rotary hanya berputar di satu arah. Akibatnya, insinyur tidak harus berjuang melawan sebuah chassis yang ingin mengguncang bolak-balik di siaga. Mereka juga tidak harus berjuang melawan sebuah mendengung, mesin kasar pada kecepatan tinggi yang konstan, sebagai rotary adalah kaca-mulus di jalan raya berkendara. Tanpa semua perangkat keras tambahan dari mesin reciprocating, rotary juga bisa berputar lebih cepat – sebuah Mazda-transmisi manual-dilengkapi RX-8 redlines pada rpm 9.000 mengesankan.
Tapi kemudian ada kekurangan. Kembali di dunia piston, mesin 1,3 liter hampir pasti akan menyamakan untuk ekonomi bahan bakar Prius-menantang di mobil sport ringan seperti RX-8. Tapi siklus pembakaran rotari adalah intrinsik kurang efisien daripada mesin piston, dan rasio kompresi lebih rendah (RX-8 berjalan pada 10.0:1), yang berarti bahwa ekonomi bahan bakar dan emisi output keduanya menderita. RX-8 mencapai rating EPA 16/22 mpg hanya.

Jika Anda bertanya-tanya mengapa mesin ini telah ditemukan lebih sukses dalam olahraga daripada mobil SUV, itu karena kurangnya rotary torsi low-end. Jadi, sementara mereka yang mencemoohkan di arena pacuan kuda, seorang Wankel tidak melakukannya dengan baik dengan beban berat penumpang atau saat menyatakan status alpha-pria di stoplights. Selain itu, segel puncak rotor masih rentan terhadap kebocoran minyak lebih dari cincin piston tradisional, dan banyak pemilik mengeluh tentang mulai masalah pada temperatur di bawah titik beku.

Namun, Mazda telah tidak menyerah pada ide Wankel dan terus melihat ke arah masa depan berputar di dunia tumbuh lebih peduli tentang efisiensi dan emisi. Cara paling sederhana untuk mengatasi dua masalah adalah untuk membunuh dengan bensin sama sekali, dan itulah yang Mazda telah dilakukan. Di Jepang, Mazda telah menyewa sebuah armada tes kecil hidrogen RX-8 kepada pelanggan untuk tujuan evaluasi dunia nyata. Model ini hanya memproduksi 107 hp dan memiliki jangkauan hanya 60 mil di tangki hidrogen, tetapi dapat dikonversi kembali ke bensin dengan flip sederhana switch. Hanya waktu yang akan memberitahukan apakah Wankel – atau hidrogen dalam hal ini – memiliki tempat dalam waktu otomotif, tapi sudah lama, gila perjalanan sejauh ini.

Prinsip Kerja

Prinsip kerja mesin rotary dan mesin 4 langkah piston tidak jauh berbeda, karena terdiri dari empat proses yaitu langkah hisap (intake), kompresi (compresion), pembakaran (combustion), dan pembuangan (exhaust). Yang berbeda adalah komponen penggeraknya, yaitu rotor berbentuk oval. Rotor ini membagi ruangan silinder menjadi 3 bagian.

Konstruksi mesin rotary lebih sederhana dibanding mesin piston. Komponen utama mesin rotary adalah roda gila, rotor belakang, rotor depan, bobot penyeimbang, dan poros eksentris. Antara ujung rotor dengan dinding silinder dilapisi dengan sil khusus yang disebut apex. Komponen inilah yang menjadi pembatas antara satu ruang silinder dengan yang lainnya. Bandingkan dengan model mesin 4 langkah piston yang memiliki banyak komponen seperti piston, ring piston, timing chain, gigi sproket, poros kem, katup, pelatuk katup, per katup dan lainnya. Itulah mengapa mesin rotary disebut mesin kompak dan bersuara halus.

Proses kerjanya secara sederhana adalah rotor segitiga bekerja memutari bagian rumah silinder. Rotor berputar dan menggerakan poros yang disebut poros eksentris. Semua komponen diletakan dengan pola yang sejajar. Berbeda dengan piston yang vertikal dan horisontal dalam menggerakan engkolnya.

Diawali dari langkah hisap yang memasukan bahan bakar ke dalam ruang silinder. Seiring dengan pergerakan rotor melewati intake port, volume dalam ruangan bertambah besar sehingga menarik masuk campuran udara dan bahan bakar. Setelah melewati intake port, ruangan tersebut ditutup oleh seal rotor (apex) dan langkah kompresi pun dimulai.

Rotor berputar 90 derajad melakukan kompresi, kemudian masuk ke masa pengapian busi, untuk melakukan proses pembakaran campuran udara dan bahan bakar. Dalam proses pembakaran, mesin rotary memakai 2 busi yang menyala secara berurutan. Ketika busi membakar campuran udara dan bahan bakar, maka terjadi tekanan besar yang mendorong rotor untuk terus bergerak.

Tekanan ini bergerak 90 derajad yang membuat ruangan pembakaran menjadi besar. Pembakaran terus berlangsung hingga mendorong rotor menuju ruangan pembuangan dan menciptakan tenaga. Puncaknya adalah rotor meninggalkan port exhaust atau lubang pembuangan. Karena rotor berbentuk segitiga maka dalam satu putaran rotor akan tercipta 3 kali prosedur pembakaran. Dampaknya tenaga mesin rotary lebih besar dibandingkan mesin piston 4 langkah. Sedangkan mesin piston 4 langkah dalam satu siklus kerjanya hanya menghasilkan satu tenaga.

Sumber : Wikipedia dan berbagai sumber lain

Related Post