artikel

Rekenen met de wankelmotor (2004-01)

Techniek

In het AMT december-nummer van 2004 kwam de Mazda RX-8 met de Renesis-wankelmotor uitgebreid aan bod. Allereerst verbaasde ik mij over het nog steeds erg hoge brandstofverbruik van deze motor. Verder las ik in het artikel: “het gaat om een motor met twee schijven die elk een cilinderinhoud van 654 cm3 hebben, dus 1308 cm3 in totaal.” Ook stond er dat de excenteras driemaal zo snel draait als de rotor. Wilt u mij uitleggen hoe het nu eigenlijk zit met de cilinderinhoud van een Wankelmotor?

Een Wankel draaizuigermotor heeft drie kamers. In elke kamer speelt zich een viertaktproces af (aanzuigen, samenpersen, verbranden, uitlaten) zonder dat er gelijktijdig hetzelfde deel van het viertaktproces plaatsvindt. Omdat de excenteras driemaal zo snel draait als de rotor vindt er één verbranding plaats per omwenteling van de excenteras. Het viertaktproces is mogelijk omdat de kamerinhoud verandert van een minimum tot een maximum, dan weer van een maximum tot een minimum enzovoort. Er zijn dus, net zoals bij een normale slagzuigermotor, vier veranderingen van volume met een bijbehorende fase of takt van het viertaktproces.

Als de excenteras driemaal is rondgedraaid, heeft er in één kamer een volledig viertaktproces plaatsgevonden. Er zijn bij de RX-8 drie kamers en twee rotors, in totaal dus zes kamers. De totale kamerinhoud is dan ook: 6×654=3924 cm3. De vermogensformule luidt: P=pxVxn/C.

Hierin is P het vermogen(kW), p de gemiddelde druk (bar), V de totale cilinder- of kamerinhoud (cm3), n het toerental (t/min) en staat C voor de constante x omrekeningsfaktor (6×100.000).

Bij elk type verbrandingsmotor moeten er systematisch een aantal vragen worden beantwoord voordat we de vermogensformule juist kunnen invullen:

1 Hoe groot is de gemiddelde druk tijdens de verbranding?

2 Welk volume heeft de cilinder of de kamer waarin de verbranding plaats vindt?

3 Hoeveel verschillende cilinders of kamers zijn er?

4 Met welk toerental draait de krukas of excenteras?

5 Hoeveel omwentelingen maakt de krukas of excenteras per verbranding van één cilinder of één kamer?

De Renesis HP Wankelmotor levert 169 kW bij 8200 t/min. Als we dat in de vermogensformule invullen, staat er 169=px3924x8200/Cx6x100.000.

De constante C is voor een Wankel 3, want er vindt één verbranding plaats per drie omwentelingen van de excenteras. We kunnen dus berekenen dat p=9,5 bar, zelfs bij het maximum koppel haalt de motor maar 10,2 bar. Dat is lang niet zo hoog als de moderne viertakt slagzuigermotoren halen, want daarbij komt een p van 12 tot 12,5 bar voor.

Een lage gemiddelde effectieve druk heeft een negatieve invloed op het brandstofverbruik en dat is dus een structureel Wankel-probleem.

Wat bijzonder is, is dat zo’n grote kamerinhoud in zo’n kleine en lichte motor kan worden ondergebracht. Dat is één van de bijzonderheden van een Wankelmotor.

Reageer op dit artikel