MESIN WANKEL

MESIN WANKEL ATAU MESIN ROTARI

Apa itu rotary engine?

Mesin rotary adalah sebuah mesin hasil inovasi dari seorang ahli mesin jerman yang bernama Felix Wankel pada tahun 1924 dimana pada saat  itu mesin rotary di kerjakan pada sebuah laboratorium kecil di jerman(mazda). Mesin rotary merupakan salah satu mesin yang unik karena bentuk dari pada pistonnya adalah berbentuk segitiga. Mesin rotary pertama kali keluar pada tahun 1957(mazda). Mesin ini merupakan mesin yang efisien dalam bentuk serta memiliki tenaga dan torsi yang besar, tetapi meiliki efek samping yaitu boros bahan bakar dan emisi gas buang yang cukup tinggi. Para insinyur mazda sedang berusaha keras untuk mengembangkan mesin rotary agar menjadi lebih efisien dan memiliki tenaga yang lebih besar seperti mesin rotary pada mazda RX-7 yang memiliki tenaga sangat besar pada kelasnya sekitar 280 Hp dengan cc 1300 untuk tipe mesin 13-B dengan rotor kembar.

Sejarah mesin rotary

Mesin rotary dibuat oleh seorang ahli mesin Jerman bernama Dr.Felix Wankel pada tahun 1957(mazda). Reseacrh untuk mesin ini pertama kali dilakukan oleh Dr.Felix Wankel pada tahun 1924, dimana pada saat itu Dr.Felix Wankel berharap mesin ciptaannya akan berguna untuk negaranya, Jerman(mazda). Pertama kali penelitian dilakukan di sebuah laboratorium kecil yang dia dirikan di Jerman. Penelitian itu dia lakukan selama perang dunia ke-2.

Setelah perang dunia ke-2 berakhir Dr. Felix Wankel mendirikan Technical Institut of Engineering study dan melanjutkan penelitiannya tentang mesin rotary. Melihat reseacrh yang dilakukan oleh Dr.Felix Wankel perusahaan motor NSU tertarik untuk mengadopsikan mesin rotary tersebut dan telah memenangkan berbagai kejuaran grandprix di dunia. Mesin ini terbukti kemampuannya dengan diperlihatnkannya bukti bahwa mesin motor dengan kapasitas 50cc dapat melesat hingga kecepatan 192.5 km/jam(mazda), bandingkan dengan motor sekarang, motor masa kini yg dapat melaju hingga medekati 200 km/jam merupakan motor dengan kelas cc yang tergolong jauh lebih besar yaitu dari 150cc-250cc . Dan pada akhirnya mesin rotary yang sesungguhnya lahir pada tahun 1958(mazda1). 

Rotary engine generasi 1

Pada November 1959, NSU secara resmi mengumumkan selesainya mesin rotary Wankel. Sekitar 100 perusahaan di seluruh dunia bergegas untuk mengusulkan rencana untuk tie-up(mazda). Presiden Mazda Tsuneji Matsuda segera melakukan negosiasi dengan pihak NSU melihat potensi yang terdapat pada mesin rotary tersebut. April 1961 kontrak perjanjian telah di sahkan oleh pemerintah Jepang, dan NSU segera membuat tim di dalam mazda untuk menginovasi kembali mesin tersebut. Maslah yang di hadapi dari mesin tersebut adalah adanya jejak goresan pada rumah rotary yang menyebabkan menurunnya ketahanan blok rumah rotary. Dengan adanya masalah tersebut maka pihak perusahan mazda membuat sebuah prototype sendiri dan juga pula membuat divisi khusus untuk mesin ini yang diberi nama divisi RE (Rotary Engine) yang di ketuai oleh Mr. Kenichi Yamamoto serta 47 ahli mesin lainnya. Divisi tersebut menemukan bahwa penyebab adanya bekas goresan pada rumah rotary diakibatkan karena adanya frekuensi alamiah dari rotor tersebut yang menyebabkan terjadinya goresan. Untuk menghilangkan frekuemsi tersebut divisi RE mekukan tindakan untuk membuat lubang pada ujung rotor. Alhasil frekuenssi alamiah rotor pun hilang dan berkas goresan pun hilang. Namun masalah belumlah selesai divisi RE dihadapkan dengan asalah kebocoran oli pada seal rotor, akhirnya erusahaan mazda bekerjasama dengan Nippon piston ring dan Nippon oil seal dengan ini mesin dapat berjalan sempurna(mazda). Dengan ini divisi RE telah berhasil membuat mesin Rotary dengan satu rotor.

MEsin rotary dengan multi rotor

Setalah berhasil mengatasi masalah pada mesin rotary, pada tahun 1960 divisi RE tetap melakukan penelitiannya terhadap masalah mudah matinya mesin pada putaran rendah serta torsi dan juga tidak stabil(mazda). Akibat hal itu Divisi RE melakukan penelitian terhadap 3 buah subjek yakni,  Rotary Engine 2 rotor, Rotary Engine 3 rotor, dan Rotary Engine 4 rotor. May 1967 mesin rotary dengan rotor kembar diproduksi masal oleh perusahaan mazda untuk mobil sport Cosmo dengankode mesin 10A dengan cc kurang lebih mendekati 1000cc yang bertenaga 110 Hp(mazda). Mesin tersebut setara dengan mesin 6 silinder segaris yang mana mesin 6 silinder segaris membutuhkan cc sebesar kurang lebih 3000cc. Perusahaan mazda  juga membuat sebuah mobil supe sport yang bernama R16 dengan mesin rotary berotor 4 yang setara dengan mesin 12 silinder segaris.

Setelah itu mazda kembali  mengembangkan kembali mesin pada persoalan emisi gas buang. Akhirnya dengan namanya project phoenix perusahaan mazda berhasil mengembangkan mesin rotary rendah emisi gas buang yang diberi kode 13B dimana mesin ini memiliki emisi rendah gas buang dan juga irit bahan bakar disbandingan mesin terdahulu yang dipasang pada mobil mazda RX-7 generasi pertama, kemudian mazda menambahkan turbocharger pada mobil tersebut guna meningkatkan torsi pada putaran rendah dan dimodifikasi kembali hingga mencapai kode mesin 13B-REW untuk 2 rotor dan 20B-REW untuk 3 rotor dimana pada mesin tersebut ditambahkan electronic controlling fuel injection guna meningkatkan performa dan konsumsi bahan bakar(mazda).

Mazda RX-7 berhasil mendapatkan tenaga sebesar 280 Hp untuk mesin 13B-REW yang mana merupakan mobil dengan tenaga terbesar di Jepang pada tahun tersebut(mazda). Dan juga mesin 20B-REW yang merupakan mesin dengan tingkatan mesin balap sesungguhnya karena hamper mendekati kemampuan mesin denga silinder 12 buah. Mazda juga membuat mobil dengan nama 787B dengan mesin rotary berotor empat yang mana mesin tersebut setara dengan mesin 16 silinder segaris. Mesin ini merupakan mesin balap sesungguhnya, mobil 787B menjuarai race di sirkuit Le Mans Perancis, ini membuktikan bahwa mesin rotary merupakan mesin tangguh .

Kelebihan dari mesin ini adalah torsi yang besar pada putaran tinggi, tenaga yang besar, serta ukuran mesin yang relative lebih ramping. Namun disamping itu mesin ini memiliki beberapa kekurangan yaitu boros bensin dan serta emisi gas buang yang cukup tinggi untuk standar emisi sekarang yang berlaku di seluruh dunia.

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.

CARA KERJA : 

 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.

ATAU

 -Posisi rotor sisi a merupakan proses langkah hisap, pada langkah hisap campuran udara dan bahan bakar dihisap masuk ke ruang vakum.

-Posisi rotor sisi b awal merupakan proses langkah kompresi, pada langkah ini campuran udara dan bahan bakar dikompresikan, posisi rotor sisi b akhir merupakan proses langkah usaha, pada langkah ini busi membakar campuran udara dan bahan bakar, tekanan tinggi hasil dari pembakaran menghasilkan ledakan dan menimbulkan tenaga untuk menggerakkan rotor. 

-Posisi rotor sisi c merupakan proses langkah pembuangan, pada langkah ini tekanan tinggi hasil pembakaran keluar melalui exhaust port menuju knlapot.

Kalau kalian ingin pakai  mesin ini kalian harus jadi anak Poltak Raja Minyak,  karena boros bahan bakar, namun mesin ini sangat cepat/kencang.

Jika kita teliti lebih lagi, mesin wankel akan menghasilkan 3 langkah tenaga dalam satu kali putaran penuh pada mesin, maka 6 kali lebih cepat menghasilkan tenaga dibandingkan motor bakar 4 langkah pada satu kali putaran penuh mesin dan 3 kali lebih cepat menghasilkan tenaga dibandingkan motor bakar 2 langkah pada satu kali putaran penuh mesin.

Ukuran dan bentuk dari rotor serta ruang bakar dapat mempengaruhi tenaga yang dihasilkan. Untuk pemanfaatan tenaga yang besar sekaligus mesin halus (minim getaran), maka dikembangkan mesin wankel dengan dua rotor, yang dipasang berbanding tegak lurus dengan rotor kedua. 

Biasanya sisi-sisi dari rotor diberi cekungan kedalam yang berfungsi sebagai ruang bakar tambahan. Ujung-ujung dari rotor terdapat seal yang berfungsi sebagai perapat antara rotor dengan rumah rotor pada saat kompresi, agar tidak terjadi kebocoran kompresi. Pendinginan pada mesin wankel menggunakan air pendingin sedangkan untuk rotornya menggunakan pendinginan oli.

Kekurangan dan kelebihan :

 Mesin rotary atau Rotary Engine adalah tipe awal dari mesin dengan pembakaran internal, yang dirancang dengan rotor dalam konfigurasi radial dimana poros engkol tetap diam dan seluruh rotor diputar di sekitarnya.

Ruang bakar Rotary Engine terbentuk antara rongga (cavity) yang dibuat di permukaan rotor dengan permukaan housing. Karena rotor tersebut memiliki 3 sisi permukaan rongga, maka ruang bakar pada mesin rotary berputar searah dengan putaran rotor.

Salah satu pabrikan mobil yang menggunakan Rotary Engine adalah Mazda, diantaranya Mazda RX-7 dan RX-8. Kedua mobil tersebut menggunakan mesin 2 rotor berkapasitas 1.300 cc. Mobil Mazda lainnya yang menggunakan Rotary Engine yaitu Mazda Eunos Cosmo dengan 3 rotor.

Rotary Engine memiliki beberapa keunggulan, antara lain seperti tenaga yang lebih mulus pada putaran awal  karena rotor berputar (bukan vertikal atau horizontal). Kemudian, Rotary Engine mampu menghasilkan tenaga yang besar. Contoh seperti Mazda RX-7 bermesin 2 rotor 1.300 cc, meskipun berkapasitas kecil namun tenaga yang dihasilkan setara dengan mesin konvensional 6 silinder. Torsi yang lebih halus juga mengakibatkan minimnya getaran. Keunggulan lain Rotary Engine yaitu komponen mesin yang lebih sedikit dibandingkan lainnya karena tidak menggunakan katup.

Dibalik keunggulanya, Rotary Engine juga memiliki kekurangan. Masalah utama yaitu kebocoran gas pada sealing-nya di ujung atau sudut rotor dan housing. Hal ini mengakibatkan tidak efisiennya bahan bakar. Disamping itu, luas permukaan lebih besar dibanding volume ruang bakar, akibatnya mengalami cooling lost yang relatif tinggi. Efeknya adalah banyaknya senyawa hidrokarbon yang tidak bisa terbakar dengan baik pada setiap siklus yang terjadi.

Karena banyaknya senyawa karbon yang tidak terbakar dan mengakibatkan emisi gas buang yang tinggi, Mazda memutuskan untuk memberhentikan mobil bermesin Rotary Engine sejak pertengahan tahun 2012 lalu.

 KOMPONEN - KOMPONENNYA:

KOMPONEN MESIN WANKEL