Mesin Wankel adalah jenis mesin dengan pembakaran internal dengan desain rotasi eksentrik yang digunakan untuk mengubah tekanan menjadi gerakan berputar. Mesin wankel mampu menghasilkan tiga pulsa daya per revolusi motor atau setara dengan mesin 2 langkah dengan perpindahan yang sama, perpindahan hanya mengukur satu wajah rotor, karena hanya satu rotor yang bekerja. Mesin ini biasanya disebut mesin rotary, semua bagian berputar secara konsisten dalam satu arah, berlawanan dengan mesin piston reciprocating biasa yang mengubah arah dengan keras. Siklus asupan, kompresi, pengapian, dan knalpot empat tahap terjadi setiap revolusi sehingga memungkinkan tiga pulsa daya per revolusi motor.

Desain mesin wankel pertama kali ditemukan oleh insinyur Jerman Felix Wankel. Dia menerima paten pertamanya pada tahun 1929. Kemudian dia memulai pembangunan awal tahun 1950an dan menyelesaikan di tahun 1957 di NSU. NSU kemudian mempatenkan desain tersebut kepada perusahaan-perusahaan di dunia. Mesin wankel memiliki keunggulan desain yang kompak dan bobot yang rendah diantara mesin pembakaran internal lainnya.[1]

Pada tahun 1951, NSU di Jerman memulai pengembangan mesin dengan dua model. Yang pertama dengan motor DKM, dan yang kedua motor KKM yang kemudian diadopsi menjadi mesin wankel modern[2]. Dasar motor DKM adalah rotor dan rakitan yang berputar diatas sumbu yang berpisah, mesin ini mampu mencapai putaran yang lebih tinggi, namun mesinnya perlu dibongkar untuk mengganti bagian dalamnya. Mesin model KKM lebih sederhana, dan memiliki perumahan yang tetap.

Tidak seperti mesin piston yang dimana silinder dipanaskan oleh prosese pembakaran lalu didinginkan dengan muatan, rotor wankel terus dipanaskan di satu sisi dan didinginkan pada sisi yang lain. Hal ini menyebabkan suhu lokal tinggi dan ekspansi termal yang tidak merata. Maka dari itu dengan kesederhaaan mesin menggunakan bahan eksotis alloy dan keramik.[3]

Pada desain mesin awal, memiliki penyegelan yang tinggi baik pada rotor dan perumahan dan berbagai potongan yang tersambung membentuk rumahan seperti yang dintujan dalam Gambar 1. Selain itu mesin wankel membutuhkan pembersihan karena adanya partikel karbon yang terjebak diantara segel dan casing membuat mesin macet.[4]

Busi perlu dilemparkan ke ruang bakar untuk memungkinkan puncak rotor menyapu. Dengan poros apex melewati lubang busi, sejumlah kecil muatan akan terkompres dapat hilang dari ruang muatan ke ruang knalpot, yang menyebabkan kecilnya efisien dan menghasilkan gas emisi yang lebih banyak.[5]

Gambar 1. Mesin Wankel [6]

Di dalam mesin wankel, empat buah mesin piston otto berputar terjadi di dalam ruang simetris tiga sisi, seperti yang ditunjukan dalam Gambar 2. Di masing-masing rotor mesin, perumahan berbentuk epitrochoid oval mengelilingi rotor yang berbentuk segitiga.[8]. Kurva tiga runcing dengan tonjolan di tengah tiap sisi yang menunjukan bentuk teoritis dari rotor antar sudut tetap hasil minimilasi volume ruang bakar dan maksimilasi ruang kompresi[9]. Kurva simetris yang menghubungkan dua apexes acak rotor kearah bentuk perumahan dalam batasan tidak menyentuh rumah dalam setiap rotasi. Poros utama atau yang biasa disebut poros eksentrik melewati rotor dan dibantu oleh bantalan tetap.

Gambar 2. Digram mesin rotary[7]

Rotor naik pada eksentik yang terpisahkan kepada poros eksentrik, rotor berputar disekitar eksentrik. Segel disudut segel menempel dipinggir perumahan, membaginya menjadi tiga ruang pembakaran[9]. Rotasi dari masing-masing rotor pada porosnya sendiri disebabkan dan dikendalikan oleh sepasang roda sinkronisasi[10]. Perlengkapan tetap yang terpasang pada rotor memastikan rotor bergerak tepat pada 1/3 putar per putaran eksentrik.

Mesin wankel memiliki banyak kentungan seperti[11], 1. rasio kekuatan yang jauh lebih tinggi dari mesin piston, 2. memiliki daya yang setara dengan sepertiga ukuran mesin piston, 3. lebih mudah dalam mengemas di ruang kecil, 4. tidak ada bagian reciprocating, 5. mampu mencapai revolusi lebih tinggi dibanding mesin piston, 6. mampu beroperasi hampir tanpa getaran, 7. tidak rawan mesin ketuk, 8.  pernapasan dengan pembakaran dalam 270 derajat putaran bukan 180 seperti mesin piston, 9. menyediakan torsi dua pertiga dari siklus pembakaran bukan seperempat dari mesin piston, dll.

Mesin wankel juga memiliki kelemahan seperti, 1. penyegalan rotor yang disebabkan perumahan mesin memiliki suhu yang sangat berbeda di setiap ruang terpisah. Hal ini mengarah pada penyegalan yang tidak sempurna, kedua sisi segel terkena bahan bakar dan desain tidak memungkinkan pengontrolan pelumasan rotor secara akurat dan tepat[12], 2. Pengangkatan segel apex, gaya sentrifugal mendorong segel apex ke permukaan perumahan. Kesenjangan dapat terjadi antara segel apex dan troichoid housing pada operasi beba saat terjadi ketidakseimbangan gaya sentrifugal dan tekanan gas. Pada saat rpm rendah, tekanan gas di ruang bakar dapat membuat segel mengangkat ke permukaan, menyebabkan gas bakar bocor ke ruang berikutnya, 3. Mesin wankel tidak diketahui dalam rangkaian generator listrik, 4. Pembakaran yang lambat akibat dari ruang pembakarannya yang panjang, tipis, 5. Ekonomi bahan bakar yang buruk, yang disebabkan oleh kebocoran segel, bentuk bahan ruang bakar yang menyebabkan pembakaran yang buruk dan tekanan yang efektif pada saat rpm rendah[13][14], 6. Emisi tinggi yang disebabkan bahan bakar tidak terbakar di arus knalpot.[15]

Kontributor : Joey (ARE Semester 1 2017/2018)

Referensi :

[1] “http://cubewano.com/cubewano-to-introduce-its-innovative-engines-to-asia-at-tadte-2011/”, June 2011. [Online]. [Accessed : 24 October 2017]

[2] “Craig's Rotary Page: NSU Wankel rotary engines and cars”, 1 February 2014. [Online]. [Accessed : 24 October 2017]

[3] “SAE paper”, 1 January 2014. [Online]. [Accessed : 24 October 2017]

[4] Sherman, Don, "The Rotary Club". Automobile Magazine: 76–79, February 2008. [Online]. [Accessed : 24 October 2017]

[5] Holoway, Hilton "Mazda's radical new rotary tech". Autocar, 27 June 2011. [Online]. [Accessed : 24 October 2017]

[6] Joe Aska ”http://gambar-otomotif.blogspot.co.id/2015/05/mesin-wankel.html”, 6 Mei 2015. [Online]. [Accessed : 24 October 2017]

[7] “http://coolspaper.com/rotary-engine-diagram/”, April 23 2017. [Online]. [Accesed : 24 October 2017]

[8] Wergbung,“http://www.der-wankelmotor.de/Techniklexikon/techniklexikon.html”, [Online]. [Accessed : 24 October 2017]

[9] “Internal-combustion engine". Columbia Electronic Encyclopedia, 2008. [Online]. [Accesed : 24 October 2017]

[10] “Engineering History | The Rotary Engine". MAZDA, 17 March 2010. [Online]. [Accesed : 24 October 2017]

[11] Norbye, Jan P, "Test Drive of a US car with a rotating combustion engine". Popular Science. 188 (4): 102–107, 26 November 2014. [Online]. [Accesed : 24 October 2017]

[12] “SAE paper”, 1 January 2014, Universirty of Florida. [Online]. [Accesed : 24 October 2017]

[13] Young, Tristan, "Mazda stays loyal to rotary engines". London: Telegraph, 1 February 2014. [Online]. [Accesed : 24 October 2017]

[14] English, Andrew, “http://www.telegraph.co.uk/motoring/motor-shows/geneva-motor-show/7367967/Geneva-Motor-Show-Audi-A1-e-tron.html”, 5 Mar 2010. [Online]. [Accesed : 24 October 2017]

[15] Patrick, "Moller Delivers Better than SULEV with Ethanol-Fueled Rotary Engine", 10 August 2006. [Online]. [Accesed : 24 October 2017]