Makaleler

Quasiturbine Motor Nedir, Nasıl Çalışır?

Yazar: Uğur Eskier

Quasiturbine motor, Wankel motorun bir türüdür. Genellikle hava ve buhar motoru olarak endüstride kullanılır. En önemli özelliği titreşimsiz çalışmasıdır.

Quasiturbine Motor Nedir, Nasıl Çalışır?

Quasiturbine (Qurbine) motor, Wankel motorun geliştirilmiş versiyonudur. Bir tür Rotary motor olarak da biliniyor. “Kyotoengine” olarak da adlandırılabiliyor. Tek yönlü hareket mantığı kullanılır. Basınçlı hava ile dönme hareketi üreten, pistonsuz ve kranksız bir döner motordur. 1996 yılında icat edilen Quasiturbine konsepti; tüm motor konseptlerinin değerlendirmesiyle başlayan araştırmalar sonucu ortaya çıkmıştır. Bu keşif sürecinde, standart Wankel ve döner motorlarda iyileştirmeler yapıldı. Döner motorlar gibi Quasiturbine motoru da, bir rotor ve gövde tasarımına dayanıyor. Ancak, Quasiturbine rotoru Wankel motorlardaki gibi üçgen değil, dört köşelidir. Rotor köşeleri birbirine zincirlenmiş (mafsallanmış) şekildedir. Mahfazanın duvarları ve rotor kenarları arasında yanma odaları oluşturulmuştur.

Bir Quasiturbine motoru, pistonlara ihtiyaç duymaz. Bunun yerine tipik bir pistonlu motorun dört zaman çevrimi (veya vuruşu), oval gövde etrafında sıralı olarak düzenlenmiştir. Bu motor, içten yanmalı bir motordan çok bir pompa motoru gibi tasarlanmıştır. Depolanarak sıkıştırılmış havayı kullanan bir pnömatik motor ve bir buhar motoru olarak da tanıtılmıştır. “Sıfır titreşim” teorisiyle tasarlanmıştır. “Stator” adı verilen mahfaza içerisinde dönen, mafsallı dört köşeli rotor en önemli parçasıdır. “Quasiturbine”, son derece kompakt ve verimli motor kavramları için bir optimizasyon teorisidir. İngilizce kökenli kelimenin Türkçe karşılığı “yarı türbin” şeklindedir. Taşıtlarda da kullanılması planlanan ve gelecek vaat eden bir türü olan Quasiturbine’i yakından tanıyalım!


Nasıl Ortaya Çıktı?

Quasiturbine motor tasarımı, üç faktörle ilgili endişeler sonucu ortaya çıkmıştır. Bu faktörler; araçların egzoz emisyonlarının çevreye etkileri ile ilgili endişeler; yükselen akaryakıt fiyatları ve fosil yakıt kaynaklarının korunması ihtiyacı; hidrojenle çalışan araçların (bir hidrojen yakıt hücresi ya da hidrojenin içten yanmayla güçlendirilmesi gibi) yakın gelecek için umut vermemesidir. Sonuç olarak, bu faktörleri göz önüne alan birçok mühendis içten yanmalı motorların geliştirilmesine yönelik çalışmalara ağırlık verdi.

İlk Quasiturbine motorun patenti, 1996 ve 2003 yıllarında Kanadalı termonükleer fizikçi Dr. Gilles Saint-Hilaire tarafından alındı. Saint-Hilaire’in başkanlığını yaptığı dört araştırmacı tarafından icat edilmiştir. Bir tür Rotary motoru olan Quasiturbine motorun tasarımında asıl amaç; basınç kısmının ve güç kısmının aynı düzlemde olacağı bir türbin motoru yapmaktı. 


Nasıl Çalışır?

Quasiturbine motorun çalışma prensibi, içten yanmalı motorlarla benzerlik taşıyor; ancak daha çok Wankel motorun çalışma prensibine benzer bir tasarımı vardır. Herhangi bir içten yanmalı motorun temel çalışma prensibi oldukça basittir. Bir miktar hava ile yüksek enerjili yakıtı (benzin, mazot gibi) küçük ve kapalı bir alana koyup ateşlerseniz yanan yakıt veya gaz inanılmaz miktarda enerji salarken hızla genleşir. Bir motorun nihai amacı, bu genişleyen gazın enerjisini dönme hareketine dönüştürmektir. Otomobil motorları söz konusu olduğunda, spesifik (bu türe özgü) amaç bir tahrik milini (krank gibi) hızlı bir şekilde döndürmektir. Motor miline bağlı çeşitli bileşenler ve aktarma organları, elde edilen dönme hareketini aracın tekerleklerine kadar ulaştırır. Bir motor, gazın bu şekilde genişlemesi sonucu ortaya çıkan enerjiyi kullanmak için, küçük gaz patlamalarına sebep olan bir dizi olayı bünyesinde çevirir. Bu yanma çevriminde motor; kapalı bir odada hava ve yakıt karışımını bir araya getirir, bu karışımı sıkıştırır, sıkışan karışımı ateşler, patlama sonucu ortaya çıkan gazları dışarı atar. Bu şekilde “çevrim” başlar ve devam eder. Yanma çevriminde bir krank milini döndüren pistonlar yukarı ve aşağı hareket ederek motor içindeki döngünün devamını sağlar. İçten yanmalı, pistonlu motorlar, günümüzdeki araçlarda yaygın olarak kullanılan motor tipidir.

Bu bilgiler ışığında Wankel motorlara değinelim: Wankel motoru, daha çok bir “döner motor” gibi çalışır. Tipik bir otomobil motoru gibi piston yerine yanma döngüsünü elde etmek için üçgen bir rotor kullanır. Yanma basıncı, bir tarafta gövde muhafazasının bir kısmında, diğer tarafta üçgen rotorun yüzeyi tarafından oluşturulan bir odacıkta bulunur. Rotorun hareketi, üç rotor pikinin her birini bir mahfaza ile temas halinde tutarak üç ayrı hacimde gaz oluşturur. Rotor, haznenin etrafında hareket ettikçe, üç odadaki gazın her biri dönüşümlü olarak genişler ve daralır. Bu şekilde; hava ve yakıtın motora çekilmesi, sıkıştırılması, gazların yakılması ve genişlemesi, egzozun atılmasıyla meydana gelen çevrimler, güç ve dönme hareketi oluşturur.

Quasiturbine motorun çalışma prensibi de Wankel’in yanma çevrimiyle benzerlik taşıyor. Quasiturbine; basınç tahrikli, sürekli torklu, şekil verilebilir bir döner motordur. Kenar köşeleri menteşelenmiş veya mafsallanmış, baklava şeklinde bir rotoru vardır. Titreşimsiz veya ölü zamanlı dönen, çeşitli modlarda ve yakıtlarla düşük devirde güçlü tork üreten, serbest ve erişilebilir bir merkezi olan, 4 kenarı mafsallı bir rotora sahip, pistonsuz ve kranksız bir motor türüdür. Rotor kenarları ve rotor mahfazası arasında kalan hacim, Wankel motorun çalışma prensibine benzer şekilde sıkıştırma ve genleşme sağlar. Ancak Wankel’den farklı olarak rotor kenarlarındaki mafsallar hacim oranının artmasını sağlar.

Quasiturbine motorunda, tipik dört zaman çevrimi, pistonlu motorlardaki gibi karşılıklı hareket etmenin aksine, oval mahfaza çevresinde sıralı olarak gerçekleşir. Motordaki oval mahfazayı, gövde içinde hareket eden dört tarafı mafsallı bir rotor çevreler. Rotor kenarları, yuvanın kenarlarına karşı sızdırmazdır. Rotorun köşeleri ise, iç çevreye karşı sızdırmaz, dört bölmeli ve contalıdır. Eksantrik milinin döner piston yüzeyini içe ve dışa doğru hareket ettirdiği Wankel motorların aksine, Quasiturnine motorlarda rotor yüzü, motor yarıçapına bağlı olarak öne ve arkaya doğru sallanır; ancak her zaman motor merkezinden sabit bir mesafede kalır. Bu sayede sadece teğetsel dönme kuvvetleri üretilir. Quasiturbine motorun krank mili olmadığı için iç hacim değişiklikleri, piston veya Wankel motorundan çok farklı özellikler sağlayan olağan sinüzoidal (devirli düzlem eğri) motor hareketini takip etmez. Rotor dönerken, mahfazaya doğru yakınlaşır ve uzaklaşır. Bu hareketle odalarda basınç oluşturarak, bir pistonlu motordaki patlamalara benzer şekilde karşılıklı olarak yanan gazın genleşmesini sağlar. 


Bunları Biliyor Musunuz?

  • Quasiturbine motor tasarımı; içten yanmalı motor, hava motoru, buhar motoru, gaz kompresörü, sıcak hava motoru, odun kesme motoru veya pompa olarak da kullanılabiliyor.
  • Sanayide kullanılan bazı tezgâhlarda kullanılan motorlar arasında da yer alıyor.
  • Pnömatik (hidrolik) motor olarak da kullanılabilmektedir.
  • Quasiturbine motor, Wankel motorunu geliştirme ve iyileştirme çalışmaları sonucu performansı artırılmış ve kronik sorunlarına çözüm bulunmuş bir motor tipi olarak biliniyor.
  • Quasiturbine motorlar, Wankel ve Rotary motorlardan daha iyi sıkıştırma sağlar.
  • Farklı türlerdeki yakıtlarla çalışabilir.
  • Dört zaman çevrimli bir motor, her devir için bir silindir başına bir yanma çevrimi üretir. Yani bir silindirde, devir başına bir buçuk yanma vuruşu üretilir. Quasiturnine rotorunun dört odası, rotor devri başına dört yanma vuruşu üretir. Bu, dört zamanlı bir pistonlu motordan sekiz kat daha fazladır.
  • Quasiturbine motor; 2004 yılında bir gokartta, 2005 yılında bir hava aracında, 2010 yılında da Connecticut Üniversitesi’nde tasarlanan bir araçta denendi. Ayrıca, benzinli testere ve jeneratörlerde da kullanıldı.
  • Quasiturbine motorun ulaşım araçlarında kullanılabilmesi için çalışmalar devam ediyor. Deney aşamaları sonucu bir prototip üzerinde deneneceği belirtiliyor. Otomobil dünyasında çığır açabileceği kaydediliyor.
  • Patent sahipleri, içten yanmalı Quasiturbine prototiplerini gösteri amaçlı sunmayı planladıklarını açıkladı.

Kaynaklar

http://quasiturbine.promci.qc.ca
https://en.wikipedia.org

Yorumunuzu Paylaşın