Jaka jest delta wydajności między obrotowymi a nowoczesnymi silnikami czterosuwowymi

tło

Istnieje wiele opinii na temat delty wydajności między silnikami obrotowymi Wankla a silnikami czterosuwowymi o różnych konfiguracjach (indukcja wymuszona itp.).

Ta delta, cokolwiek to jest, wydaje się być debatą na temat tego, ile. Ile marnotrawstwa, ile wydajności, ile mocy.

Jakie są rzeczywiste wady silnika obrotowego?

Jaka jest delta wydajności między silnikiem rotacyjnym a nowoczesnym silnikiem czterosuwowym?

Jaka jest podstawowa przyczyna konfiguracji silnika obrotowego, która powoduje, że jest on tak marnotrawny?

UWAGA: Silniki Wankela są nadal silnikami na cykl Otto (re: wlot, sprężanie, zapłon, wydech), po prostu wykonują uderzenia inaczej niż silnik tłokowy sterowany zaworem.

• Niższy współczynnik kompresji - wiadomo, że wyższy współczynnik kompresji zapewnia większą moc bez żadnych innych modyfikacji. Mówi się, że ta różnica współczynnika kompresji wynosi około 3% wzrostu wydajności na 1 punkt kompresji. W tym podręczniku (strona 14 z 21 [lub strona 274 tekstu]) współczynnik kompresji wynosi 6,98: 1. Zazwyczaj oznacza to rezygnację z 3-4 punktów ściskania w porównaniu z tym, co może zapewnić podstawowy silnik tłokowy, przy bardzo niewielkiej możliwości zwiększenia tej liczby. ( UWAGA: Chociaż liczby te pokazują niższy stopień kompresji, Mazda pokazała, że liczby sięgają 10: 1).

• Kształt komory spalania - na poniższym zdjęciu widać podstawowy cykl Otto w silniku Wankela. Ze względu na swój nieodłączny kształt, gdy paliwo / paliwo jest zapalane (pomiędzy cyklami nr 3 i # 4), przód płomienia goni przednią krawędź wirnika wokół komory spalania, ale nigdy go całkowicie nie dogania. Umożliwia to ucieczkę części mieszanki paliwowo-powietrznej z portu wylotowego, gdy port ten jest odkryty. Dlatego czasami można zobaczyć płomienie wydobywające się z wydechu pojazdu z silnikiem rotacyjnym.

  

• Uszczelnienie wirnika - Na samym wirniku znajdują się trzy główne uszczelnienia, które utrzymują wszystko pod kontrolą: uszczelnienia wierzchołkowe, uszczelnienia czołowe i uszczelnienia boczne. (Poniżej znajduje się zdjęcie przedstawiające ich położenie). Utrzymywanie wszystkich gazów w odpowiednich lokalizacjach jest obowiązkiem dla pieczęci, a pieczęcie zwykle tracą część tej integralności. Jednym z powodów tego jest fakt, że uszczelki muszą być jednocześnie niezmiksowane na gorąco i zimno.

  

• Wtrysk oleju silnikowego - Aby pomóc w utrzymaniu dobrego uszczelnienia, olej silnikowy jest wtryskiwany bezpośrednio podczas cyklu dolotowego i do układu dolotowego. Zapewnia to właściwe uszczelnienie i mniejsze zużycie, ale wprowadza nieefektywność spalania mieszanki paliwowo-powietrznej, a także powoduje powstawanie większej liczby zanieczyszczeń w spalinach.

• Moc wyjściowa - Poniższa tabela przedstawia porównanie trzech różnych pojazdów pod względem ich masy / mocy / pojemności. Patrząc na liczby, staje się wyraźnie widoczne, porównując masę pojazdu, moc KM i liczby przebiegów, silnik rotacyjny nie wystarcza. Podobnie jak inne silniki, można turbodoładować silnik obrotowy (MB GLA45 jest fabrycznie turbodoładowany). Zwiększy to moc wyjściową, ale nie zwiększy proporcjonalnie wydajności ze względu na sposób przepływu spalin i niemożność kontrolowania zdarzeń wlotowych / wylotowych, tak jak w przypadku silnika tłokowego. Będziesz wydmuchiwał niespalone węglowodory z portów wydechowych, co jest nieefektywne. Nie twierdzę, że żaden z pojazdów z silnikiem tłokowym nie wydmuchuje węglowodorów z układu wydechowego, Mówię o ilości paliwa, które wrzucasz do silnika, silnik rotacyjny zrzuca znacznie więcej niż proporcje niż silniki tłokowe.

    Rozmiar pojazdu Moc Moment obrotowy Ciężar Miasto HWY
    2011 RX-8 1.3L 232hp @ 8500 159lb-ft @ 5500 3064lbs 16mpg 22mgp   
    2015 GLA45 2.0L 355 KM @ 6000 332lb-ft @ 2250 3457lbs 23mpg 29mpg
    2105 Stingray 6.2L 455 KM @ 6000 460lb-ft @ 4600 3300lbs 17mpg 29mpg 

Nie mogłem nie zauważyć, że znacznie większa powierzchnia obrotowego „tłoka” / na ilość paliwa została nieco pominięta w tych innych rozważaniach. W pewnym stopniu może to być czynnik kompensujący wydajność. Silniki obrotowe mają wykorzystywać wodór i prawdopodobnie gazy węglowodorowe, takie jak metan, skuteczniej niż w konfiguracji tłokowej, ponieważ większa powierzchnia może wydobywać z paliwa więcej energii napędowej. Wydaje się, że było to rozważane w przypadku silników Mazdy RENISIS, które wykorzystują dodatkowy wodór, a Mazda twierdzi, że silnik Wankel ma lepszą charakterystykę termiczną niż silnik tłokowy, umożliwiający uboższe spalanie. http://www.mazda.com/en/innovation/technology/env/hre/ Teoretycznie przełączanie między zaworami wydechowymi rozmieszczonymi w różny sposób wokół promienia silnika może złagodzić niektóre z opisanych problemów, ponieważ część wydechową cyklu Otto można zmienić wraz z czasem spalania.