-
vylepšený Wankel – jak vypadá?
Quasiturbína – vylepšený Wankel.
Určitě zde není nikdo, kdo by neznal benzínový nebo dieselový motor. Nicméně pokrok jde kupředu, ceny ropy rostou, a tak se do popředí zájmu dostávají i jiné, alternativní, pohony. V tomhle povídání se pokusím představit jeden z nich. Není to zrovna převratná novinka, nicméně i tak o ní mnoho lidí neví. Na první pohled vám to bude připomínat modifikovaný Wankelův motor. Anglický název pro tento motor je Quasiturbine, bohužel nevím, jak to správně přeložit do češtiny, tak tomu budu říkaz Kvaziiturbína.
Kvaziturbína byla patentována v roce 1996 týmem Saint-Hilaire a to pouze jako vylepšení stávajícího Wankelova motoru. Saint-Hilaire udělali podrobnou analýzu různých řešení a dospěli k závěru, že nejlepším řešením bude, když budou vycházet z nějakého rotačního motoru nebo Wankela. Jako ostatní rotační motory I kvaziturbína se skládá z rotoru a statoru.
návrh Kvaziturbíny – skládá se z rotoru, statoru a čtyř komor
Jedná se o čtyřstranný rotor, který se otáčí ve statoru. Rozdíl oproti Wankelu je jednoduchý, ten má pouze tři komory, zatímco kvaziturbína má komory čtyři. U běžného čtyřtaktu dochází k přímočarému pohybu pístů, který se pak převádí na rotační pohyb. Během jednoho čtyřcyklu dojde k otočení hřídele dvakrát. Tedy převede se pouze polovina pohybu. Naproti tomu kvaziturbína nepoužívá klikovou hřídel, čímž se zvyšuje její účinnost (účinnost by měla překročit 50%).
spalování palivaPrincip:
- sání paliva a vzduchu
- komprese
- zážeh – dochází ke spalování paliva
- výfuk
jak je vidět, princip je stejný, jako u běžného spalovacího motoru. Rozdíl je v tom, že díky této konstrukci je dosaženo daleko vyššího kompresního poměru, než jaký může běžný motor nabídnout. Toho se dá využít k takzvané foto-explozi. Foto-exploze není nic jiného než samovznícení paliva, ke kterému dochází, když je palivo smíchané se vzduchem, stlačeno pod takovým tlakem, že se samo vznítí. Protože rozložení paliva je homogenní (v celém objemu stejné), dostal tento princip název HCCI (Homogenous Charge Compression). Bohužel vysoké tlaky a následná exploze mají neblahý vliv na životnost pístového motoru. Naproti tomu kvaziturbína je navržena tak, aby tyto vysoké tlaky vydržela.
srovnání vstřikování paliva
Možná vás teď napadlo to co mě, když jsem si četl článek o kvaziturbíně. Proč má kvaziturbína svíčku, když je navržena tak, aby se palivo vznítilo samo? Faktem je, že ne všechno, co se navrhne funguje a tak první kvaziturbína nefungovala. Prototyp byl postaven nadšenci z časopisu Automotive Design (poznámka: ve firmě jej odebíráme a je to opravdu výborný časopis) v roce 1999. Prototyp připojili k externímu motoru, který kvaziturbínu poháněl celých 40 hodin, ale k žádnému samovznícení paliva nedošlo.
Byla tedy navržena druhá, modifikovaná, kvaziturbína, která fungovala jako dvoutakt. O vznícení paliva se postará přidaná svíčka. Tento návrh byl představen jako pneumatický motor, který vroce 2004 poháněl malou motokáru a o rok později malý automobil na vzduch. Zásobník se stlačeným vzduchem byl umístěn místo palivové nádrže.
Dalších nápadů, jak kvaziturbínu využít bylo hned několik – vzduchová nebo vodní pumpa nebo turbokompresor pro přeplňování motorů.
Od roku 2005 existuje poslední návrh kvaziturbíny. Prototyp ještě nebyl postaven. Nicméně je do tohoto nápadu vkládaná velká naděje, neboť kvaziturbína by měla umožňovat spalování nejen benzínu, ale i alternativních paliv včetně vodíku.
čerpal jsem z:
www.howstuffworks.com
www.wikipedia.org
www.visionengineer.com
Uncyklopedie vozů Vývoj vozu – Konstrukce
Bebo
Delicious
Digg
Bleetbox
11 Responses to vylepšený Wankel – jak vypadá?
[1]
19. 10. 2006 v 10:59DIM
Možná jsem úplně nepochopil ten závěr, kde se píše, že nedošlo k foto-explozi a tak se z motoru stalo spíše čerpadlo a nebo kompresor …. Pokud se použila zapalovací svíčka, měl by být cyklus funkční .!? Taky jako náhrada turbodmychadla mi to moc nesedí, třecích ploch mi připadá až moc .
[2]
19. 10. 2006 v 12:48nastran
omlouvám se, že jsem to trochu odbyl. Mám teď hodně práce.
V principu jde o to, že díky konstrukci lze dosáhnout ohromných kompresních poměrů, bohužel jsem se nedočetl kolik to je. Takže se to může použít jako kompresor ke stlačování vzduchu, nebo čerpadlo, s tím, že to bude mít vyšší účinnost než běžné kompresory. Akorát to bude muset být něčím poháněno, třeba externím elektromotorem. Turbodmýchadlo v podstatě není nic jiného než kompresor. Jediná funkce turbodmýchadla je slačit vzduch, aby se ho dostalo více do motoru. Nicméně vzhledem k tomu, jakých otáček turbo dosahuje, se mi tohle moc nezdá – s ohledem na životnost.
Při použití svíčky kvaziturbína funguje, měl by to být dvoutakt. To ale není to, o co se autoři snažili. Chtějí dosáhnout toho, že to bude fungovat i bez svíčky.
Poslední navržený design by měl být čtyřtakt se svíčkou, který by měl taky „fungovat“. Ale ještě nebyl postavem prototyp. Nicméně by to teoreticky mělo umožňovat spalovat jakékoli palivo včetně vodíku.
[3]
19. 10. 2006 v 16:16DIM
Tak pokud se k tomu připojí externí elektromotor, tak to kompresor být může, pumpa je v podstatě totéž, akorát se mi nějak více pojí s kapalinami….a ty už ale zase nejsou stlačitelné, takže tudy asi cesta nevede 🙂
Turbodmychadlo je kompresor založený na kinetické energii vzduchu, kterému dá rychlost vysokobrátková vrtulka . Zdrojem stalčeného vzduchu pro plnění válce ale může být i kompresor, třeba ten “ wankelův“. Ale musel by být poháněný od samotného motoru.
Obecně by mě ještě zajímala právě ta životnost třecích segmentů, jejich poměrně složitých zámků, možná taky maximální otáčky a pod.
Na obrázcích jsou dvě řešení rotoru ( ? ).
[4]
20. 10. 2006 v 9:47nastran
musím tě opravit, kapaliny jsou stlačitelné a to poměrně hodně. Samozřejmě ne tolik jako plyny, ale opravdu je kapaliny možné stlačit. Pouze ideální kapalina je nestlačitelná, ale to je pouze příklad z fyziky, který se učí na střední škole, pro zjednodušení. V praxi se uvažuje stlačitelnost.
Jinak co se turba týče, tak dělám zrovna ve vývoji turb, tak vím, jak fungují. I tenhle princip by šel použít jako turbokompresor, který by byl poháněný spalinami z motoru. Uvažoval jsem, že bych napsal něco o konstrukci turba, ale částečně by to bylo kopírování článku, který vyšel na auto.cz
http://news.auto.cz/technika/preplnovani-2-dil-turbodmychadla.html
a pěkně popisuje turbodmýchadlo. Já bych mohl akorát přidat pár informací z vývoje.
Každopádně pokud by se kvaziturbo mělo použít k přeplňování, tak by se pouze změnila kompresorová část turba. Část do které jdou spaliny z motoru by zůstala stejná, akorát by se na drhou stranu hřídelky připojilo tahle kvaziturbínka 🙂 ale dlouho by asi nevydržela, protože taky silně pochybuji o životnosti těch třecích segmentů.
[5]
20. 10. 2006 v 13:53tomas
skvělej članek už aby to zrealizovali
[6]
20. 10. 2006 v 15:42DIM
Pochybuju ale, že by se na principu stlačování a roztahování kapaliny dala sestrojit pumpa, nehledě na ty tlaky, které by byly přenášeny do ložiska a do těch zámků. To tření by mě zajímalo, normální Wankel měl, pokud se nepletu , jakési třecí destičky ( místo “ pístních kroužků „) v rozích třírohého rotoru. Tady nic takového vidět není. Nedělal bych si tedy vůbec iluze o nějaké životnosti, o mazání ani nemluvím …… Myslíš si, že by mohly výfukové plyny opravdu roztočit takový kompresor ?
[7]
21. 10. 2006 v 20:06nastran
jestli by výfukové plyny dokázaly roztočit takový kompresor? No to by asi záleželo na objemu motoru. Nějaký malý motor by to asi nedokázal, ale 2.5l by to asi zvládl
[8]
21. 10. 2006 v 20:42vitas
ahoj.
pokud delas ve vyvoji turbodmychadel tak ti musi byt jasne, ze tohle v kombinaci s turbinou nebude nikdy fungovat. Za prve proc nahrazovat odstredivy kompresor kdyz funguje dobre a pri spravnem naladeni ma i pomerne vysokou ucinnost. Za druhe je popisovana konstrukce kompresoru kompresor objemovy u ktereho je precerpany objem presne urcen otackami. Musel by mit pomerne velke rozmery aby odpovidal hltosti motoru, protoze rozhodne vzhledem k svoji hmote nebude snaset tak vysoke otacky jako ma turbina. Takze tady narazime na dalsi problem, ze by musel byt mezi turbinou a timhle kompresorem nejaky redukcni prevod, ktery by dale snizoval ucinnost zarizeni
Takze si pesimisticky myslim, ze tahle konstrukce je jen dalsi slepa ulicka podobne jako wankel. No uvidime, treba se to casem k necemu hodit bude. On totiz pistovej motor je prilis moc jednoducha vec, ktera funguje nad ocekavani vyborne a i s pomerne slusnou ucinnosti.
[9]
23. 10. 2006 v 9:20nastran
to Vitas:
mě je jasné, že by to bylo hodně problémové, udělat turbo na tomhle principu, hlavně kvůli životnosti, ty třecí plochy by nevydržely. Nicméně co se konstrukce turba týče, tak dříve se dělaly turbíny větších průměrů s nižšíma otáčkama. Nevýhodou tohole řešení je výrazný turboefekt. Kdyby se použila turbína většího průměru, tak by se pak na kompresorovou stranu mohla dát kvaziturbína. Ale jak jsme se všichni shodli, životnost by byla nízká.
To, že se tenhle princip moc nerozšířil, docela jasně ukazuje na to, že se opravdu jedná o slepou uličku.
[10]
3. 4. 2007 v 10:03Jose
Hoši hoši, je chválihodné, že o tomto krásně animovaném obrázku takhle vedete debatu, ale asi vás netrklo, že po stránce geometrické, funkce segmentů „pístu“ (rotoru) nemůže být zajištěna. Tzn., že v krajních bodech, kdy segmenty zaujímají pozici čtverce resp. kosočtverce o stranách stejné délky, nemají tyto nikdy stejnou vepsanou kružnici, čili segmenty se mohou pohybovat ve statoru, ale nemohou být kotveny ke hřídeli pomocí valivých ložisek, nýbrž pomocí silenbloků. V tom případě bych tomu dával (těm silenblokům) cca 100 tis. cyklů a byly by na hadry, nehledě na zvýšené teploty. To bychom asi daleko nezajeli s takovým motorem, pokud uvažuji správně na 100 km jízdy je potřeba cca 300 tis. otáček motoru.
Asi fakt zůstaneme u Diselů a benziňáků až do vyčerpání zásob ropy, ony ty chytré hlavy maj už nějaký náhradní energ. program, škoda jen že o tom nerozhodujeme my.
[11]
12. 4. 2007 v 10:10Vizionář
K samovznícení paliva snad dochází i v současnosti u vznětových (dieselových) motorů. Když tam museli dát svíčku, tak jaké palivo pro tento motor vlastně používali – benzín? Kdyby to fungovalo s naftou, tak by to byl možná 1. dieslový „wankel“. Nebo už nějaký rotační motor na naftu funguje?
Pro přidávání komentářů se musíte nejdříve přihlásit.