logo autoride automagazin auta vsetko o autach
arrow_upward

Efektívny rotačný motor? Aké vlastnosti by si mohol vziať z motorov SkyActiv-X


Wankelov rotačný motor zrejme netreba predstavovať, hoci väčšina výrobcov automobilov tento motor dávno pochovala, Mazda stále pracuje na jeho vývoji. Napriek tomu, že ho možno plánuje využiť v elektromobiloch na zvýšenie dojazdu vďaka jeho kompaktnej veľkosti a iným výhodám, nie je vylúčené, že by v budúcnosti mohol hrať v niektorom z modelov hlavnú rolu.

Hlavnou prekážkou, ktorá Wankelovmu rotačnému motoru bráni v návrate, je jeho efektivita. Práve pre nízku efektivitu a ďalšie problémy sa prestal používať a Mazda ho na určitú dobu s ukončením výroby RX-8 v roku 2012 taktiež pochovala, hoci ako už bolo spomenuté, jeho vývoj pokračoval. Poďme sa však pozrieť na 5 vlastností, ktoré by rotačný motor mohol prevziať od motorov SkyActiv-X a ktoré potrebuje na to, aby sa teoreticky mohol opäť vrátiť a neslúžiť len na predĺženie dojazdu elektromobilu.

1. Vyšší kompresný pomer

Medzi kompresným pomerom a efektivitou motora existuje priama úmera. Jednoducho povedané, čím vyšší je kompresný pomer, tým vyššia je efektivita motora. Mazda a jej prototyp motoru SkyActiv-X využíva kompresný pomer 16:1, čo je naozaj vysoký kompresný pomer.

Za predpokladu, že zachováme rovnaký tvar rotora a plášť, ktorý ho obklopuje, náš rozsah kompresného pomeru je limitovaný. Maximálny objem zmesi, ktorý dokážeme v jednotlivých komorách stlačiť tento pomer určuje, no problémom je, že rotory v tvare trojuhoľníka obsahujú na každej strane dutinu. Čím väčšia je táto dutina, tým menej dokážeme stlačiť zmes a náš kompresný pomer je tým pádom menší.

Pokiaľ by bol rotor navrhnutý tak, aby neobsahoval tieto dutiny, získali by sme vyšší kompresný pomer a tým aj vyššiu efektivitu motora. Na druhú stranu treba počítať s tým, že celkový objem motora by klesol, práve pre odstránenie dutín z rotorov - ak by sme chceli zachovať rovnaký objem motora, mohli by sme zväčšiť celkovú veľkosť komôr a rotorov.

2. SPCCI (Spark plug controlled compression ignition)

Mazda pri motore SkyActiv-X prišla s variantou spaľovania zmesi, ktorá kombinuje zapaľovanie sviečkou a zároveň vysoký tlak a teplotu - tá vzniká pri extrémnom stlačení veľmi chudobnej zmesi. Sviečka však zapáli iba zmes, ktorá sa nachádza v jej tesnej blízkosti, a to vďaka tomu, že vstrekovacie zariadenie počas zdvihu piestu pridá malé množstvo paliva priamo k zapaľovacej sviečke.

Mimo tesnej blízkosti zapaľovacej sviečky je zmes veľmi chudobná a pomer vzduchu a paliva sa rovná zhruba 37:1. Táto zmes sa však zapáli pomocou vysokej teploty, ktorá vznikne extrémnym stlačením zmesi.

Ak chceme aplikovať podobný proces pri rotačnom motore, potrebujeme priame vstrekovanie. To Mazde v minulosti využila práve pri špeciálnych modeloch vybavených rotačným motorom, ktoré však dokázali okrem benzínu spaľovať aj vodík. Čo sa týka aplikovania rovnakého princípu, respektíve využitie chudobnej zmesi a vstreknutie paliva k zapaľovacej sviečke, existuje niekoľko spôsobov, ktoré sú závislé len na umiestnení vstrekovacieho zariadenia v komore rotačného motora.

3. Okamžité zapálenie zmesi

Okamžité zapálenie zmesi sa týka najmä spomínanej skratky SPCCI a ide s ňou ruka v ruke. Dôvod, prečo je zapaľovanie zmesi v prípade motorov SkyActiv-X tak efektívne, je práve zapálenie zmesi pomocou vyššieho tlaku a teploty - nastáva veľmi rýchlo a zmes paliva a vzduchu sa zapáli prakticky ihneď. Výsledkom je vyšší výkon a vyššia efektivita.

Väčšina rotačných motorov od Mazdy však používa dve zapaľovacie sviečky, a to z toho dôvodu, že spaľovacia komora je veľmi dlhá a pokiaľ by si umiestnil len jednu zapaľovaciu sviečku uprostred, plameň by jednoducho nezapálil dostatočný podiel zmesi. Na druhú stranu, ak by sme chceli využiť zapálenie zmesi pomocou vysokého tlaku a teploty, postačila by len jedna zapaľovacia sviečka.

Dve zapaľovacie sviečky umiestnené v komore rotačného motora (napravo):

4. Kompresor

Na to, aby motory SkyActiv-X dosahovali pomer vzduchu a paliva zhruba 37:1, potrebujú dostatočné množstvo vzduchu. To je dôvod, prečo je tento motor vybavený kompresorom, no ako už bolo v súvislosti s motormi SkyActiv-X povedané, kompresor v tomto prípade neslúži na navýšenie výkonu, ale na získanie väčšieho množstva vzduchu. Rovnaký princíp možno použiť aj v prípade Wankelovho rotačného motora.

5. Snímač tlaku

Snímač tlaku je v prípade motorov SkyActiv-X nevyhnutný na optimalizáciu procesu spaľovania zmesi, s ktorým súvisí nielen výkon, ale aj celková efektivita motora. V momente, kedy zapaľovacia sviečka zapáli malé množstvo bohatej zmesi tesne vo svojej blízkosti, tlak začne narastať a zmes zvyšná zmes sa vznieti. Na to, aby bola dosiahnutá čo najvyššia efektivita, je potrebné načasovať zapálenie zmesi pomocou zapaľovacej sviečky v správnom momente.

Prakticky rovnaký princíp môžeme použiť aj v rotačnom motore, na optimalizáciu efektivity taktiež využijeme snímač tlaku, ktorý potrebuje vyhodnotiť kedy došlo k zapáleniu zmesi a kedy nastal najvyšší tlak.

Pokiaľ nemáš problém s angličtinou, celé video, v ktorom Jason Fenske z Engineering Explained vysvetľuje jednotlivé body, si môžeš pozrieť tu: