AUTORIDE

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

Rotačný motor
Pod kapotou
Publikoval Denis  

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.

Súvisiaci článok - Wankelov motor: Posvieťme si na jeho výhody a funkciu

Obsah

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.

Súvisiaci článok - Rotačný motor: Prečo je Wankelov rotačný motor najlepší na vodíkové palivo?

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: