Was ist das Wirkungsgraddelta zwischen rotierenden und modernen Viertaktmotoren?

Hintergrund

Es gibt viele Meinungen zum Wirkungsgraddelta zwischen Wankel-Rotationsmotoren und Viertaktmotoren verschiedener Konfigurationen (Zwangsansaugung usw.).

Dieses Delta, was auch immer es ist, scheint eine Debatte darüber zu sein, wie viel. Wie viel Abfall, wie viel Effizienz, wie viel Leistung.

Was sind die tatsächlichen Mängel eines Rotationsmotors?

Was ist das Wirkungsgraddelta zwischen einem Rotationsmotor und einem modernen Viertaktmotor?

Was ist die Hauptursache für die Konfiguration eines Rotationsmotors, die ihn so verschwenderisch macht?

HINWEIS: Wankelmotoren sind immer noch Ottomotoren (Einlass, Kompression, Zündung, Auslass). Sie führen die Hübe nur anders aus als ein ventilgesteuerter Hubkolbenmotor.

• Niedrigeres Kompressionsverhältnis - Es ist bekannt, dass ein höheres Kompressionsverhältnis ohne weitere Modifikation mehr Leistung liefert. Dieser Unterschied im Kompressionsverhältnis soll eine Leistungssteigerung von etwa 3% pro 1 Kompressionspunkt sein. Dieses Lehrbuch (Seite 14 von 21 [oder Seite 274 des Textes]) zeigt ein Komprimierungsverhältnis von 6,98: 1. Dies bedeutet in der Regel, dass zwischen 3-4 Kompressionspunkte von dem, was ein Serienkolbenmotor bieten kann, aufgegeben wird, wobei nur sehr wenig Zeit erforderlich ist, um diese Zahl zu erhöhen. ( HINWEIS: Während diese Zahlen das niedrigere Kompressionsverhältnis zeigen, hat Mazda Zahlen von bis zu 10: 1 angegeben.)

• Form der Brennkammer - In der folgenden Abbildung sehen Sie den grundlegenden Otto-Zyklus im Wankelmotor. Aufgrund der inhärenten Form jagt die Flammenfront beim Zünden der Luft / des Kraftstoffs (zwischen den Zyklen Nr. 3 und Nr. 4) die Vorderkante des Rotors um die Brennkammer herum, holt sie jedoch nie vollständig ein. Dadurch kann ein Teil des Luft-Kraftstoff-Gemisches aus der Auslassöffnung entweichen, wenn diese Öffnung freigelegt wird. Aus diesem Grund kann man manchmal Flammen aus dem Auspuff eines rotierenden Motors sehen.

  

• Rotordichtung - Am Rotor selbst befinden sich drei Hauptdichtungen, die alles in Schach halten: Scheiteldichtungen, Gleitringdichtungen und Seitendichtungen. (Unten sehen Sie ein Bild, das ihre Positionen zeigt.) Das Halten aller Gase an ihren jeweiligen Positionen ist eine lästige Pflicht für die Dichtungen, und die Dichtungen verlieren normalerweise einen Teil dieser Integrität. Einer der Gründe dafür ist, dass die Dichtungen gleichzeitig ungemischt heiß und kalt bleiben müssen.

  

• Motoröleinspritzung - Um eine gute Abdichtung zu gewährleisten, wird Motoröl direkt während des Ansaugzyklus und im Ansaugtrakt eingespritzt. Dies sorgt für eine ordnungsgemäße Abdichtung und verringert den Verschleiß, führt jedoch zu Ineffizienzen bei der Verbrennung des Luft / Kraftstoff-Gemisches und zur Erzeugung von mehr Schadstoffen im Abgas.

• Leistungsabgabe - Die folgende Tabelle ist ein Vergleich zwischen drei verschiedenen Fahrzeugen mit ihrem Gewicht / Leistung / Hubraum. Wenn man sich die Zahlen ansieht, wird deutlich, dass beim Vergleich des Fahrzeuggewichts, der PS-Leistung und der Kilometerzahlen der Rotationsmotor zu kurz kommt. Genau wie bei den anderen Motoren können Sie den Rotationsmotor mit Turbolader aufladen (der MB GLA45 wird ab Werk mit Turbolader geliefert). Dies erhöht die Leistung, erhöht jedoch den Wirkungsgrad nicht proportional, da der Abgasstrom auftritt und die Einlass- / Auslassereignisse nicht wie bei einem Kolbenmotor gesteuert werden können. Sie blasen unverbrannte Kohlenwasserstoffe aus den Auslassöffnungen, was ineffizient ist. Ich sage nicht, dass eines der Fahrzeuge mit Kolbenmotor keine Kohlenwasserstoffe aus dem Auspuff blästIch sage für die Menge an Luftkraftstoff, die Sie in den Motor ablassen, dass der Rotationsmotor im Verhältnis weit mehr abgibt als die Kolbenmotoren.

    Fahrzeuggröße Leistung Drehmoment Gewicht Stadt HWY
    2011 RX-8 1.3L 232hp @ 8500 159lb-ft @ 5500 3064lbs 16mpg 22mgp   
    2015 GLA45 2.0L 355 PS bei 6000 332 lb-ft bei 2250 3457 lbs 23 mpg 29 mpg
    2105 Stingray 6,2 l 455 PS bei 6000 460 lb-ft bei 4600 3300 lbs 17 mpg 29 mpg 

Ich konnte nicht anders, als zu bemerken, dass die viel größere rotierende "Kolben" -Oberfläche / pro Kraftstoffmenge in diesen anderen Überlegungen zu Antworten etwas übersehen wurde. Dies könnte bis zu einem gewissen Grad ein kompensierender Faktor für die Effizienz sein. Rotationsmotoren sollen Wasserstoff und wahrscheinlich Kohlenwasserstoffgase wie Methan effektiver als eine Kolbenkonfiguration verwenden, da die größere Oberfläche dem Kraftstoff mehr Antriebsenergie entziehen kann. Dies scheint eine Überlegung für die Mazda RENISIS-Motoren gewesen zu sein, die zusätzlichen Wasserstoff verwenden, und Mazda behauptet, dass der Wankel-Kreisel bessere thermische Eigenschaften aufweist als ein Kolbenmotor, der eine magerere Verbrennung ermöglicht. http://www.mazda.com/de/innovation/technology/env/hre/ Theoretisch könnte das Umschalten zwischen Auslassventilen, die unterschiedlich um den Motorradius angeordnet sind, einige der beschriebenen Probleme lindern, da der Auslassteil des Otto-Zyklus zusammen mit dem Verbrennungszeitpunkt geändert werden könnte.