Silnik rotacyjny: Dlaczego silnik rotacyjny Wankla jest najlepszy na paliwo wodorowe?
Silnik rotacyjny Wankla prawdopodobnie nie wprowadza, ale w skrócie jest to rodzaj silnika spalinowego z tłokiem obrotowym, który zamienia ciśnienie na ruch obrotowy. Cykl czterosuwowy odbywa się pomiędzy owalnym kształtem panewki wewnętrznej a obracającym się tłokiem, który ma trójkątny kształt.
Konstrukcja tego silnika ma swoje zalety - maszyna jest kompaktowa, prostsza w budowie (mniej ruchomych części) i może rozwinąć dużą moc jak na swoją wagę. Mimo to, w przeciwieństwie do Mazdy, żaden inny producent samochodów nie zajmuje się rozwojem silników.
Treść
Dzieje się tak dlatego, że mimo wspomnianych zalet silnik ma swoje wady, które w przypadku samochodów osobowych są dość istotne. Wady te można jednak wyeliminować w przypadku paliwa wodorowego.
Wady silnika rotacyjnego
Silnik rotacyjny Wankla nie jest obecnie stosowany w produkcji seryjnej ze względu na swoje główne wady i choć wielu już dawno pogrzebało ten silnik, Mazda nie chce z niego rezygnować.
Jednak jeśli chodzi o wady, do najbardziej podstawowych należy zaliczyć nieefektywne spalanie paliwa w porównaniu z klasycznym silnikiem tłokowym oraz spalanie oleju silnikowego, prowadzące do dużej emisji spalin.
RX-8 napędzany zarówno benzyną, jak i wodorem
Chociaż Mazda obecnie nie produkuje samochodów wyposażonych w silnik rotacyjny, paliwo wodorowe może to zmienić. Mazda zaczęła eksperymentować z połączeniem silnika rotacyjnego i paliwa wodorowego w latach 90. W 2003 roku udało się nawet wyprodukować tak zwany dwupaliwowy RX-8.
Ta specjalna edycja RX-8 była w stanie zmienić paliwo z benzyny na wodór i odwrotnie podczas swojej pracy. Kto wie, może nadal jeździ po japońskich drogach, ponieważ został sprzedany w Japonii w 2006 roku.
Dlaczego wodór i silnik rotacyjny?
Jason Fenske z Engineering Explained (znany kanał YouTube) opublikował niedawno film, w którym szczegółowo wyjaśnia, co dzieje się w napędzanym wodorem silniku Wankla. Aby to zilustrować, użył silnika obrotowego wydrukowanego na drukarce 3D. Cały film można obejrzeć tutaj:
Jeśli chodzi o silnik rotacyjny Wankla, który jest zasilany zarówno benzyną, jak i wodorem, jego konstrukcja jest zasadniczo taka sama, z dodatkiem wtryskiwacza, który wtryskuje paliwo wodorowe bezpośrednio do komory spalania, a także wtryskiwacza w kolektorze dolotowym do wstępnego przygotowana mieszanka.
Silnik Wankla: Jak działa i jakie ma zalety?
Przewagą silnika rotacyjnego nad klasycznym silnikiem tłokowym jest fakt, że silnik rotacyjny ma więcej czasu na przygotowanie mieszanki (cykl ssania). Jeśli chodzi o samą mieszankę, przy użyciu paliwa wodorowego znacznie łatwiej jest przygotować mieszankę paliwowo-powietrzną, ponieważ wodór ma znacznie lepszą dyspersję niż benzyna. Wodór jest też bardziej łatwopalny - dużo łatwiej się zapala niż benzyna.
Łatwiejszy zapłon mieszanki to ogromna zaleta
Jednak zaleta łatwiejszego zapłonu wodoru może stać się wadą w przypadku klasycznych tłokowych silników spalinowych ze względu na przedwczesny zapłon mieszanki.
Cykl spalania w silnikach rotacyjnych odbywa się w 3 komorach, przy czym komora, w której odbywa się zasysanie powietrza i paliwa, jest oddzielona od komory, w której następuje sprężanie i zapłon mieszanki. Dzięki temu komora dolotowa mieszanki jest chłodniejsza, a ryzyko przedwczesnego zapłonu mieszanki jest mniejsze.
Zastosowanie wodoru w silniku rotacyjnym rozwiązuje również problem nieefektywnego spalania mieszanki, dzięki właściwościom samego wodoru. Wodór może palić się nawet w ciaśniejszej przestrzeni niż benzyna, dzięki czemu silnik rotacyjny spala więcej mieszanki niż benzyna i jednocześnie emituje mniej spalin.
Jeśli chodzi o emisje, samochód napędzany wyłącznie wodorem nie emituje dwutlenku węgla. Z drugiej strony wytwarza tlenki azotu z powodu wysokiej temperatury powstającej podczas spalania mieszanki. Mazda może jednak wpływać na te emisje, dostosowując skład mieszanki – mieszanka będzie zawierała mniej wodoru, co obniży temperaturę, a jednocześnie zmniejszy emisję tlenków azotu.
Wniosek
Silnik rotacyjny stosunkowo dobrze dogaduje się z wodorem, ale zdecydowaną wadą jest krótki zasięg. Dlatego połączenie z benzyną. Mazda może planować zastosowanie silnika Wankla w modelach hybrydowych, przede wszystkim w celu poszerzenia zasięgu samochodów elektrycznych.