Hover
        
  SILNIK  SPALINOWY
  Z  TŁOKIEM  OBROTOWYM 
Porównanie własności silnika "X" z własnościami 
silnika Wankla i silników tłokowych suwowych.

Dane Techniczne

Zalety :

- Wysoka sprawność mechaniczna.   

- Wysoka sprawność cieplna.

- Wysoka częstotliwość cykli pracy.

- Symetria masowa wszystkich elementów  wirujących.

- Brak wad silnika Wankla.

- Duża pojemność skokowa z jednostki masy i objętości.
     

 

 

1. Wysoka sprawność mechaniczna, porównywalna ze sprawnością mechaniczną silnika Wankla i znacznie wyższa od sprawności mechanicznej silników suwowych.

Na wysoką sprawność mechaniczną składają się następujące czynniki:

 1.1. Mała liczba łożysk
1)  w porównaniu z liczbą łożysk2)  w odpowiednim3) silniku suwowym. Zastąpienie  łożysk ślizgowych łożyskami tocznymi powoduje znaczne zmniejszenie  pracy traconej na pokonanie oporów ruchu silnika.

1.2. Brak bezpośredniego kontaktu tłoka ze ściankami cylindra, z którymi współpracują wyłącznie listwy uszczelniające prowadzone w rowkach ramion tłoka. 
W silniku tłokowym suwowym oprócz pierścieni tłokowych również sam tłok styka się z cylindrem. Cylinder prowadzi tłok i przenosi siły boczne (składowa prostopadła do osi cylindra i do osi wału korbowego) wynikające z kinematyki mechanizmu korbowego.
W silniku Wankla tłok również jest prowadzony przez boczne ściany cylindra. 
Wyeliminowanie kontaktu tłok - cylinder to dalsze zmniejszenie strat tarcia.
Jest to cecha szczególna silnika X.

1.3. Dzięki rozrządowi okiennemu podobnie jak w silniku Wankla wyeliminowano skomplikowany i energochłonny mechanizm rozrządu zaworowego.

1.4. Wyeliminowanie mechanizmu korbowego. Synchronizację ruchu ramion tłoka oraz przeniesienie napędu zapewniają dwie przekładnie  z kształtowymi elementami zębatymi.

1)  Cztery łożyska toczne i jedno ślizgowe, razem- 5.
2)  Pięć łożysk ślizgowych wału + osiem łożysk ślizgowych stóp korbowodów + osiem łożysk głów korbowodów,  razem- 21.
3) cykl pracy co 90 stopni można uzyskać w czterotaktowym tłokowym silniku  suwowym  z ośmioma cylindrami.

 

2. Wysoka sprawność cieplna przewyższająca sprawność cieplną silnika Wankla.

3. Wszystkie elementy wirujące są symetryczne masowo i nie ma konieczności stosowania jakichkolwiek mas wyrónoważających.

4. Wysoka częstotliwość cykli pracy (4/obrót) pozwala na  całkowite wyeliminowanie koła  zamachowego lub stosowanie  kół bardzo lekkich. 
Ponadto przy takiej gęstości cykli pracy silnik już przy stosunkowo niskich obrotach osiąga bardzo wysoki moment obrotowy co oznacza dla pojazdów wysoką dynamikę jazdy.

5. Wyeliminowanie  wad silnika Wankla:

5.1. W silniku Wankla ze względu na tylko jedno uszczelnienie na  wierzchołku tłoka istnieje trudność separacji gazowej komór roboczych a różnice ciśnień działające na pojedyncze uszczelnienie są duże.
W silniku "X"
podobnie jak w silniku suwowym można stosować kilka (2-5) uszczelnień, dzięki czemu powstaje uszczelnienie labiryntowe, w którym różnice ciśnień pomiędzy poszczególnymi listwami uszczelniającymi są znacznie mniejsze.  

5.2. W silniku Wankla zmienny kąt współpracy zaokrąglonej (w przekroju poprzecznym) listwy uszczelniającej daje w efekcie bardzo małą powierzchnię styku pomiędzy listwą i gładzią cylindra.  Dodatkowym niekorzystnym efektem współpracy przy zmiennym kącie jest powstawanie zmiennej co do wartości i kierunku składowej siły tarcia - w efekcie listwa uszczelniająca jest dociskana do cylindra ze zmienną siłą co powoduje nierównomierne zużycie gładzi cylindra. 
W silniku konstrukcji Woźniaka wszystkie listwy uszczelniające pracują ze stałym 
kątem przylegania do cylindra. Dzięki temu ich powierzchnia styku z cylindrem jest znacznie większa niż w silniku Wankla a co za tym idzie naciski powierzchniowe działające na listwy i cylinder są kilkukrotnie mniejsze co rokuje ich znaczną żywotność.

5.3. Bardzo niekorzystną cechą silnika Wankla jest trudność separacji gazowej komór roboczych przy przechodzeniu pojedynczego uszczelnienia wierzchołka tłoka przez otwór świecy zapłonowej.
Podczas gdy w jednej komorze zapoczątkowany jest proces sprężania  w sąsiedniej panuje bardzo wysokie ciśnienie i temperatura po zapłonie, listwa uszczelniająca przechodząc nad otworem świecy zapłonowej powoduje połączenie obu komór na ułamek sekundy.
W silniku "X" wierzchołki ramion tłoka mają znacznie większą szerokość od otworu świecy zapłonowej i nie ma możliwości powstania w/w  zjawiska.

5.4. Komora spalania silnika Wankla jest bardzo płaska i ma niekorzystny 
stosunek objętości do powierzchni.  Dlatego podczas procesu spalania duża ilość ciepła gazów spalinowych przenika już w początkowej fazie do tłoka i cylindra a obniżenie temperatury gazów powoduje spadek ich ciśnienia, zmniejszenie sił nacisku na tłok i w efekcie mniejszy moment obrotowy silnika. Dlatego sprawność cieplna silnika Wankla jest niższa niż sprawność cieplna silników tłokowych suwowych.
W silniku "X" komora spalania
jest zwarta a jej stosunek objętości do powierzchni jest podobny  jak w silnikach suwowych.

Opracowanie: Jerzy Woźniak
E-mail


Hover