Wankel moottorista

Olisiko syynä palotilan suuri sisäinen pinta-ala tilavuuteen nähden?

Kun polttoaine syttyy kipinästä, lämpötila kaasussa nousee. Tämä johtaa siihen, että männän lakeen kohdistuva paine on suurempi keskiarvoltaan kuin se paine, joka puristuksen aikana mäntään vaikutti (tämä keskimääräisen paineen ero pitää moottorin käynnissä, jee, olen fiksu :) )

Mutta samalla kun sytytys tapahtuu, lämpötila kaasuissa nousee paljon korkeammalle kuin ympäröivän metallipintojen lämpötila. Tämä lämpötilaero saa lämmön siirtymään kaasuista kylmiin palotilan seiniin ja sitä kautta jäähdytysveteen. Ja kun kaasut jäähtyvät, niiden paine laskee. Asiantuntija ehkä vääntäisi pitkän esitelmän isentrooppisen ja polytrooppisen kaasun laajenemisen eroista, mutta en ole asiantuntija :)

Eli lämpövuoto kaasuista metallipintoihin saa aikaan sen, että paineisku syttymisen jälkeen ei olekaan niin voimakas kuin se voisi ideaalisessa moottorissa olla.

Tämä moottorisuunnittelijoiden vihaaama ilmiö on hyvin riippuvainen siitä, paljonko palotilalla on sisäpinta-alaa, koska pinta-alan kasvaessa lämmön siirtyminen kaasuista kylmiin metallipintoihin voimistuu. Esim. jäähdyttimessä suuri pinta-ala on toivottavaa, koska halutaan tehostaa jäähdytystä, mutta sen sijaan sylinterin sisäpuolella pinta-ala on asia, mistä pyritään eroon keinoja kaihtamatta.

Tähän asiaan Wankel kopuroi. Sen palotilan sisäpinta on erittäin suuri palotilan tilavuuteen nähden. Tavallinen puristusmäntämoottori on tässä suhteessa paljon parempi.

Joskus sanotaan, että wankelin polttoaineen kulutus johtuu männänkärkien tiiviysongelmista, mutta ehkä vanhassa moottorissa niin on. Uudetkin wankelit kuluttavat paljon polttoainetta, joten se pinta-alaongelma palotilassa taitaa olla suurin syyt epätaloudellisuuteen.

Polttoaineen palamisessa ei ole ongelmia sen enempää kuin tavallisessakaan moottorissa.

PS. Dieselmoottorissakin on saman pinta-alaeron takia suoraruiskuisen moottorin hyötysuhde korkeampi kuin esikammiollisen, koska esikammio suurentaa palotilan sisäpintaa. Suoraruiskuissakin on pyörrekammio, männän laessa nimittäin. Mutta sen lämmönsiirtopinta-ala on kuitenkin paljon pienempi kuin kannessa olevassa kammiossa.

- Wankelmoottorin palotila on litistynyt eli pinta-ala on suuri verrattuna tilavuuteen. Näin lämpöhäviöt ovat suuret.
- Vuotohäviöt suuret, kun männän ja sylinterin väliä on hankala tiivistää.
- Wankelin puristussuhdetta en löytänyt netistä. Mitä suurempi puristussuhde, sitä suurempi hyötysuhde. Polttoaineen puristuskestävyys ja kuumat kohdat tulevat vastaan, ei voida kasvattaa puristussuhdetta, alkaa nakuttaa.

Paras sylinterin muotohan olisi lämpöhäviöiden kannalta halkaisijaltaan kasvava/pienenevä pallo. Tällaista ei vain ole vielä keksitty, miten pallon paisuntavoima saataisiin vietyä käyttöakselille ja mikä materiaali paisuis ja kestäis tuon lämmön. Keksi sinä!

Toiseksi paras on sylinteri, jonka halkaisija ja iskunpituus ovatlikimain yhtä suuret. Ei ne ihan yhtä suuret tarvi olla. Väli on helppo tiivistää männänrenkailla.

Jotkut luulevat, että edestakaisen männän liike-energia menee hukkaan. Ei mene, vauhtipyörällehän se varastoituu ja siirtyy sieltä käyttöön tai toisen männän kiihdyttämiseen. Vain kitka hukkaa energiaa liikkeessä.