Qual é o delta da eficiência entre os motores a quatro tempos rotativos e os modernos

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Existe muita opinião sobre o delta de eficiência entre os motores rotativos wankel e os motores a quatro tempos de várias configurações (indução forçada, etc.).

Este delta, seja o que for, parece ser um debate de quanto. Quanto desperdício, quanta eficiência, quanta energia.

Quais são as deficiências reais de um motor rotativo?

Qual é o delta de eficiência entre um motor rotativo e o moderno motor a quatro tempos?

Qual é a causa raiz da configuração de um motor rotativo que o torna tão inútil?

NOTA: Os motores Wankel ainda são motores de ciclo Otto (re: admissão, compressão, ignição, escapamento), eles apenas executam os cursos de maneira diferente de um motor alternativo controlado por válvula.

• Taxa de compactação mais baixa - Sabe-se que uma taxa de compactação mais alta fornece mais energia sem nenhuma outra modificação. Diz-se que essa diferença na taxa de compressão é um aumento de cerca de 3% na produção por 1 ponto de compressão. Este livro de texto (página 14 de 21 [ou página 274 do texto]) mostra a taxa de compactação de 6,98: 1. Isso geralmente significa desistir de 3 a 4 pontos de compressão do que um motor de pistão pode oferecer, com muito pouco recurso para aumentar esse número. ( NOTA: Embora esses números mostrem a menor taxa de compressão, a Mazda mostrou números tão altos quanto 10: 1.)

• Formato da câmara de combustão - Na imagem a seguir, você pode ver o ciclo Otto básico no mecanismo Wankel. Devido à forma inerente, quando o ar / combustível é inflamado (entre os ciclos 3 e 4), a frente da chama está perseguindo a borda principal do rotor ao redor da câmara de combustão, mas nunca o alcança completamente. Isso permite que parte da mistura de combustível do ar escape para fora da porta de escape conforme essa porta é descoberta. É por isso que às vezes você pode ver chamas saindo do escapamento de um veículo com motor rotativo.

  

• Vedação do rotor - No próprio rotor, existem três vedações principais que mantêm tudo sob controle: vedações de ápice, vedações de face e vedações laterais. (Abaixo está uma imagem mostrando seus locais.) Manter todos os gases em seus respectivos locais é uma tarefa árdua para os selos e os selos geralmente perdem parte dessa integridade. Uma das razões para isso é porque os selos precisam manter o calor e o frio sem mistura ao mesmo tempo.

  

• Injeção de óleo do motor - Para ajudar a manter uma boa vedação, o óleo do motor é injetado diretamente durante o ciclo de admissão e no trato de admissão. Isso fornece vedação adequada e desgaste reduzido, mas introduz ineficiências na queima da mistura ar / combustível, além de criar mais poluentes no escapamento.

• Potência - A tabela abaixo é uma comparação entre três veículos diferentes com seu peso / potência / deslocamento. Olhando para os números, torna-se claramente evidente comparando o peso do veículo, a potência dos cavalos-força e os números de quilometragem, o motor rotativo fica aquém. Assim como os outros motores, você pode turbinar o motor rotativo (o MB GLA45 vem turbo da fábrica). Isso aumentará a produção, mas não aumentará a eficiência proporcionalmente devido à forma como o fluxo de exaustão ocorre e à incapacidade de controlar os eventos de admissão / exaustão como você pode com o motor de pistão. Você soprará hidrocarbonetos não queimados para fora dos orifícios de exaustão, o que é ineficiente. Eu não estou dizendo que nenhum dos veículos com pistão não expele hidrocarbonetos pelo escapamento, Estou dizendo que, pela quantidade de combustível que você despeja no motor, o motor rotativo despeja muito mais em proporção do que os motores de pistão.

    Tamanho do veículo Potência Torque Peso Cidade HWY
    2011 RX-8 1.3L 232hp @ 8500 159lb-ft @ 5500 3064lbs 16mpg 22mgp   
    2015 GLA45 2.0L 355hp @ 6000 332lb-ft @ 2250 3457lbs 23mpg 29mpg
    2105 Stingray 6.2L 455hp @ 6000 460lb-ft @ 4600 3300lbs 17mpg 29mpg 

Não pude deixar de notar que a superfície rotativa do "pistão" muito maior / por quantidade de combustível estava sendo negligenciada nessas considerações de outras respostas. Pode ser um fator compensador de eficiência em algum grau. Os motores rotativos devem usar hidrogênio e provavelmente gases de hidrocarbonetos, como o metano, mais efetivamente do que uma configuração de pistão, porque a maior área de superfície pode extrair mais energia motriz do combustível. Isso parece ter sido uma consideração para os motores Mazda RENISIS que usam hidrogênio suplementar, e a Mazda afirma que o rotativo Wankel tem melhores características térmicas do que um motor a pistão, permitindo uma combustão mais enxuta. http://www.mazda.com/en/innovation/technology/env/hre/ Em teoria, a troca entre válvulas de escape espaçadas de maneira diferente ao redor do raio do motor poderia aliviar alguns dos problemas descritos, pois a parte de exaustão do ciclo Otto poderia ser alterada juntamente com o tempo de combustão.