Fala uderzeniowa w silniku
Podczas spotkania zorganizowanego przez Advanced Research Projects Agency - Energy Norbert Müller z Michigan State University zaprezentował prototyp silnika wykorzystującego fale uderzeniowe do kompresji mieszanki paliwowo-powietrznej.
Głównym elementem silnika o roboczej nazwie Wave Disk Engine jest rotor, którego łopatki wraz z bocznymi ściankami tworzą komory promieniście rozłożone wokół środka. Gdy rotor się obraca, mieszanka paliwowo-powietrzna dociera do komór przez centralnie umiejscowione kanały. Jednak nie udaje się jej opuścić komór przez kanały wylotowe, gdyż rotor zdąży się obrócić i wyloty zostają zablokowane przez ścianki boczne rotora. W efekcie w rotorze gwałtownie rośnie ciśnienie i dochodzi do pojawienia się fali uderzeniowej, która kompresuje mieszankę paliwowo-powietrzną. Bezpośrednio przed tym, jak fala uderzeniowa dotrze do centralnych kanałów, rotor zdąży się obrócić i zostają one zamknięte. Wówczas skompresowana mieszanka jest podpalana, a w tym czasie obrót rotora sprawia, że zostają otwarte kanały wylotowe. Dochodzi wtedy do gwałtownego wyrzutu gorących gazów, które obracają łopatki rotora, utrzymując go w ciągłym ruchu, dzięki czemu wytwarza on elektryczność.
Projekt Müllera pozwala znakomicie uprościć konwencjonalne silniki, gdyż nie wykorzystuje tłoków, wałka rozrządu i zaworów. Samochód wyposażony w taki silnik może być nawet o 20 procent lżejszy od pojazdu z tradycyjnym silnikiem, a rezygnacja z wielu części mechanicznych powoduje, że zużywa też mniej paliwa. Müller zapewnia, że jego urządzenie świetnie sprawdzi się w pojazdach hybrydowych i może współpracować z różnymi rodzajami paliwa, w tym z wodorem.
Müller i jego zespół twierdzą też, że dzięki nowej konstrukcji sprawność silnika może wzrosnąć do 60%. Obecnie silniki spalinowe charakteryzują się sprawnością rzędu 25-40 procent.. Ponadto Wave Disk Engine może o 30% obniżyć cenę samochodu, zmniejszyć emisję dwutlenku węgla o 90% oraz zapewnić pojazdom hybrydowym zasięg rzędu 800 kilometrów.
Inżynier na razie przygotował mały prototyp, jednak zapowiada, że jeszcze w bieżącym roku zaprezentuje model o mocy 25 kilowatów.
Komentarze (5)
yaworski, 16 marca 2011, 18:45
Kiedyś, przy okazji jakiegoś innego artykułu na temat silników, pisałem w komentarzu, że silnik spalinowy mógłby być znacznie sprawniejszy w samochodzie w roli generatora prądu dla silników elektrycznych. Taki silnik mógłby po prostu pracować na swoich najwydajniejszych obrotach przez cały czas ładowania akumulatorów czy zasilania silników (w przypadku zapotrzebowania większego niż potrafią dać akumulatory). W takim układzie odpada np skrzynia biegów pomiędzy silnikiem a generatorem (jedynie sprzęgło potrzebne przy odpalaniu silnika).
Tolo, 16 marca 2011, 22:00
zjawiska falowe są wykorzystywane dość powszechnie w silnikach spalinowych. Największą role odgrywają w dwusuwach. Chodzi o to żeby wylatujące spaliny wyssały z komory spalania ile się da z mieszanką włącznie a następnie fala odbita w tłumiku wtłoczyła to z powrotem do cylindra poprawiając wymianę ładunków. W 4 sówie jest coś takiego jak czas współotwarcia zaworów czyli okres w którym zawór wydechowy jest jeszcze nie zamknięty a zawór ssący już otwarty. Podobne zjawiska występują w dolocie na przykład układ dual ram w oplu który zmienia długość dolotu.
Ciekawym wynalazkiem jest też sprężarka comprex. I tu bym szukał natchnienia tego pomysłu.
MaG, 17 marca 2011, 08:45
Jeszcze nie spotkałem się z sytuacją, gdy nowoczesne rozwiązanie spowodowałoby obniżkę ceny
. Na początku cena zawsze jest wyższa.
Tolo, 17 marca 2011, 10:27
MaG w zasadzie to nie wiadomo czy to się do czegokolwiek nadaje. Okaże się ze ten silnik działa w dość wąskim zakresie obrotów. Bo tylko tam występuje w miarę optymalne spalanie. I jest bardzo czuły na zmiany obciążenia. Ten silnik to we sumie logicznie można by uprościć do bani Herona napędzanej silnikiem pulsacyjnym.
Jajcenty, 17 marca 2011, 11:47
Może się nadać jako źródło mocy do wytwarzania prądu w hybrydach.
No to można powiedzieć o bardzo wielu silnikach.
Każdą, w zasadzie, turbinę daje się zaklasyfikować jako "odwrotną banię Herona z nieruchomymi dyszami". Tak jak broń palna jest dmuchawką a promy kosmiczne fajerwerkami. ;D