Projekt silnika X

Projekt silnika Jerzego Woźniaka powstał w 1991 roku, konstruktorowi chodziło o prostotę budowy, czterotaktowy cykl pracy i wyeliminowanie układu korbowego. Dodatkowo należało również uniknąć wad, jakie posiada silnik Wankla w końcu 9 wrzesień 1992 roku Jerzy Woźniak opatentował swój projekt pod tajemniczą nazwą silnik X.


Rys.12 Model silnika X [12]
Budowa i zasada działania silnika X
Silnik X składa się z kołowego cylindra zamkniętego z obu stron płaskimi pokrywami, wewnątrz którego osiowo wiruje tłok złożony z dwóch ruchomych względem siebie elementów. Podczas pracy jednostki tworzą się cztery komory robocze o zmiennej objętości. Przeniesienie momentu obrotowego oraz synchronizacja ruchu ramion tłoka odbywa się za pośrednictwem zmyślnych eliptycznych trybów, które autor dopracował wykorzystując specjalnie wykonany do tego celu program komputerowy. Cztery jednakowe tryby współpracują są ze sobą w taki sposób, że odległość między ich osiami jest stała. Cała przekładnia składa się z dwóch zazębionych par obróconych wstępnie o 90 st. Podczas obrotu (ruch jednostajny) jednego elementu o 90 st. ruch drugiego jest opóźniony (lub przyspieszony, zmiana, co 90 st.). Tak, więc jeśli jedna para powoduje opóźnienie dwóch naprzeciwległych ramion tłoka – druga powoduje przyspieszenie obrotu dwóch pozostałych ramion. Prędkość kątowa wału zdawczego jest sumą prędkości kątowych ramion tłoka i odwrotnie - przekładnia "rozbija" ruch jednostajny obrotowy na ruchy zmienne ramion tłoka.
Na zewnętrznych powierzchniach przegród tłoka wynalazca zaprojektował listwy uszczelniające umieszczone w rowkach i podparte sprężyście. Wymiana ładunku odbywa się, podobnie jak w silniku Wankla, poprzez okna umieszczone w pobocznicy cylindra odpowiednio przymykane i otwierane przez wirujący tłok. Co ciekawe, podczas jednego pełnego obrotu wału silnika, w każdej z czterech komór roboczych wykonywany jest czterotaktowy cykl pracy, a więc ssanie, sprężanie, praca i wydech.
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. W silnikach tłokowych suwowych z mechanizmem korbowym w pojedynczym cylindrze cykl pracy przypada raz na cztery suwy, czyli raz na dwa pełne obroty wału korbowego. U Wankla natomiast na każdy obrót wału przypada jeden cykl pracy.





Konstrukcyjnie lepszy od Wankla

Projekt silnika X ma pewne cechy wspólne z konstrukcją Felixa Wankla. Oba modele posiadają wirujące tłoki i różnią się do klasycznych czterosuwowych silników tłokowych tym, że zamiast tradycyjnych zaworów posiadają okna wlotowe i wylotowe umieszczone w odpowiednio usytuowanym miejscu cylindra. Brak układu korbowego oraz układu rozrządu przy dodatkowej możliwości zastosowania łożysk tocznych to elementy znacznie wpływające na wysoką sprawność silników.
Jednostka Wankla stanowi mniej popularną, aczkolwiek istniejącą na rynku alternatywę dla spalinowych silników suwowych. Tematem programów badawczo-produkcyjnych tegoż silnika zajęło się swego czasu wiele koncernów. Zaawansowane prace podjęli też naukowcy z NASA. Amerykański projekt przewidywał przystosowanie silników dla potrzeb lekkiego lotnictwa, czołgów, amfibii, poduszkowców i śmigłowców armii. Trudno jednak znaleźć informację na ile program został zrealizowany w praktyce, ze względu na poufność programów wojskowych.
Jednostka Wankla mimo swych niepodważalnych atutów posiada też wady, które znacznie przyhamowały jej popularność i spowodowały, że wiele placówek zrezygnowało z rozpoczętych kosztownych prac badawczo-wdrożeniowych. Większość tych niedoskonałości konstrukcyjnych udało się ominąć Jerzemu Woźniakowi w projekcie silnika X, który równocześnie posiada zalety Wankla. Cechą szczególną „X”-a jest wyeliminowanie bezpośredniego kontaktu tłoka ze ściankami cylindra. Takie rozwiązanie powoduje zmniejszenie strat tarcia. - W silnikach suwowych, np. w Wanklu, tłok jest prowadzony przez boczne ściany cylindra, a co za tym idzie powstają opory tarcia pomiędzy tymi elementami. W silniku X tłok w ogóle nie styka się ze ściankami cylindra, zatem takie opory nie mają miejsca. Sprawność cieplna jest wyższa od sprawności cieplnej silnika Wankla (bardzo niekorzystny kształt komory spalania) i porównywalna ze sprawnością silników suwowych.
Kolejną niedogodnością Wankla jest zmienny kąt współpracy listwy uszczelniającej z cylindrem. Daje to bardzo małą powierzchnię styku pomiędzy listwą i gładzią cylindra oraz powoduje powstawanie zmiennej, co do wartości i kierunku składowej siły tarcia w wyniku, czego następuje nierównomierne zużycie gładzi cylindra. Takie rozwiązanie utrudnia też możliwość separacji komór roboczych. W silniku X problem ten został wyeliminowany. Dodatkową pozytywną sprawą w polskiej konstrukcji jest fakt, że wszystkie elementy wirujące są względem siebie symetryczne, dzięki czemu nie ma konieczności stosowania przeciwciężarów równoważących.
Jerzy Woźniak przewiduje, że sprawność ogólna jego silnika będzie wyższa od jednostek suwowych o 5-10 proc. Został pozytywnie oceniony przez fachowców z Politechniki Wrocławskiej, posiada również polski patent. Na razie istnieje tylko jego plastikowy model służący do prezentacji zasad działania. W zeszłym roku pojawiła się pierwsza prywatna firma z Polski zainteresowana budową prototypu, lecz do jego wykonania jednak nie doszło. Przeprowadzenie badań i prac wdrożeniowych obiecującej konstrukcji to kilka lat pracy. Czy uda mu się znaleźć chętnych na zrealizowanie takiego przedsięwzięcia w kraju?





Jako, że ten silnik jest dość skomplikowany konstrukcyjnie, polecam obszerną paczkę z dokładnym opisem i zdjęciami.

http://www.sciaga.pl/tekst/zalacznik/14763/










post edytowany przez autora 23 października 2009 , 11:25.

Przydałaby się jeszcze wizualizacja, bo ciężko to sobie wyobrazić

nie no całkiem fajna konstrukcja, ale raczej nie przejdzie