31.08.2018

Svetový motorový unikát zo Slovenska - nový rotačný spaľovací motor

Bolo pre nás v redakcii príjemným prekvapením, keď nám cez sociálnu sieť prišla ponuka na zverejnenie videa.

Slováci totiž vymysleli celkom nový spôsob pohonu spaľovacím motorom. Rúca všetky doterajšie predstavy o tom, ako funguje klasický spaľovací motor. Škoda by bola iba ukázať video, bez bližšieho vysvetlenia. Keďže je celé riešenie chránené priemyslovým vzorom na Úrade priemyselného vlastníctva SR a v behu je aj medzinárodná patentová prihláška, môžeme podľa autorov inovatívneho riešenia zverejniť aj princíp a funkciu motora. Namiesto siahodlhého opisu by bolo možno vhodné naozaj si pozrieť video. Lenže v tomto prípade, keďže ide o celkom niečo nové a doteraz nepublikované, trocha teórie a všeobecného popisu nezaškodí.

Autori pracujú v súčasnosti na prototype č.2, na ktorého dokončenie, vývoj a vývin potrebujú finančné prostriedky. Zbierajú ich na Chamber Rotary Combustion Engine | Indiegogo

Nuž a teraz už riešenie, ako ho predstavil jeden zo spoluautorov, Ing. Jozef Suriak:

Túto informáciu podávam aj v mene mojich spoluautorov. Som fanúšik techniky, automobilového priemyslu a motorov všetkého druhu. Dlhú dobu sledujem ich vývoj, výhody a nevýhody, ich vplyv na životné prostredie. Zaujali ma predovšetkým spaľovacie zážihové motory, dôvody ich pomerne nízkej účinnosti ako i príčiny vzniku emisii. Porovnával som piestové aj rotačne motory, napr. Wankelov motor s bežným spôsobom plnenia zmesi aj preplňovane motory... a mohol by som pokračovať ďalej. Spoločným menovateľom nízkej účinnosti a vzniku emisii je spôsob konštrukčného riešenia motorov, ktorý vznikol pred viac ako sto rokmi a svoj princíp si zachoval dodnes, samozrejme aj s rôznymi úpravami a vylepšeniami, avšak s nezmenenou podstatou konštrukcie a spôsobom spaľovania zmesi.

Dovoľujem si Vás oboznámiť s „novým pohľadom“ na možnú budúcnosť spaľovacieho zážihového motora. Ide o celkom nový princíp riešenia konštrukcie spaľovacieho motora s názvom „Komorový rotačný spaľovací motor“. Konštrukčné riešenie je chránené na Úrade priemyselného vlastníctva SR.

Doteraz používané motory sú vo svojom pracovnom cykle založene na nutnosti:

- prenosu tlaku plynov z horiacej zmesi na plochu piesta motora zmenou polohy piesta a teda aj zmenou objemu spaľovacieho priestoru z maximálneho na minimálny, čo spôsobuje klesanie tlaku z maximálneho na minimálny a znižovanie účinnosti. V tomto štádiu horiaca zmes veľmi prudko zväčšuje svoj objem, molekuly zmesi sa rýchlo vzďaľujú, dochádza k nedokonalému zhoreniu zmesi.

- motory v pracovnom cykle nutne potrebujú činnosť kompresie spaľovacej zmesi, čo podstatne znižuje účinnosť motora.

Ďalšie obmedzenia a nevýhody jestvujúcich spaľovacích motorov sú:

- nutnosť vratného pohybu piestov u valcových motorov z dôvodu prenosu sily z valca cez ojnicu na kľukový hriadeľ motora

- malá excentricita výslednej sily z piestov voči hriadeľu motora vytvára malý krútiaci moment

- pohyblivé prvky motora pri prenose sily z piestov na hriadeľ vytvárajú značne „kmitavé“ sily, ktoré spôsobujú vibrácie motora - motory pozostávajú z veľkého počtu súčiastok, sú ťažké a objemovo veľké.

Po niekoľkoročnej práci sme navrhli nové riešenie konštrukcie motora na celkom novom princípe, ktoré odstraňuje uvedené nedostatky súčasných motorov. Cielene sme pracovali na myšlienke využitia izochorickeho spaľovania zmesi v zážihových motoroch. Tento druh spaľovania za konštantného objemu ma najvyššiu účinnosť zo všetkých druhov spaľovaní. Pri horení nezväčšuje objem horiacej zmesi, môže dôjsť k dokonalému zhoreniu zmesi.

Problémom vysvetlenia podstaty je, že doteraz sa izochorický dej chápal iba staticky, bez pohybu.

Obdobné riešenie sa pre pohon motorov ešte nepoužilo, v teórii motorov sa o izochorickom deji ako o zdroji pohybu nehovorí, nie sú pre ním vyvolaný pohyb odvodené matematické vzťahy.

Vhodným návrhom konštrukčných prvkov motora, ich vzájomným umiestnením a špecifickým tvarom spaľovacieho priestoru sme dosiahli cielenú premenu tlakovej práce z izochorického spaľovania zmesi na mechanický rotačný kruhový pohyb a tento preniesli na hriadeľ priamo bez prevodového mechanizmu.

Riešenie sa vyznačuje tým, že:

- motor je komorový rotačný, ma statickú vonkajšiu časť - puzdro a vnútornú rotačnú časť – rotor

- tvar, vzájomné umiestnenie, konštrukčne riešenie puzdra i rotora a tvar spaľovacieho priestoru su navrhnute tak, aby umožňovali točenie rotora voči puzdru okolo osi hriadeľa

- spaľovacie komory su umiestnene rovnomerne po obvode hriadeľa, čo umožňuje elimináciu sily – Fy rovnakou veľkou z komory na opačnom konci rotora

- spaľovanie zmesi prebieha izochorickym dejom v spaľovacom priestore konštantného objemu a špecifického tvaru. Špecificky tvar umožňuje vytvoriť aktívnu silu - Fa na stenu komory a reakčnú silu Frx na vnútornú plochu puzdra. Tieto sily majú opačný smer, spôsobujú točenie rotora v smere aktívnej sily Fa okolo hriadeľa uloženého v ložiskách.

- tlak z takto horiacej zmesi v konštantnom objeme spaľovacieho priestoru je dlhodobo nemenný aj počas viacerých otáčok rotora

- nastáva dlhší čas na horenie a dokonale spálenie zmesi počas viacerých otáčok hriadeľa

- v pracovnom cykle motora sú činnosti: doprava zmesi preplňovaním, zapálenie zmesi sviečkou, horenie zmesi, vytváranie aktívnych síl v spaľovacom priestore, ich prenos prostredníctvom rotora na hriadeľ.

Táto činnosť prebieha aj počas viacerých otočiek rotora, pokiaľ tlak v spaľovacom priestore neklesne a zmes riadne nezhorí. Ďalšou činnosťou je výfuk spálenej zmesi a výstrek komory vzduchom. V komorách na jednom rotore všetky činnosti prebiehajú v jednom okamžiku.

- „dvojice“ aktivnych sil - Fa v počte komôr - n vytvárajú na ramenách rotora - r krútiaci moment - M vo veľkosti: M = n*Fa*r, ktorý sa prenáša na hriadeľ motora bez prevodového mechanizmu

- sekcie z puzdier a rotorov možno nasúvať na hriadeľ za sebou s cieľom zvýšenia vykonu motora

- synchronizáciu všetkých činnosti v pracovnom cykle vykonáva riadiaca jednotka

- tesnenie spaľovacieho priestoru „kopíruje“ otvorenú plochu spaľovacieho priestoru, je namáhané iba jednosmerným kĺzavým pohybom, mazane je olejom kanálikmi vedúcimi cez hriadeľ a rotor až k tesneniu

- chladenie motora je kanálikmi v puzdre motora.

Ďalšie výhody motora:

- izochorické spaľovanie zmesi ma najvyššiu účinnosť zo všetkých druhov spaľovaní

- všetky pohybujúce sa časti vykonávajú iba rotačný jednosmerný kruhový pohyb okolo osi hriadeľa

- podstatné časti motora, t.j. statické puzdro, rotor a hriadeľ majú spoločnú os totožnú s osou hriadeľa

- pracovný diagram motora na jednu otáčku hriadeľa vykazuje podstatne väčšiu účinnosť ako obdobný piestový, alebo Wankelov motor na jednu otáčku hriadeľa

- veľkosť, tvar spaľovacieho priestoru, polomer - R a činnosť riadiacej jednotky možno optimalizovať

- motor nepozná činnosť kompresie

- motor nemá „klasický“ kľukový a vačkový hriadeľ

- je jednoduchý s malým počtom súčiastok.

Video simulujúce činnosť motora je k dispozícii na tejto stránke a môžete si ho pozrieť aj tu:

Ak vás prezentovaná myšlienka zaujala a uznáte jej opodstatnenosť, dúfame, že ju pomôžete podporiť. V súčasnosti pracujeme na vývoji 2. prototypu.

Za spoluautorov: Ing. Suriak Jozef, Suriak Martin


AUTOR: © Zoznam/Jozef Vydra, Ing. Jozef Suriak

Komentáre k článku