Rotatiemotor: Waarom is de Wankel-rotatiemotor het beste voor waterstofbrandstof?

Wankel motor
Gepubliceerd op
Vertaald uit het origineel (bron: autoride.co)

De Wankel-rotatiemotor introduceert waarschijnlijk niet, maar kort gezegd is het een type verbrandingsmotor met een roterende zuiger die druk omzet in roterende beweging. De viertaktcyclus vindt plaats tussen de ovale binnenschaal en de roterende zuiger, die driehoekig is.

Het ontwerp van deze motor heeft zijn voordelen: de machine is compact, eenvoudiger te bouwen (minder bewegende delen) en kan ondanks zijn gewicht een groot vermogen ontwikkelen. Desondanks houdt geen enkele andere autofabrikant zich, in tegenstelling tot Mazda, bezig met de ontwikkeling van motoren.

Inhoud

Dit komt omdat de motor, ondanks de genoemde voordelen, tekortkomingen heeft, die behoorlijk aanzienlijk zijn in het geval van personenauto's. Deze nadelen zouden echter kunnen worden geëlimineerd in het geval van waterstofbrandstof.

Nadelen van een rotatiemotor

De wankelmotor wordt momenteel niet in massaproductie gebruikt vanwege de belangrijkste nadelen ervan, en hoewel velen deze motor al lang hebben begraven, wil Mazda hem niet opgeven.

Wat de nadelen betreft, zijn de meest fundamentele echter de inefficiënte brandstofverbranding in vergelijking met een klassieke zuigermotor en de verbranding van motorolie, wat leidt tot hoge emissies.

RX-8 aangedreven door zowel benzine als waterstof

Mazda RX8

Hoewel Mazda momenteel geen auto's maakt die zijn uitgerust met een rotatiemotor, zou waterstofbrandstof daar verandering in kunnen brengen. Mazda begon in de jaren ’90 te experimenteren met de combinatie van een rotatiemotor en waterstofbrandstof. In 2003 slaagde het er zelfs in om de zogenaamde dual-fuel RX-8 te produceren.

Deze speciale editie RX-8 kon tijdens zijn werking de brandstof veranderen van benzine naar waterstof en omgekeerd. Wie weet rijdt hij nog wel op de Japanse wegen, want in 2006 werd hij in Japan verkocht.

Waarom waterstof en een rotatiemotor?

Jason Fenske van Engineering Explored (een bekend YouTube-kanaal) publiceerde onlangs een video waarin hij uitgebreid uitlegt wat er gebeurt in een waterstofaangedreven wankelmotor. Ter illustratie gebruikte hij een rotatiemotor, geprint door een 3D-printer. Je kunt de hele video hier bekijken:

De constructie van de Wankel-rotatiemotor, die wordt aangedreven door zowel benzine als waterstof, is in wezen hetzelfde, met de toevoeging van een injector die waterstofbrandstof rechtstreeks in de verbrandingskamer injecteert en ook een injector in het inlaatspruitstuk voor een voorinspuiting. bereid mengsel.

Het voordeel van een rotatiemotor ten opzichte van een klassieke zuigermotor is het feit dat een rotatiemotor meer tijd heeft om het mengsel te bereiden (inlaatcyclus). Wat het mengsel zelf betreft, is het met waterstofbrandstof veel gemakkelijker om een ​​mengsel van brandstof en lucht te bereiden, omdat waterstof een veel betere dispersie heeft dan benzine. Waterstof is ook brandbaarder: het is veel gemakkelijker te ontsteken dan benzine.

Een gemakkelijkere ontsteking van het mengsel is een groot voordeel

Het voordeel van een gemakkelijkere ontsteking van waterstof zou bij klassieke zuigerverbrandingsmotoren echter door voortijdige ontsteking van het mengsel een nadeel kunnen worden.

De verbrandingscyclus bij rotatiemotoren vindt plaats in 3 kamers, en de kamer waarin de inlaat van lucht en brandstof plaatsvindt, is gescheiden van de kamer waarin de compressie en ontsteking van het mengsel plaatsvinden. Hierdoor is de mengselinlaatkamer koeler en is de kans kleiner dat het mengsel voortijdig ontbrandt.

Het gebruik van waterstof in een rotatiemotor lost ook het probleem van de inefficiënte verbranding van het mengsel op, dankzij de eigenschappen van waterstof zelf. Waterstof kan zelfs in een krappere ruimte verbranden dan benzine, waardoor de rotatiemotor meer van het mengsel verbrandt dan benzine en tegelijkertijd minder uitstoot uitstoot.

Als het om de uitstoot gaat, produceert een auto die puur op waterstof rijdt geen CO2-uitstoot. Aan de andere kant produceert het wel stikstofoxiden vanwege de hoge temperatuur die ontstaat wanneer het mengsel wordt verbrand. Mazda kan deze uitstoot echter beïnvloeden door het mengsel aan te passen: het mengsel zal minder waterstof bevatten, waardoor de temperatuur en tegelijkertijd de uitstoot van stikstofoxiden daalt.

Conclusie

De rotatiemotor kan relatief goed overweg met waterstof, maar het duidelijke nadeel is de korte actieradius. Daarom een ​​combinatie met benzine. Mogelijk is Mazda van plan de rotatiemotor in hybride modellen te gaan gebruiken, vooral om de actieradius van elektrische auto’s uit te breiden.