新エンジンの仕組み...その2

2019年3月19日

さて、私達が考える新型エンジンの話しの続きです。

4つの歯車を組み合わせて、不等速回転を生み出すSwirlギヤシステムを考えました。
それをエンジンに組み込んでみます。

エンジンはFANローター型です。
ロータリーエンジンは皆さん知ってるよね?

そう、こんなのです。


https://youtu.be/5De19xwO_7w

おにぎり型をしたローターが1個回転しながら、吸気・圧縮・爆発・排気の工程を繰り返す事で、回転力を生み出しています。

私達が考えるFANローターエンジンは、FAN(扇型)のローターが2個、お互いが相互に 作用しながら、吸気・圧縮・爆発・排気の工程を繰り返します。

この歯車を回すと右側のFANローターが早くなったり遅くなったりしながら回転する事になります。これを2セット組み合わせます。

どういう動きをするかと言うと.....

こんな感じです。
なかなかうまく表現できないんですが...誰かCAD使える人がいたら協力して~

FANローターが1/4はゆっくりと3/4は素早く回転します。
それを2個、ゆっくり回転する方と、素早く回転する方を組み合わせると、1回転する間に、それぞれが吸気・圧縮・爆発・排気をする事になるのです。
従来型のピストンエンジンが2回転で、1回の爆発をするのみ対し、このFANローターは 1回転で2回の爆発が発生します。(片方が爆発している間に、もう片方は圧縮をしています。)

つまり従来型の4倍のパフォーマンスがあるはず!
まぁ2個ローターを使ってるので、1ローター当り1回の爆発ですが...
それでも従来型のエンジンより2倍のパフォーマンスはあるでしょう。

実物はまだありませんし、計測もしようが無いので実際にどの程度のパフォーマンス があるのかはわかりませんが、パッと見た感じでは無駄な部品が無いし、複雑な機構も必要無いしシンプルで効率の良いエンジンが出来そうだと思います。

さて、私達のFANロータリーエンジンのエネルギー効率はどうなるでしょう?

従来型のガソリンエンジンのエネルギー効率は
25%程度...つまり3/4は捨てられています!!!

200年以上もの年月、エンジニアさんが全力で頑張ってきたにも関わらず、未だに75%は捨てられていてロスの方が多いという現実。

もし、今より少しでも効率が良くなるなら、それは大いにやる価値のある仕事だと思います。
だって、全てが電気自動車になるのは、5年や10年では無理だし....

 

このエネルギーロスを解決出来れば、相当なパフォーマンスが得られます。 FANロータリーエンジンは1回の爆発で1回転するので、2倍のパフォーマンスは得られるとしても、エネルギーロス自体が無くなる訳ではありません。

但し、パフォーマンス向上と同時にエネルギーロスも低減できると考えています。

まず、機械損失ですが、部品点数が少なくなれば、それだけ摩擦が減るので損失を低減できます。私達が考えるSwirlギアを用いたFANローターエンジンは、ピストンもコネクティングロッドもいらないし、圧倒的に部品点数が少なく、従って製造コストも安ければ、機械損失(摩擦損失)も少なく、部品点数が少なければ故障リスクも当然少なくなります。

次に排気損失ですが、まだ熱量が残っている排気ガスを捨てている、冷却損失は熱くなったエンジンを冷やすためにエネルギーを消費していますが、これを何とかしたい。

これらは、実は排気を捨てる前に熱エネルギーを効率良く回収する事が出来れば同時に低減する事が出来ます。

これはちょっと難しい問題で、今後の課題です。

BMWは水を噴射するエンジンがあるって聞いた事がありますが...よく知りません (^^;

...さて次回は...

実はSwirlギアにも、このままではちょっと問題があります。それは、回転中の速度変化についてですが、回転の途中でいきなり速度は3倍になったり、3分の1になったりは...歯車は壊れないか? です。

ではまた、お楽しみに~

このエントリーをはてなブックマークに追加