Development prospects of the rotary combustion engine as a car power unit = Перспективи розвитку роторного двигуна як рушія автомобіля

Abstract

The article briefly describes the main advantages and disadvantages of a rotary combustion engine as a car power unit and considers the option of improving the engine performance specifications due to the use of hydrogen as a fuel. Analyzing the researches, it was established the possibility of hydrogen rotary combustion engines safe work and improvement of the fuel mixture combustion indicators. Hydrogen rotary engines have been found to have low emissions. A scheme for integrating the hydrogen injection system into the design of a rotary internal engine is proposed. The operation of the apex seal between the rotor and the engine block was studied by modeling. It is reasonable to assume that rotary engines equipped to run on hydrogen fuel in the future can potentially be used as car power units, but today their design still needs further technological improvement.

У статті коротко описані основні переваги та недоліки роторного ДВЗ як рушія автомобіля та розглянуто варіант поліпшення характеристик двигуна за рахунок використання водню як палива. Аналізуючи багаторічні дослідження щодо застосування водневого палива для живлення роторного двигуна, встановлено можливість безаварійної роботи даних водневих ДВЗ за рахунок особливостей їх конструкції. Також з’ясовано, що заміна робочого палива фактично нівелює недоліки пов’язані з поганим згоранням бензино-повітряної суміші та викидами її недогорілих частин у атмосферу. Наведено опис основних характеристик водню (межі займистості, швидкість поширення полум'я, температура самозаймання та ін.) та його переваги в порівнянні з бензиновим паливом при застосуванні в роторному ДВЗ. Встановлено, що водневі роторні двигуни мають низький рівень викидів у порівнянні з бензиновими версіями, також для них доцільно застосувати системи рециркуляції вихлопних газів (EGR) для додаткового зниження рівня шкідливих речовин та одночасно з тим збільшення теплової ефективності. Запропоновано схему можливої інтеграції водневої системи живлення в конструкцію роторного ДВЗ, що складається з форсунок безпосереднього впорскування та форсунок зовнішнього впорскування, та коротко описано її роботу. Розглянуто вирішення проблеми слабкого крутного моменту роторного двигуна в діапазоні низьких обертів. Наведено дані 2022 року стосовно виробництва та застосування в автомобільному транспорті водневих роторних двигунів. Досліджено шляхом моделювання роботу верхівкового ущільнення між ротором і поверхнею корпусу двигуна з метою визначення обсягів витоків робочих газів та доведено, що вони не будуть чинити критичний вплив на ефективність двигуна. Обґрунтовано, що обладнані для роботи на водневому паливі роторні двигуни в майбутньому, потенційно, можуть використовуватися як рушії транспортних засобів, проте на сьогоднішній день дана силова установка не досягла свого найкращого рівня розвитку, її конструкція все ще потребує подальшого технологічного вдосконалення.