Niet aangemeldRX8NL.COM
Forum Hulp Zoek Registreren Aanmelden
Omhoog Onderwerp Techniek en prestaties / Techniek / Vraag van de maand
- Van Eric (ForumPro) op 30-11-2004 11:43
Uit Auto & Motor TECHNIEK januari 2004
- Van Rasputin (SuperForumposter) [be] op 01-12-2004 13:39
This article is correct when it establishes the lower brake mean effective pressure (bmep) for Wankel engines, compared with state of the art piston engines. Below is a comparison between Renesis and Boxster S.

Definition of brake mean effective pressure is  (Heywood p50)
bmep = (P x n x 10³) / (V x N)    or   bmep = (6,28 x n x T) / V       units : kPa
P : power (in kW)
T : Torque (in N.m)
n : number of crank revolution for each power stroke per cylinder (n=1 for Renesis)
V : displacement / swept volume (in dm³ or l) (V = 1.308 l for Renesis)
N : engine speed (in rev/s)

Renesis HP / Power : 177kW @ 8500 rpm (source SAE paper 2000-01-1790)
=> bmep = 961 kPA = 9,6 bar

Renesis SP / Torque : 222 N.m @ 5000 rpm
=> bmep = 1072 kPA = 10,7 bar

Let's take as a comparison a modern sporty engine :
Boxster S : V=3,179 l, n=2, P=206kW @ N=6200 rpm => bmep = 12,5 bar.

Bmep gives indeed a good indication on how the engine designer has used the engine's displacement (here swept volume).

However, a low bmep has little to do with poor fuel economy as the bmep values calculated above are at high engine speed and full loads, operating points hardly achieved in a legal or controlled fuel consumption test.
Therefore, bmep can not explain on its own the highish fuel consumption of Wankel engines.

The best parameters to study is the brake specific fuel consumption (bsfc) or indicated mean effective pressure(imep).

The parameters adversely affecting the Renesis fuel economy are :
- lowish compression ratio, affecting thermal efficiency (or fuel conversion efficiency)
- large combustion chamber surface area increasing heat transfer (hence energy losses), but partially compensated by a low gas velocity in the chamber
- high exhaust gas temperatures calling for catalyst cooling with extra fuel

On a side note, the calculation for the displacement in the article, stating 3,9l is complete utter bollocks and the writer needs to divide by 3 again later (constant C) for his calculations to work.
- Van EJ Uitterlinden (SuperForumposter) op 01-12-2004 14:15
Als aanvulling:

Een verbrandingsruimte in de vorm van een bol biedt goede vooruitzichten voor een efficiënte (lees hoog rendement) verbranding. Bij conventionele zuigermotoren zie je dit vaak terug in de vorm van de cilinderkop en de eventuele uitsparing in de zuiger.

Daarentegen is bij de Wankelmotor de verbrandingsruimte sikkelvormig. Ook de uitsparing in de rotor kan dit niet voorkomen. Hierdoor is de verbranding bijna nooit volledig, in het begin van de sikkelvormige ruimte blijft namelijk veelal onverbrand mengsel achter. Dit laatste wordt vervolgens meegenomen naar de volgende verwerkingsronde.

Zelf ben ik m.n. benieuwd wat het effect van directe inspuiting op Wankelmotoren is, geeft dit misschien een verbetering?
Of hier onderzoek naar wordt/is gedaan weet ik niet, hierover heb ik tot op heden nog niets vernomen.

groeten, Eric
- Van Rasputin (SuperForumposter) [be] op 01-12-2004 15:25
The fact that the unburnt fuel is used in the following cycle, as you rightly mention, does not contribute to any energy loss to the system, as you recover what you first supplied.

Direct injection would definitely improve the Wankel engine's fuel economy as :
- it allows for an increase in compression ratio ;
- it allows for a leaner mixture in the chamber while retaining a low cycle-to-cycle variability and a low level of misfires.

But it might not be enough. Look at the Audi A3 Sportback 2.0 FSI :
- its fuel economy is no better than a port injection 2.0l Honda Accord
- some of its fuel economy advantage is offset by the need of running with the more expensive 98 RON fuel (too much sulphur content in 95 RON apparently).
- Van antoon (Powerposter) [be] op 02-12-2004 16:18
Rasputin wrote:

> This article is correct when it establishes the
> lower brake mean effective pressure (bmep) for
> Wankel engines, compared with state of the art
> piston engines. Below is a comparison between
> Renesis and Boxster S.
>
> Definition of brake mean effective pressure is 
> (Heywood p50)
> bmep = (P x n x 10³) / (V x N)    or   bmep = (6,28
> x n x T) / V       units : kPa
> P : power (in kW)
> T : Torque (in N.m)


> n : number of crank revolution for each power
> stroke per cylinder (n=1 for Renesis)
> V : displacement / swept volume (in dm³ or l) (V =
> 1.308 l for Renesis)
> N : engine speed (in rev/s)
>
> Renesis HP / Power : 177kW @ 8500 rpm (source SAE
> paper 2000-01-1790)
> => bmep = 961 kPA = 9,6 bar
>
> Renesis SP / Torque : 222 N.m @ 5000 rpm
> => bmep = 1072 kPA = 10,7 bar
>
> Let's take as a comparison a modern sporty engine :
> Boxster S : V=3,179 l, n=2, P=206kW @ N=6200 rpm =>
> bmep = 12,5 bar.
>
> Bmep gives indeed a good indication on how the
> engine designer has used the engine's displacement
> (here swept volume).
>
> However, a low bmep has little to do with poor fuel
> economy as the bmep values calculated above are at
> high engine speed and full loads, operating points
> hardly achieved in a legal or controlled fuel
> consumption test.
> Therefore, bmep can not explain on its own the
> highish fuel consumption of Wankel engines.
>
> The best parameters to study is the brake specific
> fuel consumption (bsfc) or indicated mean effective
> pressure(imep).
>
> The parameters adversely affecting the Renesis fuel
> economy are :
> - lowish compression ratio, affecting thermal
> efficiency (or fuel conversion efficiency)
> - large combustion chamber surface area increasing
> heat transfer (hence energy losses), but partially
> compensated by a low gas velocity in the chamber
> - high exhaust gas temperatures calling for
> catalyst cooling with extra fuel
>
> On a side note, the calculation for the
> displacement in the article, stating 3,9l is
> complete utter bollocks and the writer needs to
> divide by 3 again later (constant C) for his
> calculations to work.


als ik bovenstaande vergelijkingen bekijk, meen ik te zien dat twee structureel gelijke motoren, de SP en de HP, een verschil in bmep genereren van meer dan 10%. In de bovenstaande vergelijking is niet de ruimtelijke structuur van de verbrandingskamers bepalend maar wel het koppel, en voor leek als ik is het dan ook wat moeilijk te verstaan dat het bmep het onderscheid tussen cylinder en rotatiemotor kan verklaren, temeer daar het verschil tussen SP en boxster ook maar iets van een 10% is.
Toegegeven, ik heb geen flauw idee hoe men uit de SP meer koppel haalt dan uit de HP, tenzij de HP zijn koppel kunstmatig gereduceerd werd.
- Van Leo (Rotary SuperSpammer) [nl] op 02-12-2004 20:10 Edited 02-12-2004 21:38
Rasputin wrote:

> On a side note, the calculation for the
> displacement in the article, stating 3,9l is
> complete utter bollocks and the writer needs to
> divide by 3 again later (constant C) for his
> calculations to work.


Ik heb gisteren (helaas vóór de reply van Rasputin) een half uur in een spreadsheet zitten rekenen met de specs van een Nissan 350Z op basis van de formule uit het tijdschrift. Ik kreeg er op geen enkele manier zinnige waarden uit. Ik ben er maar mee gestopt, maar het zat me niet lekker.

Maar ook met jouw formule-variant kom ik niet op zinnige uitkomsten:

> Let's take as a comparison a modern sporty engine :
> Boxster S : V=3,179 l, n=2, P=206kW @ N=6200 rpm =>
> bmep = 12,5 bar.


Bij mij komt daar volgens jouw formule 20.9 uit. Ik kan het niet volgen.
Voor de 350Z:
bmep = (P x n x 10³) / (V x N)
(208 x 2 x 10³)/(3,498 x 6200)=19

Ik heb nog gegoogled naar informatie over de juiste formule of een betere toelichting erop, maar bij gebrek aan goede engelse zoekwoorden niks gevonden. Googelen in het nederlands naar "vermogensformule" leverde ook al niks op....
- Van Leo (Rotary SuperSpammer) [nl] op 02-12-2004 20:42 Edited 02-12-2004 20:46
Rasputin wrote:

> The fact that the unburnt fuel is used in the
> following cycle, as you rightly mention, does not
> contribute to any energy loss to the system, as you
> recover what you first supplied.


But the lack of a nice spherical chamber space probably not only results in some (later reused) unburned fuel, the imperfect combustion will also lead to inefficient burning (in the corner areas) where fuel is actually lost without proper heat generation, I would guess. The result of those particular processes would not be useable in the next cycle. Maybe extra carbon monoxyde will result from this, wich in itself may burn in the next cycle, but would be expelled in the exhaust fase, being a gas and all...
- Van Leo (Rotary SuperSpammer) [nl] op 02-12-2004 22:13
EJ Uitterlinden wrote:

> Zelf ben ik m.n. benieuwd wat het effect van
> directe inspuiting op Wankelmotoren is, geeft dit
> misschien een verbetering?
> Of hier onderzoek naar wordt/is gedaan weet ik
> niet, hierover heb ik tot op heden nog niets
> vernomen.


Je zat naast me toen we naar een direct ingespoten Wankel zaten te kijken.
Ik denk dat daar wel onderzoek naar gedaan is. De gegevens houden ze als commerciele
partij echter voorlopig lekker voor zichzelf, denk ik.

>
> groeten, Eric

- Van EJ Uitterlinden (SuperForumposter) op 03-12-2004 07:15
Leo wrote:

> Je zat naast me toen we naar een direct ingespoten
> Wankel zaten te kijken.
> Ik denk dat daar wel onderzoek naar gedaan is. De
> gegevens houden ze als commerciele
> partij echter voorlopig lekker voor zichzelf, denk ik.


Dat klopt, dat was een Wankel-diesel (met hulpbougie voor als de motor nog koud is). Het gaat mij om een direct ingespoten Wankel-benzine.
- Van Rasputin (SuperForumposter) [be] op 03-12-2004 12:28
Leo wrote:

> Rasputin wrote:
>> On a side note, the calculation for the
>> displacement in the article, stating 3,9l is
>> complete utter bollocks and the writer needs to
>> divide by 3 again later (constant C) for his
>> calculations to work.
>
> Ik heb gisteren (helaas vóór de reply van Rasputin)
> een half uur in een spreadsheet zitten rekenen met
> de specs van een Nissan 350Z op basis van de
> formule uit het tijdschrift. Ik kreeg er op geen
> enkele manier zinnige waarden uit. Ik ben er maar
> mee gestopt, maar het zat me niet lekker.
>
> Maar ook met jouw formule-variant kom ik niet op
> zinnige uitkomsten:
>
>> Let's take as a comparison a modern sporty engine :
>> Boxster S : V=3,179 l, n=2, P=206kW @ N=6200 rpm =>
>> bmep = 12,5 bar.
> Bij mij komt daar volgens jouw formule 20.9 uit. Ik
> kan het niet volgen.
> Voor de 350Z:
> bmep = (P x n x 10³) / (V x N)
> (208 x 2 x 10³)/(3,498 x 6200)=19
>
> Ik heb nog gegoogled naar informatie over de juiste
> formule of een betere toelichting erop, maar bij
> gebrek aan goede engelse zoekwoorden niks gevonden.
> Googelen in het nederlands naar "vermogensformule"
> leverde ook al niks op....


Leo, dit is de juiste formula uit Prof Heywoods z'n boek (een bijbel voor motor ingenieurs). Maar N is in rond per second, niet minute (rev/s niet RPM)! ;-)
- Van Rasputin (SuperForumposter) [be] op 03-12-2004 12:30
Leo wrote:

> Rasputin wrote:
>> The fact that the unburnt fuel is used in the
>> following cycle, as you rightly mention, does not
>> contribute to any energy loss to the system, as
>> you recover what you first supplied.
> But the lack of a nice spherical chamber space
> probably not only results in some (later reused)
> unburned fuel, the imperfect combustion will also
> lead to inefficient burning (in the corner areas)
> where fuel is actually lost without proper heat
> generation, I would guess. The result of those
> particular processes would not be useable in the
> next cycle. Maybe extra carbon monoxyde will result
> from this, wich in itself may burn in the next
> cycle, but would be expelled in the exhaust fase,
> being a gas and all...


You're right Leo, some of the unburnt fuel is probably lost in the exhaust too indeed.
- Van Leo (Rotary SuperSpammer) [nl] op 06-12-2004 22:47
EJ Uitterlinden wrote:

> Dat klopt, dat was een Wankel-diesel (met
> hulpbougie voor als de motor nog koud is). Het gaat
> mij om een direct ingespoten Wankel-benzine.


Ook daar zal wel naar gekeken zijn, denk ik. De vonk is volgens mij trouwens permanent nodig, de te lage compressie maakt zelfontbranding moeilijk, ongeacht de bedrijfstemperatuur.
- Van Dirk (SuperForumposter) [nl] op 07-12-2004 09:51
Indien de druk zo'n verschil uitmaakt zou volgens de theorie een turbo niet enkel vermogenswinst maar ook een lager verbuik moeten geven.
Misschien enige ervaring bij onze RX7 broeders ?
- Van CoolDragon (Powerposter) [nl] op 07-12-2004 14:37 Edited 10-12-2004 19:51
Dirk wrote:

> Indien de druk zo'n verschil uitmaakt zou volgens
> de theorie een turbo niet enkel vermogenswinst maar
> ook een lager verbuik moeten geven.
>  Misschien enige ervaring bij onze RX7 broeders ?


in theorie wel, als je precies hetzelfde rijgedrag en ook snelheden aanhoudt die je daarvoor aanhield. maar op het moment dat je een turbo hebt, ga je het extra vermogen toch meer aanspreken en bij volgas leverty de auto nu opeens een dot extra vermogen vergeleken met standaard...dus in de praktijk een lager verbruik...ik dnek niet dat je dat gaat halen...vergelijk maar eens het verbruik van een standaard lancer 2.0 en een evo8
- Van Leo (Rotary SuperSpammer) [nl] op 10-12-2004 19:57 Edited 10-12-2004 20:10
Dirk wrote:

> Indien de druk zo'n verschil uitmaakt zou volgens
> de theorie een turbo niet enkel vermogenswinst maar
> ook een lager verbuik moeten geven.
> Misschien enige ervaring bij onze RX7 broeders ?


Volgens mij gaan we nu verschillende drukken door elkaar halen. Een turbo doet iets aan de vuldruk (tijdens de inlaatfase). De druk uit de formule is die tijdens de compressiefase. Ik heb zo het idee dat bij een turbo de druk in de compressiefase vaak zelfs lager is, omdat men vaak de compressie verlaagd bij turbomotoren.
(Rasp, correct me if I'm wrong please, and tell us about the effect -if any- of a turbo on the professor's formula!)
- Van Rasputin (SuperForumposter) [be] op 11-12-2004 09:40
Maybe if you analyse the theoretical Otto cycle, you might find that turbocharging might improve the overall efficiency. I don't remember and might check later.

BUT : turbocharging of petrol engine practically always deteriorates overall efficiency and increase fuel consumption. Indeed, as a result of increasing intake manifold pressure, you usually must reduce compression ratio (CR) to keep knock under control. You end up with a less efficient engine at part throttle, where the engine is not knock limited. At full load, overfuelling is necessary to keep exhaust gases at a temperature compatible with the turbine components.

However Mazda developped a Miller cycle V6 engine for a Xedos a few year back. The clever idea about the Miller cycle is that, despite using force induction, you keep a high CR to maintain a good efficiency at part load, but to leave the intake valve opened beyond Bottom Dead Center (BDC) at high load to let some of the cylinder charge to exit the cylinder. Basically, you end up with a lower pressure at the end of the compression stroke that is compatible with the high CR and you keep a relative robustness with regards to knock. So far, Miller cycle engines only give a measureable fuel economy advantage in the following conditions (according to John B., who did some advanced research on Miller and Atkinson cycle engines at Ford in Dearborn) :
- you must use a high effiiency supercharger (turbos don't work as well) : the Mazda Xedos use a twin-screw Lysholm S/C (like Hymee's)
- you need a good knock control system
- you need a variable valve timing system in order to get the intake valve to remain open only at high load.

Fabrice
Omhoog Onderwerp Techniek en prestaties / Techniek / Vraag van de maand

Powered by mwForum 2.29.7 © 1999-2015 Markus Wichitill