내연기관은 (a) 장시간 작동이 필요한 경우 (b) 중장비 작업 (c) 다양한 작동 조건이 요구되는 분야에서 전기 엔진에 비해 현저히 효율적입니다. 전기 엔진은 배터리라는 큰 단점이 있습니다. 장시간 작동하거나 다양한 조건에서사용되거나 중장비 작업을 수행하는 차량이나 기계를 지원할 수 없습니다. 전 세계적으로 매년 약 1억 대의 차량이 생산됩니다. 거의 모든 차량(98% 이상)이 내연기관을 탑재하고 있습니다. 국제청정교통협의회(ICCT)는 2050년까지 추가로 30억 대의 엔진이 도입될 것으로 추정하므로, 내연기관을 생산하고 이를 가능한 한 깨끗하고 효율적으로 만드는 데 여전히 큰 수요가 존재합니다.

SARM 엔진은 다음과 같은 연료로 작동할 수 있습니다: 1. 수소 2. 천연가스 3. 가솔린 4. 디젤 5. e연료 6. 합성연료 7. 바이오연료 8. JP-8 수소로 작동하는 당사의 엔진은 완전한 지속 가능한 에너지 엔진입니다. 요구 사항에 따라 SARM은 기존 내연 기관 엔진을 대체할 수있으며,이는확장된

핵심 엔진은 그렇습니다. 물론 전체 구성은 다를 것입니다 - 더 부피가 커질 것입니다. 작동에 필요한 추가 장비를탑재해야 하기 때문입니다. 시간이 지나 엔진이 최적화되면, 엔진의 전체적인 디자인과 외관도 변경될 것입니다. 더 얇아지고 원반 모양에 가까워질 것입니다.

SARM 엔진의 작동 원리와 장점에 대한 상세한 설명은 SAE 논문 "Description of a Novel Concentric Rotary Engine" (S.Savvakis, V. Gkoutzamanis, Z.Samaras, doi.org/10.4271/2018-01-0365)에서(http://doi.org/10.4271/2018-01-0365)에서) 확인하실수있습니다.

열효율은 엔진 속도에 따라 달라집니다. ANSYS Fluent를 이용한 상세한 3D 시뮬레이션(Savvas 박사 과정 중 수행)을 통해 계산했습니다. 당사의 애트킨슨 기반 작동 사이클에서는 압축비(CR) 값에 제한이 없습니다. 가능한한 높게 설정할 수 있으며, 이는 더 높은 효율을 의미합니다. 압축비 13에서 SARM 엔진은 SI 엔진보다 19% 더효율적입니다(논문 "기존 왕복 엔진 사이클 대비 신개념 회전 엔진 수치 시뮬레이션 , V. Gkoutzamanis, S.Savvakis, A. Kalfas, Proceedings of Shanghai 2017Global Power and Propulsion Forum, 2017, GPPS-2017-147). 그러나 이는 더 높아질 수 있습니다. 마즈다 스카이액티브 엔진은 CR 14를 달성했으며 16 이상으로 높일 수 있다고 주장합니다.SARM 열효율: 36-42% (100rpm - 5,000rpm): ANSYS Fluent에서 생성된 상세한 3D 시뮬레이션 기반. 이 시뮬레이션은 한 작동 원리의 모든 과정(흡기, 압축, 분사, 기화, 점화, 연소, 팽창 및 배기 가스 제거 과정)을 포함합니다. 그러나 우리는 무작위 설계 파라미터로 연속 2사이클만 실행했습니다. 전체 사이클을 2회 이상 실행하는 것은 매우 어렵고 시간이 많이 소요되었습니다(동적 메쉬). 반면 예상대로 두 번째 사이클이 첫 번째보다 높은 효율을 보였습니다. 이는 현상이 안정화될 때까지 계속될 것입니다. 압축기 실험 결과, 첫 번째 사이클 효율이 다섯 번째나 여섯 번째 사이클보다 최대 15% 높을 수 있음을 확인했습니다. 따라서 메쉬 생성 없이모델 설정이 훨씬 빠른 ConvergeCFD를 활용해 작동 사이클을 시뮬레이션할 계획입니다. ConvergeCFD를 통한 목표는5~30회 연속 운전 사이클(두 사이클 간 열역학적 조건이 변하지 않을 때까지)을 실행한 후 설계 매개변수를 최적화하여1000rpm부터 15,000rpm까지의 속도 범위에서 엔진의 최적 이론 열효율을 도출하는 것입니다. 동일한 CFD 시뮬레이션 결과, 난류 수준이 기존 엔진보다 훨씬 높아 연소 과정이 훨씬 빠르게 진행된다는 결론이 도출되었습니다. 난류가 높을수록 연소 과정이 더 빠르게 완료됩니다. 이는 토요타의 다이내믹 포스 엔진(Dynamic Force Engine)에서도 확인되었는데, 해당 엔진은 강력한 텀블 흐름(tumble flow)을 생성하여 연소 과정을 30% 가속화하고 에너지 손실을 낮춘다고 주장합니다. 이는 일부 엔지니어들이 제기한 "난류가 높으면 냉각손실도 높아질 것"이라는 의문에도 답을 줍니다. 토요타 엔진은 높은 난류 강도( )를 가지지만, 연소과정이냉각과정보다훨씬빠르기때문에효율이더높습니다.

우리는 웽클처럼 정점(apex) 및 측면 씰을 사용하지 않습니다. 미로식 씰링(labyrinth sealing)을 사용하며, 이 씰링의 효율은엔진 속도와 엔진 크기에 따라 달라집니다. 엔진 속도가 높을수록 미로를 통해 빠져나갈 수 있는 작동 매체의 양은 줄어듭니다. 엔진 크기가 클수록 누출 경로는 길어지고, 엔진 크기에 비해 틈새는 작아집니다. 시뮬레이션 결과 최대 93.5%의 압축 등엔트로피 효율을 달성할 수 있음을 확인했습니다. 이는 압축 과정이 등엔트로피적이었다면 달성했을 압력의 93.5%에 해당하는 압력을 압축 단계 종료 시점에 얻을 수 있음을 의미합니다. (석사 논문 D. Vogiatzis, Z. Samaras) 피스톤과 압축실 사이의 밀봉에 관해, K. Zoubourlos의 석사 논문은 이 3D CFD연구에서다음과같은도표를도출했습니다: https://static.wixstatic.com/media/undefined

SARM은 180도마다 한 번의 동력 스트로크를 제공할 수 있기 때문에, 4행정엔진에비해최대4배높은출력밀도를가질수있습니다.

높은 표면적 대 부피 비율(S/V) 때문에 많은 분들이 기존 엔진보다 냉각 손실이 훨씬 클 것이라고 생각합니다. 웽켈 엔진이 높은 S/V 비율을 가지고 있어 연소 과정에서 '냉화염( )' 현상이 발생하기 때문에 그들의 추측은 논리적이고 예상 가능한 것입니다. 이것이 웽켈식 엔진의 낮은 열효율의 주된 원인이다. 그러나 우리의 연소 과정은 3도 미만(다른 SI 엔진의 경우 15~35도)에서 완료되며, 이는 연소실의S/V 비율이 구의 S/V와 동일한 값을 가질 때 발생한다. 따라서 압력 손실이 매우 제한적이며, 왕복 엔진에 비해 더욱 제한적입니다. 팽창 과정에서는 연소 과정의 최고 압력에 도달한 후 압력과 온도가 낮아지고 S/V가 높아집니다. 이에 대한 자세한 내용은앞서 언급한 SAE 논문을 참고하시기 바랍니다. 반면, 팽창 과정에서는 작업 매체가 냉각 시스템에 노출되는 표면적이 크지만, 작업 매체와 환경 사이의 ΔP 및ΔT는 더 작습니다. 초기 연소된 부피의 빠른 팽창은 다른 엔진(70-100bar 및 >2000K)의 최고 압력 및 온도에 비해 낮은 최고 압력 및 온도(50bar 및 1150K)를 생성합니다. 따라서 팽창 과정에서도 다른 엔진 유형에 비해 ΔP 및 ΔT가더작습니다.

빠른 팽창으로 인해 낮은 온도(최대 온도 1150K)가 발생합니다. 따라서 NOx생성을방지할수있습니다.

예, 저진동 및 저소음 수준 주장은 계산되지 않았습니다. 우리의 추정치는 대칭적이고 동심원적인 설계 및 작동방식에 기반하며, 이는 오토 엔진, 디젤 엔진, 웜펠(편심) 엔진과 같은 다른 왕복 엔진에서 발생하는 진동과 소음을 방지합니다. 참고로, 100% 대칭 및 동심 설계임에도 불구하고 완벽한 균형 설계에서 기대되는 ' ' 수준의 거의 제로 진동'을 주장하지는 않습니다. 이는 연소 자체가 고려해야 할 높은 힘을 발생시키기 때문입니다.소음은 연소 과정, 흡기 과정, 배기구를 통한 배기 가스 배출 과정에서 발생합니다. 엔진 속도가 높을수록 소음도커지지만, 어떤 경우에도 왕복 엔진과는 완전히 다르고 부드러운 소음을 내뿜습니다. 웜펠식 엔진 역시 왕복 엔진보다 더 조용합니다.비용 절감 효과는 예상되나 아직 계산되지 않았습니다. 설계가 단순하고 부품 수가 적으며, 냉각 시스템은 낮은kW(엔진이 낮은 온도를 발생시키므로)로 충분하고, 엔진 내 많은 부품의 윤활 시스템이 불필요합니다.

SARM은 디젤을 제외한 모든 종류의 연료를 사용할 수 있습니다. 현재로서는 SARM을 압축 점화 엔진(디젤 엔진)으로 테스트하지 않았습니다. 또한 수소, 합성 연료, 전자 연료, 바이오 연료를 사용함으로써 SARM은 무공해 엔진으로도 분류될 수 있습니다.

압력 챔버 내부에서 발생 가능한 속도는 340m/s를 초과할 수 있으나, 유체 이동 중 마하 수에 의한 유량 제한은 발생하지 않습니다. 마하 수는 온도와 압력에 의존하며, 이 두 열역학적 조건이 증가할수록 높아지기 때문입니다. 따라서 작업 매체 이동 중 마하수는 1을 초과하지않습니다.

운전자들의 빠른 가속 및/또는 중량 견인 능력 요구를 충족시키기 위해 고출력 다기통 내연 기관이 필요할 수 있습니다. 그러나 일상적인 사용 시에는 일반적으로 25% 미만의 출력 설정으로 작동합니다(예: 고속도로 주행 시공기역학적 항력, 구름 마찰을 극복하고 에어컨과 같은 부속 장치를 작동시키는 데 40마력(30kW) 미만이 필요합니다). 그러나 가솔린 내연기관이 완전 부하 미만으로 작동할 때, 스로틀이 완전히 열리지 않아 실린더가 각 흡기행정마다 완전한 공기 충전량을 받지 못하기 때문에, 실제 압축비는 측정된(기하학적 기반) 압축비보다 훨씬낮습니다.

무게 측면에서의 경쟁 우위 덕분에 알루미늄 대신 강철을 사용할 수 있습니다. 1차 알루미늄의 전체 수명 주기CO2 배출량이 강철보다 3배 이상 높기 때문입니다. 이러한 현상의 원인 중 하나는 알루미늄이 강철에 비해 재활용 공정이 더 복잡하기 때문입니다.