عمر طويل لمحرك الاحتراق الداخلي. من المثير للسخرية أن "النهاية المعلنة" لمحرك الاحتراق الداخلي بسبب تفشي الكهرباء لم تكن عائقاً أمام رؤية تطورات كبيرة في السنوات الأخيرة: نسبة الانضغاط المتغيرة (نيسان) ، الاشتعال بالضغط في محركات البنزين (مازدا) والآن ، ستدخل شركة Koenigsegg حيز الإنتاج (وإن كان محدودًا جدًا) أول محرك دورة أوتو (رباعي الأشواط) بدون عمود كامات.
على طريق الابتكار هذا ، ظهر أيضًا INNengine 1S ICE ، والذي يعد بالمضي قدمًا إلى أبعد من ذلك.
محرك صغير ولكنه ثوري ، مع حلول هندسية مثيرة للغاية في الداخل. دعونا نلتقي بهم؟
ما هو 1S ICE؟
محرك 1S ICE من INNengine هو محرك مدمج للغاية من حيث الحجم والسعة ، ويزن فقط 500 سم 3 ويزن 43 كجم فقط - يقول مبتكره ، خوان جاريدو ، إنه يعمل بالفعل على تطوير هذه الوحدة التي تزن 35 كجم فقط (!).يعد وزنها المنخفض وحجمها من المزايا الرئيسية التي أعلن عنها المسؤولون عن INNengine مقارنة بمحركات الاحتراق الداخلي التقليدية (4 أشواط):
- ما يصل إلى 70٪ تخفيض الحجم الإجمالي ؛
- إنقاص الوزن بنسبة تصل إلى 75٪ ؛
- تصل إلى 70٪ مكونات أقل ؛
- وما يصل إلى 75٪ أقل من الإزاحة ، ولكن بنفس كثافة الطاقة مثل المحرك التقليدي أكبر 4 مرات. على سبيل المثال ، يحقق المحرك 500 cm3 1S ICE نفس القوة التي يتمتع بها محرك رباعي الأشواط سعة 2000 سم 3.
يمكننا أيضًا أن نرى أنه ، على الرغم من الحجم المكعب الصغير ، فإن 1S ICE به أربع أسطوانات و ... ثمانية مكابس - ليس خطأ ، إنه في الواقع ثمانية مكابس ... بعبارة أخرى ، مكابسان لكل أسطوانة ، وهذا يعني في هذه الحالة أننا في وجود محرك من المكابس المتعارضة. لقد كتبت مكابس متعارضة وليس الأسطوانات المتقابلة الأكثر شيوعًا. ماهو الفرق؟
المكابس المقابلة أقدم مما تعتقد
تختلف المحركات ذات المكبس المقابل عن المحركات ذات الأسطوانات المعاكسة كتلك التي نعرفها في بورش وسوبارو. ماهو الفرق؟ في المحركات المكبسية المتعارضة ، لدينا مكبسان لكل أسطوانة ، يعمل أحدهما مقابل الآخر ، مع غرفة الاحتراق مشتركة بين كليهما.
ومع ذلك ، فهي ليست جديدة عندما يتعلق الأمر بمحركات الاحتراق الداخلي ، على الرغم من كونها حلاً تقنيًا غير عادي.
في الواقع ، يعود تاريخ أول محرك مكبس متعاكس إلى عام 1882 ، وقد صممه جيمس أتكينسون (وهو نفس محرك أتكينسون الذي أطلق اسمه على دورة الاحتراق التي تحمل نفس الاسم والتي وجدت ، قبل كل شيء ، في المركبات الهجينة ، نظرًا لكفاءتها الأكبر).
تكمن الميزة الرئيسية لهذا الترتيب في الكفاءة الأكبر ، حيث لم يعد هناك رأس أسطوانة وأعمدة كامات - محركات المكبس المتقابلة ثنائية الشوط - مما يقلل الوزن والتعقيد وفقد الحرارة والاحتكاك والتكلفة.
اشترك في نشرتنا الإخبارية
ومع ذلك ، من الناحية العملية ، حيث يجب أن يعمل المكابسان الموجودان في نفس الأسطوانة بطريقة منسقة ، يجب أن يتم ربطهما معًا ماديًا ، مما يؤدي إلى استبدال بعض التعقيد والوزن المفقودين.
تم استخدام المحركات المكبسية المقابلة ، قبل كل شيء ، في وسائل النقل الكبيرة ، مثل السفن ، والمركبات العسكرية ، أو حتى كمولدات فعالة. في عالم السيارات هم أكثر ندرة. اليوم ، ربما يكون أقرب محرك ذي مكبس معاكس لتجهيز سيارة (أو في أفضل الأحوال مركبة تجارية) هو محرك Achates Power. لديك مقطع فيديو قصير يتيح لك فهم كيفية عمله:
مقابل المكابس 2.0: وداعا العمود المرفقي
ما هو الفرق بين محرك 1S ICE من INNEngine وهذا المحرك ذو الأسطوانة المعاكسة من Achates؟ كما نرى في الفيلم أعلاه ، للتحكم في حركة جميع المكابس في الأسطوانات ، لدينا عمودان مرفقيان متصلان معًا بواسطة نظام تروس. يستغني 1S ICE ببساطة عن أعمدة الكرنك ، ومعها تختفي قضبان التوصيل وجميع التروس المرتبطة بها من مكان الحادث.
من خلال تقليل عدد المكونات اللازمة لتشغيل محركها بشكل كبير ، حققت INNengine التخفيضات المذكورة أعلاه في الحجم والكتلة ، وزيادة محتملة في الكفاءة.
بدلاً من أعمدة الكرنك ، نجد قطعتين (نوع من الأقراص يناسب عمود المحرك) ، واحدة في كل طرف من أطراف المحرك ، مع أحد أسطحها المتموجة المحسوبة بدقة. إنها ما يجعل من الممكن تنسيق حركة المكابس الثمانية بشكل مثالي (والتي تتحرك الآن في محور موازٍ لمحور المحرك).
شاهدهم في العملية:
تبدو بسيطة بشكل سخيف ، أليس كذلك؟ بفضل الترتيب المتساوي الأبعاد والمتحد المركز لجميع الأجزاء المتحركة (القليلة) ، وحركة المكابس بما يتماشى مع العمود الرئيسي ، فإن توازن هذا المحرك مثالي عمليًا.
إن عدم وجود اهتزازات هو أنه عندما عرضوا فيلمًا لمحرك نموذج أولي على طاولة اختبار ، اتهموا بأنه زائف ، حيث لم يكن مرئيًا للعين المجردة أن المحرك كان يعمل ...
في هذا الفيديو القصير ، يمكننا أيضًا مشاهدة ميزات أخرى لـ 1S ICE ، مثل إمكانية التقدم بشكل طفيف في موضع أحد "أعمدة الكرنك". احتمال يسمح بالتوزيع المتغير ، وليس الصمامات (ليس لديهم) ، ولكن المنافذ (المدخل والعادم) التي تحل محلها. كما أنه يسمح بنسبة ضغط متغيرة ديناميكيًا ، مع تغييرها حسب الحاجة ، كما هو الحال مع محرك نيسان.
الهدف من هذه الخيارات ، كما يمكنك أن تجده في بعض المحركات رباعية الأشواط التي تجهز سياراتنا ، هو تحقيق قدر أكبر من الكفاءة والأداء. في حالة محرك 1S ICE ، فإنه يسمح بالمرونة التي لا تسمح بها المحركات ثنائية الأشواط - مثل تلك ذات المكابس المعاكسة - مع كونها ذات معلمات ثابتة.
وهذا يقودنا إلى ابتكار آخر لـ 1S ICE ، حقيقة أنه محرك أحادي الأشواط ، وهي ميزة مهمة جدًا لدرجة أنها جزء من اسمها: 1 Stroke أو 1-Stroke.
فقط 1 مرة؟! كذلك؟
نحن على دراية بمصطلح محرك رباعي الأشواط (المحرك الذي يزود سياراتنا بمحرك احتراق داخلي) ، وكذلك المحرك ثنائي الأشواط (غالبًا ما يرتبط هذا المحرك بالدراجات النارية). ومع ذلك ، تقول INNengine إن محركها هو ضربة واحدة ، مما يعني:
- 4 أشواط: انفجار واحد لعمود مرفقي اثنين ؛
- شكتان: انفجار واحد لكل دورة عمود مرفقي ؛
- مرة واحدة: انفجاران لكل دورة عمود مرفقي.
بعبارة أخرى ، على الرغم من أن مبدأ تشغيل محرك 1S ICE مشابه لمبدأ المحركات ثنائية الشوط ، إلا أنه يدير ضعف الانفجارات لكل دوران للعمود المرفقي ، ويضاعف أربعة أضعاف ما يمكننا تحقيقه في محرك رباعي الأشواط. في الوقت نفسه ، تحقق هذه البنية الجديدة كل هذا بمكونات أقل.
هذا هو أحد "الأسرار" لكفاءتها الموعودة وأيضًا لأدائها المحدد: وفقًا لـ INNengine ، فإن حجمها الصغير 500 سم 3 قادر على تقديم أرقام تعادل محرك 2000 سم 3 رباعي الأشواط.
الأرقام… ممكن
ما زلنا في مرحلة التطوير ، لذا لا توجد أرقام محددة. لكن في مقاطع الفيديو التي يظهر فيها خوان جاريدو لشرح كل شيء عن محركه (سنترك مقطع فيديو في نهاية المقال) ، هناك رقم مميز: 155 نيوتن متر عند 800 دورة في الدقيقة! رقم مثير للإعجاب وللمقارنة فقط ، لدينا قيم عزم مماثلة تم تحقيقها بواسطة محركات توربو صغيرة في سوقنا ، ولكنها وصلت لاحقًا إلى 1000 دورة في الدقيقة و ... يتم شحنها بشكل فائق.الأرقام المتعلقة بالاستهلاك / الانبعاثات ، سيتعين علينا الانتظار لفترة أطول ، وهو ما يقودنا إلى السؤال الأساسي:
هل يأتي لتجهيز سيارة؟
ربما ، ولكن ليس بالطريقة التي تفكر بها. على الرغم من أنهم يقومون بتحويل Mazda MX-5 (NB) ليكون بمثابة نموذج أولي للاختبار لهذا المحرك ، فإن الهدف والتوجه من تطويره هو بشكل أساسي أن يكون بمثابة موسع نطاق للسيارات الكهربائية.
حقيقة أنه صغير الحجم وخفيف الوزن وفعال وينتج مثل هذه الأرقام العالية في مثل هذه الدورات المنخفضة - الهدف من موسع النطاق هذا هو إنتاج 30 كيلوواط (41 حصان) عند 2500 دورة في الدقيقة - يمكن أن يجعله موسع النطاق المثالي. تكلفة أقل (لا حاجة لمثل هذه البطارية الكبيرة) ، وتلوث أقل (محرك احتراق أكثر كفاءة) ، ودقة عالية على متن الطائرة (عدم وجود اهتزازات).
ومع ذلك ، هناك تطبيقات أخرى في المقدمة لهذا المحرك ، مع تطوير INNengine لمحرك للمنافسة ، وقد أظهر الطيران (الخفيف) بالفعل اهتمامًا كبيرًا بهذا المحرك.
العالم الحقيقي
مثل محرك Achates Power ، فإن إمكانات INNengine 1S ICE لا يمكن إنكارها. لرؤيتها حقًا ، هناك حاجة إلى دعم مالي ضخم ، وعلى الرغم من أن الشركتين تدعمان شركة أرامكو السعودية (عملاق النفط السعودي) ، فإن الأمر المثالي هو الحصول على دعم واحد أو أكثر من مصنعي السيارات.
إذا كانت شركة Achates Power قد أنجزتها بالفعل بفضل الدعم المقدم من Cummins (صانع المحرك) و ARPA-E (وكالة حكومية أمريكية للمشاريع المتقدمة المتعلقة بالطاقة) ، فإن INNengine لم تعثر عليه بعد.
هناك 10 سنوات من التطوير ، وهناك بالفعل نماذج أولية للمحرك على مقاعد الاختبار. يمكن أن ترتفع الفائدة المتولدة فقط - حتى بسبب وعود هذا التعزيز - ولكن مع ذلك ، فإنه ليس مضمونًا الوصول إلى نتيجة ناجحة. هذا يرجع إلى السياق الحالي ، حيث تركز صناعة السيارات بالقوة ، فقط وفقط ، على الكهرباء. سيكون من الصعب على المنشئ تنويع استثماراته في محرك احتراق داخلي جديد تمامًا ، وما هو أبعد من ذلك حيث يوجد الكثير من الجديد فيه.
لا عجب أن تركيز INNengine على تطوير 1S ICE كموسع نطاق - يبدو أنها الفرصة الوحيدة التي يمكن أن تترسخ في المستقبل القريب وتجذب اهتمام صناعة السيارات.
أهمية محرك الاحتراق الداخلي في المستقبل ليس فقط بالنسبة للسيارات ، ولكن لجميع أنواع المركبات التي تستخدمها ، سواء كانت برية أو بحرية أو جوية. الأرقام واضحة وغامضة.
يتم إنتاج حوالي 200 مليون محرك احتراق داخلي كل عام (حوالي 90 مليونًا من محركات السيارات) ، لذلك لا يُتوقع أن تختفي هذه المحركات على المدى القصير / المتوسط الآن بعد أن "اكتشفنا" الكهرباء.
من الضروري الاستمرار في الاستثمار في تطورها ، لأنها أيضًا جزء من الحل.
بالنسبة لأولئك الذين يرغبون في معرفة المزيد عن محرك الاحتراق الداخلي هذا ، أترك لكم مقطع فيديو (إسباني ، لكن مترجم إلى الإنجليزية) بواسطة الصحفي جوان فرانسيسكو كاليرو ، الذي أتيحت له الفرصة لزيارة مرافق INNengine والتحدث مع Juan Garrido ، من INNengine: