Lang levetid for forbrændingsmotoren. Det er ironisk, at den "annoncerede afslutning" af forbrændingsmotoren på grund af den voldsomme elektrificering ikke har været en hindring for at se store fremskridt i de senere år: variabelt kompressionsforhold (Nissan), kompressionstænding i benzinmotorer (Mazda) og nu, Koenigsegg vil sætte den første Otto-motor (4 takt) uden knastaksel i produktion (omend meget begrænset).
Det er på denne innovationsvej, at INNengines 1S ICE også dukker op, som lover at gå endnu længere.
En lille, men revolutionerende motor, med meget interessante tekniske løsninger indeni. Lad os møde dem?
Hvad er 1S ICE?
1S ICE fra INNengine er en meget kompakt motor i størrelse og kapacitet, der kun vejer 500 cm3 og vejer kun 43 kg - dens skaber, Juan Garrido, siger, at han allerede arbejder på en udvikling af denne enhed, der kun vejer 35 kg (!).Dens lave vægt og volumen er to af de vigtigste fordele, som de ansvarlige for INNengine annoncerer i forhold til konventionelle forbrændingsmotorer (4 takter):
- Op til 70 % total volumenreduktion;
- Op til 75 % vægtreduktion;
- Op til 70 % færre komponenter;
- Og op til 75 % mindre slagvolumen, men med samme effekttæthed som en konventionel motor 4x større. For eksempel opnår 500 cm3 1S ICE samme effekt som en 2000 cm3 4-takts motor.
Vi kan også se, at på trods af den lille kubikstørrelse, har 1S ICE fire cylindre og... otte stempler — det er ingen fejl, det er faktisk otte stempler... Med andre ord er det to stempler pr. cylinder, hvilket i dette tilfælde betyder, at vi er i nærværelse af en motor af modstående stempler. Jeg skrev modsatte stempler og ikke de mere almindeligt kendte modsatte cylindre. Hvad er forskellen?
Modsatte stempler er ældre end du tror
Motorer med modsat stempel er ikke det samme som modsatte cylindrede motorer som dem, vi kender i Porsche og Subaru. Hvad er forskellen? I modsatte stempelmotorer har vi to stempler pr. cylinder, der arbejder modsat hinanden, hvor forbrændingskammeret deles af begge.
Det er dog ikke nyt, når det kommer til forbrændingsmotorer, på trods af at det er en usædvanlig teknisk løsning.
Faktisk går den første modsatrettede stempelmotor tilbage til 1882, designet af James Atkinson (den samme Atkinson, der gav sit navn til den eponyme forbrændingscyklus, der frem for alt findes i hybridbiler på grund af dens større effektivitet).
Den største fordel ved dette arrangement ligger i større effektivitet, da der ikke længere er et cylinderhoved og knastaksler - de modstående stempelmotorer er 2-takts - hvilket reducerer vægt, kompleksitet, varme- og friktionstab og omkostninger.
Abonner på vores nyhedsbrev
Men i praksis, da de to stempler i samme cylinder skal arbejde på en koordineret måde, skal de være fysisk forbundet med hinanden, hvilket tvinger til at erstatte noget af den tabte kompleksitet og vægt.
Modsatte stempelmotorer er frem for alt blevet brugt i store transporter, såsom skibe, militærkøretøjer eller endda som effektive generatorer. I bilverdenen er de meget sjældnere. I dag er den måske tætteste modsatte stempelmotor til at udstyre en bil (eller i bedste fald et erhvervskøretøj) Achates Power. Du har en kort video, der lader dig forstå, hvordan det fungerer:
Modsatte stempler 2.0: farvel krumtapaksel
Hvad er forskellen mellem 1S ICE fra INNEngine og denne modsatte cylindrede motor fra Achates? Som vi kan se i filmen ovenfor, for at styre bevægelsen af alle stemplerne i cylindrene, har vi to krumtapaksler forbundet med et gearsystem. 1S ICE undværer simpelthen krumtapakslerne, og med dem forsvinder plejlstængerne og alle tilhørende gear fra scenen.
Ved så markant at reducere antallet af komponenter, der er nødvendige for driften af sin motor, har INNengine således opnået de førnævnte reduktioner i volumen og masse, og en potentiel forøgelse af effektiviteten.
I stedet for krumtapakslerne finder vi to stykker (en slags skive, der passer på motorakslen), en i hver ende af motoren, med en af dens minutiøst beregnede bølgede overflader. Det er dem, der gør det muligt perfekt at koordinere bevægelsen af de otte stempler (som nu bevæger sig i en akse parallelt med motoraksen).
Se dem i drift:
Det lyder absurd simpelt, ikke? Takket være det ækvidistante og koncentriske arrangement af alle (få) bevægelige dele, og stemplernes bevægelse på linje med hovedakslen, er balancen i denne motor praktisk talt perfekt.
Fraværet af vibrationer er sådan, at da de viste en film af en prototypemotor på en testbænk, blev den beskyldt for at være falsk, da det ikke var synligt med det blotte øje, at motoren kørte...
I denne korte video kan vi også se andre funktioner ved 1S ICE, såsom muligheden for en lille fremrykning af positioneringen af en af "krumtapakslerne". En mulighed, der giver mulighed for variabel fordeling, ikke ventilerne (de har de ikke), men portene (indløb og udstødning), der tager deres plads. Og det tillader også dynamisk variabelt kompressionsforhold, og ændrer det efter behov, som med Nissan-motoren.
Formålet med disse muligheder, som du kan finde i nogle af de 4-takts motorer, der udstyrer vores biler, er at opnå større effektivitet og ydeevne. I tilfældet med 1S ICE tillader den den fleksibilitet, som 2-taktsmotorer - såsom dem med modsatte stempler - ikke tillader, da disse har faste parametre.
Og det bringer os til endnu en nyskabelse af 1S ICE, det faktum, at det er en 1-taktsmotor, en funktion så vigtig, at den er en del af dens navn: 1 Stroke eller 1-Stroke.
Kun 1 gang?! Såvel?
Vi kender til begrebet 4-taktsmotor (den, der udstyrer vores biler med en forbrændingsmotor), samt 2-taktsmotoren (disse forbindes oftere med motorcykler). Imidlertid siger INNengine, at dens motor er 1 takt, hvilket betyder:
- 4-takt: en eksplosion for to krumtapakselomdrejninger;
- 2 slag: en eksplosion for hver krumtapakselomdrejning;
- 1 gang: to eksplosioner for hver krumtapakselomdrejning.
Med andre ord, selvom driftsprincippet for 1S ICE ligner det for 2-takts motorer, klarer den dog det dobbelte af eksplosionerne for hver rotation af krumtapakslen og firedobler, hvad vi kan opnå i en 4-takts motor. Samtidig opnår denne nye arkitektur alt dette med færre komponenter.
Dette er en af "hemmelighederne" for dens lovede effektivitet og også for dens specifikke ydeevne: ifølge INNengine er dens lille 500 cm3 i stand til at præsentere tal svarende til en 2000 cm3 4-taktsmotor.
Tallene... muligt
Vi er stadig i udviklingsstadiet, så der er ingen endelige tal. Men i videoerne, hvor Juan Garrido ser ud til at forklare alt om sin motor (vi efterlader en video i slutningen af artiklen), er der et tal, der skiller sig ud: 155 Nm ved 800 o/min! Et imponerende tal og bare til sammenligning har vi lignende drejningsmomentværdier opnået af de små tusinde turboer på vores marked, men nåede 1000 omdrejninger i minuttet senere og... de er superladede.Tal relateret til forbrug/emissioner, vi bliver nødt til at vente længere, hvilket bringer os til det grundlæggende spørgsmål:
Kommer den til at udstyre en bil?
Måske, men ikke på den måde, du tror. Selvom de konverterer en Mazda MX-5 (NB) til at fungere som en testprototype for denne motor, er formålet og orienteringen af dens udvikling hovedsageligt at tjene som en rækkeviddeforlænger for elektriske køretøjer.
Det faktum, at den er så kompakt, let, effektiv og producerer så høje tal ved så lave omdrejninger - målet for denne rækkeviddeforlænger er at producere 30 kW (41 hk) ved 2500 o/min - kan gøre den til den perfekte rækkeviddeforlænger. Mindre omkostninger (intet behov for så stort et batteri), mindre forurening (mere effektiv forbrændingsmotor) og høj raffinement ombord (fravær af vibrationer).
Der er dog andre applikationer forude for denne motor, hvor INNengine udvikler en motor til konkurrence, og luftfart (light) har allerede vist stor interesse for denne motor.
Virkelige verden
Ligesom Achates Power-motoren er potentialet i INNengine 1S ICE ubestrideligt. For virkelig at se det, er der brug for enorm økonomisk støtte, og selvom begge virksomheder har støtte fra Saudi Aramco (den saudiske oliegigant), ville det ideelle være at få støtte fra en eller flere bilproducenter.
Hvis Achates Power allerede har opnået det takket være støtte fra Cummins (motorproducent) og ARPA-E (amerikansk regeringsagentur for avancerede energirelaterede projekter), har INNengine endnu ikke fundet det.
Der er 10 års udvikling, der er allerede motorprototyper på testbænke. Den genererede interesse kan kun stige - selv på grund af løfterne fra denne booster - men alligevel er det ikke garanteret at nå en vellykket konklusion. Dette skyldes den nuværende kontekst, hvor bilindustrien er tvangsfokuseret, kun og kun, på elektrificering. Det vil være svært for en bygherre at diversificere sin investering til en helt ny forbrændingsmotor, og ud over hvor der er så meget nyt i den.
Det er ikke underligt, at INNengines fokus på at udvikle 1S ICE som en rækkeviddeforlænger - det ser ud til at være den eneste chance, det kan tage fat i den nærmeste fremtid og fange bilindustriens interesse.
Betydningen af forbrændingsmotoren i fremtiden er ikke kun relevant for bilen, men for alle typer køretøjer, den bruger, hvad enten den er til lands, til vands eller i luften. Tallene er klare og overvældende.
Der produceres omkring 200 millioner forbrændingsmotorer hvert år (omkring 90 millioner tilhører biler), så det forventes ikke, at de på kort/mellemlang sigt blot vil forsvinde, nu hvor vi har “opdaget” elektricitet.
Det er vigtigt at fortsætte med at investere i deres udvikling, da de også er en del af løsningen.
For dem, der ønsker at vide mere om denne forbrændingsmotor, efterlader jeg en video (spansk, men undertekstet på engelsk) af Juan Francisco Calero, journalist, som havde mulighed for at besøge INNengines faciliteter og tale med Juan Garrido, fra INNengine: