Pitkä käyttöikä polttomoottorille. On ironista, että polttomoottorin "ilmoitettu loppu" rehottavan sähköistyksen vuoksi ei ole ollut esteenä näkemästä viime vuosina suurta edistystä: muuttuva puristussuhde (Nissan), puristussytytys bensiinimoottoreissa (Mazda) ja nyt, Koenigsegg ottaa tuotantoon (tosin hyvin rajoitetusti) ensimmäisen Otto-syklin moottorin (4-tahti) ilman nokka-akselia.
Tälle innovaation tielle nousee myös INNenginen 1S ICE, joka lupaa mennä vielä pidemmälle.
Pieni mutta vallankumouksellinen moottori, jonka sisällä on erittäin mielenkiintoisia teknisiä ratkaisuja. Tavataanko heidät?
Mikä on 1S ICE?
INNenginen 1S ICE on kooltaan ja teholtaan erittäin kompakti moottori, joka painaa vain 500 cm3 ja painaa vain 43 kg – sen luoja Juan Garrido sanoo työskentelevänsä jo tämän vain 35 kg (!) painavan yksikön kehittämiseksi.Sen alhainen paino ja tilavuus ovat kaksi tärkeintä etua, jotka INNenginen vastuuhenkilöt ilmoittavat verrattuna perinteisiin polttomoottoreihin (4-tahti):
- Jopa 70 % kokonaismäärän vähennys;
- Jopa 75 % painonpudotus;
- Jopa 70 % vähemmän komponentteja;
- Ja jopa 75 % pienempi iskutilavuus, mutta samalla tehotiheydellä kuin perinteisellä, 4x suuremmalla moottorilla. Esimerkiksi 500 cm3 1S ICE saavuttaa saman tehon kuin 2000 cm3 4-tahtimoottori.
Voimme myös nähdä, että pienestä kuutiokosta huolimatta 1S ICE:ssä on neljä sylinteriä ja… kahdeksan mäntää – ei ole virhe, se on itse asiassa kahdeksan mäntää… Toisin sanoen se on kaksi mäntää per sylinteri, mikä tässä tapauksessa tarkoittaa, että olemme vastakkaisten mäntien moottorin ollessa läsnä. Kirjoitin vastakkaiset männät enkä yleisemmin tunnettuja vastakkaisia sylintereitä. Mitä eroa?
Vastakkaiset männät ovat vanhempia kuin luulet
Vastakkaisen mäntämoottorit eivät ole samoja kuin vastakkaisen sylinterin moottorit, kuten tunnemme Porschessa ja Subarussa. Mitä eroa? Vastakkaisissa mäntämoottoreissa meillä on kaksi mäntää per sylinteri, jotka toimivat vastakkain, ja molemmilla on yhteinen polttokammio.
Se ei kuitenkaan ole uusi polttomoottoreiden osalta, vaikka kyseessä on epätavallinen tekninen ratkaisu.
Itse asiassa ensimmäinen vastakkainen mäntämoottori on peräisin vuodelta 1882, ja sen suunnitteli James Atkinson (sama Atkinson, joka antoi nimensä samannimiselle polttosyklille, joka löytyi ennen kaikkea hybridiajoneuvoista sen suuremman tehokkuuden vuoksi).
Tämän järjestelyn tärkein etu on suurempi hyötysuhde, koska siinä ei ole enää sylinterinkantta ja nokka-akseleita – vastakkaiset mäntämoottorit ovat 2-tahtisia – mikä vähentää painoa, monimutkaisuutta, lämpö- ja kitkahäviöitä sekä kustannuksia.
tilaa uutiskirjeemme
Käytännössä samassa sylinterissä olevien kahden männän on kuitenkin toimittava koordinoidusti, joten ne on liitettävä fyysisesti yhteen, mikä pakottaa korvaamaan osan menetettyä monimutkaisuutta ja painoa.
Vastakkaisia mäntämoottoreita on käytetty ennen kaikkea suurissa kuljetuksissa, kuten laivoissa, sotilasajoneuvoissa tai jopa tehokkaina generaattoreina. Automaailmassa ne ovat paljon harvinaisempia. Nykyään ehkä lähinnä auton (tai parhaimmillaan hyötyajoneuvon) varusteluun vastakkainen mäntämoottori on Achates Powerin moottori. Sinulla on lyhyt video, jonka avulla ymmärrät, miten se toimii:
Vastakkaiset männät 2.0: hyvästi kampiakseli
Mitä eroa on INNEnginen 1S ICE:n ja tämän Achatesin vastakkaisen sylinterin moottorin välillä? Kuten yllä olevasta elokuvasta näemme, kaikkien sylintereiden mäntien liikkeen ohjaamiseksi meillä on kaksi kampiakselia, jotka on liitetty toisiinsa hammaspyöräjärjestelmällä. 1S ICE yksinkertaisesti jättää kampiakselit pois, ja niiden mukana kiertokanget ja kaikki niihin liittyvät vaihteet katoavat näyttämöltä.
Vähentämällä niin merkittävästi moottorinsa toimintaan tarvittavien komponenttien määrää, INNengine on saavuttanut edellä mainitut tilavuuden ja massan vähennykset sekä mahdollisen tehokkuuden lisäyksen.
Kampiakselien tilalta löytyy kaksi kappaletta (eräänlainen levy, joka sopii moottorin akselille), yksi moottorin molemmista päistä, ja yksi sen huolellisesti lasketuista aaltoilevista pinnoista. Niiden avulla on mahdollista koordinoida täydellisesti kahdeksan männän liikettä (jotka nyt liikkuvat akselilla, joka on yhdensuuntainen moottorin akselin kanssa).
Katso ne toiminnassa:
Kuulostaa absurdin yksinkertaiselta, eikö niin? Kaikkien (harvojen) liikkuvien osien tasaisen ja samankeskisen järjestelyn ja mäntien liikkeen ansiosta pääakselin suuntaisesti tämän moottorin tasapaino on käytännössä täydellinen.
Värähtelyn puuttuminen on niin suurta, että kun esitettiin filmiä prototyyppimoottorista testipenkissä, sitä syytettiin valheellisuudesta, koska paljaalla silmällä ei näkynyt, että moottori oli käynnissä…
Tässä lyhyessä videossa näemme myös muita 1S ICE:n ominaisuuksia, kuten mahdollisuuden jonkin "kampiakselin" asennosta hieman eteenpäin. Mahdollisuus, joka mahdollistaa vaihtelevan jakelun, ei venttiileitä (heillä ei ole), vaan portteja (tulo ja poisto), jotka tulevat tilalle. Ja se mahdollistaa myös dynaamisesti muuttuvan puristussuhteen, jota voidaan muuttaa tarpeen mukaan, kuten Nissan-moottorissa.
Näiden vaihtoehtojen tavoitteena, kuten joistakin autoissamme varustetuista 4-tahtimoottoreista löytyy, on parantaa tehokkuutta ja suorituskykyä. 1S ICE:n tapauksessa se sallii joustavuuden, jota 2-tahtiset moottorit - kuten ne, joissa on vastakkaiset männät - eivät salli, koska nämä ovat kiinteitä parametreja.
Ja tämä vie meidät toiseen 1S ICE:n innovaatioon, tosiasiaan, että se on 1-tahtimoottori, joka on niin tärkeä ominaisuus, että se on osa sen nimeä: 1-tahti tai 1-tahti.
Vain 1 kerta?! Yhtä hyvin?
Tunnemme termin 4-tahtimoottori (se, joka varustaa automme polttomoottorilla), sekä 2-tahtimoottori (nämä yhdistetään useammin moottoripyöriin). INNengine sanoo kuitenkin, että sen moottori on 1-tahti, mikä tarkoittaa:
- 4-tahti: yksi räjähdys kahdelle kampiakselin kierrokselle;
- 2 iskua: yksi räjähdys jokaista kampiakselin kierrosta kohden;
- 1 kerta: kaksi räjähdystä jokaista kampiakselin kierrosta kohden.
Toisin sanoen, vaikka 1S ICE:n toimintaperiaate on samanlainen kuin 2-tahtimoottoreilla, se hallitsee kuitenkin kaksinkertaisen räjähdyksen jokaisella kampiakselin kierroksella ja nelinkertaistaen sen, mitä voimme saavuttaa 4-tahtimoottoreilla. Samaan aikaan tämä uusi arkkitehtuuri saavuttaa kaiken tämän vähemmillä komponenteilla.
Tämä on yksi sen luvatun tehokkuuden ja myös erityisen suorituskyvyn "salaisuuksista": INNenginen mukaan sen pieni 500 cm3 pystyy esittämään lukuja, jotka vastaavat 2000 cm3:n 4-tahtimoottoria.
Numerot… mahdollista
Olemme vielä kehitysvaiheessa, joten lopullisia lukuja ei ole. Mutta videoissa, joissa Juan Garrido näyttää selittävän kaiken moottoristaan (jätämme videon artikkelin loppuun), on numero, joka erottuu: 155 Nm nopeudella 800 rpm! Vaikuttava luku ja vertailun vuoksi meillä on samanlaiset vääntömomenttiarvot, jotka on saavutettu markkinoillamme olevilla pienillä tuhansilla turboilla, mutta saavutettu 1000 rpm myöhemmin ja… ne on ahdettu.Kulutukseen/päästöihin liittyviä lukuja joudumme odottamaan pidempään, mikä vie meidät peruskysymykseen:
Tuleeko se varustamaan autoa?
Ehkä, mutta ei sillä tavalla kuin luulet. Vaikka he muuntavat Mazda MX-5:n (NB) toimimaan tämän moottorin testiprototyyppinä, sen kehittämisen tavoitteena ja suunta on pääasiassa toimia sähköajoneuvojen toimintasäteen laajentajana.
Se, että se on niin kompakti, kevyt, tehokas ja tuottaa niin suuria lukuja niin alhaisilla kierroksilla – tämän toiminta-alueen laajentajan tavoitteena on tuottaa 30 kW (41 hv) nopeudella 2500 rpm – voi tehdä siitä täydellisen kantaman pidentäjän. Pienemmät kustannukset (ei tarvetta näin suurelle akulle), vähemmän saasteita (tehokkaampi polttomoottori) ja korkeat ominaisuudet (värähtelyn puuttuminen).
Tälle moottorille on kuitenkin edessä muita sovelluksia, INNengine kehittää moottorin kilpailuun, ja ilmailu (kevyt) on jo osoittanut suurta kiinnostusta tätä moottoria kohtaan.
Todellinen maailma
Kuten Achates Power -moottorissa, INNengine 1S ICE:n potentiaali on kiistaton. Jotta se todella nähdään, tarvitaan valtavaa taloudellista tukea, ja vaikka molemmilla yrityksillä on Saudi Aramcon (saudiöljyjättiläinen) tuki, ihanteellinen olisi yhden tai useamman autonvalmistajan tuki.
Jos Achates Power on jo saavuttanut sen osittain Cumminsin (moottorien valmistaja) ja ARPA-E:n (Yhdysvaltain valtion virasto edistyneille energiahankkeille) tuen ansiosta, INNengine ei ole vielä löytänyt sitä.
Kehitystä on 10 vuotta, testipenkeillä on jo moottoriprototyyppejä. Syntyvä kiinnostus voi vain nousta - jopa tämän boosterin lupausten vuoksi -, mutta siitä huolimatta onnistuneen lopputuloksen saavuttaminen ei ole taattua. Tämä johtuu nykyisestä tilanteesta, jossa autoteollisuus keskittyy väkisin vain ja vain sähköistykseen. Rakentajan on vaikea hajauttaa investointiaan kokonaan uuteen polttomoottoriin ja sen ulkopuolelle, missä siinä on niin paljon uutta.
Ei ole ihme, että INNengine keskittyy 1S ICE:n kehittämiseen toiminta-alueen laajentajana – se näyttää olevan ainoa mahdollisuus, joka voi saada otteen lähitulevaisuudessa ja vangita autoteollisuuden kiinnostusta.
Polttomoottorin merkitys tulevaisuudessa ei koske vain autoa, vaan kaikentyyppisiä ajoneuvoja, joita se käyttää, niin maalla, merellä kuin ilmassakin. Luvut ovat selkeitä ja ylivoimaisia.
Polttomoottoreita valmistetaan noin 200 miljoonaa vuodessa (noin 90 miljoonaa kuuluu autoihin), joten ei ole odotettavissa, että ne lyhyellä/keskipitkällä aikavälillä yksinkertaisesti katoavat nyt, kun olemme "löydetty" sähkö.
Niiden kehittämiseen on edelleen panostettava, sillä ne ovat myös osa ratkaisua.
Niille, jotka haluavat tietää lisää tästä polttomoottorista, jätän videon (espanjaksi, mutta tekstitetty englanniksi), jonka on kirjoittanut toimittaja Juan Francisco Calero, jolla oli mahdollisuus vierailla INNenginen tiloissa ja keskustella INNenginen Juan Garridon kanssa: