内燃機関の長寿命。横行する帯電による内燃エンジンの「発表された終了」が、近年の大きな進歩を妨げるものではなかったことは皮肉です:可変圧縮比(日産)、ガソリンエンジンの圧縮点火(マツダ)そして今、 Koenigseggは、カムシャフトのない最初のオットーサイクルエンジン(4ストローク)を(非常に限定的ではありますが)生産します。
INNengineの1SICEも登場するのはこの革新の道であり、これはさらに前進することを約束します。
小さいながらも革新的なエンジンで、非常に興味深いエンジニアリングソリューションが内蔵されています。彼らに会いましょう?
1S ICEとは何ですか?
INNengineの1SICEは、サイズと容量が非常にコンパクトなエンジンで、重量はわずか500 cm3、重量はわずか43kgです。作成者のJuanGarridoは、このユニットの重量がわずか35 kg(!)の進化にすでに取り組んでいると述べています。その軽量と体積は、INNengineの責任者が従来の内燃エンジン(4ストローク)に比べて発表する主な利点の2つです。
- 総量を最大70%削減。
- 最大75%の軽量化。
- コンポーネントが最大70%少なくなります。
- また、排気量は最大75%少なくなりますが、従来のエンジンと同じ出力密度で4倍大きくなります。たとえば、500 cm3 1S ICEは、2000 cm34ストロークエンジンと同じ出力を実現します。
また、立方体のサイズが小さいにもかかわらず、1S ICEには4つのシリンダーと…8つのピストンがあります。間違いなく8つのピストンです。つまり、シリンダーごとに2つのピストンです。つまり、この場合は対向ピストンのエンジンの存在下で。私は対向ピストンを書きましたが、より一般的に知られている対向シリンダーは書きませんでした。違いは何ですか?
反対側のピストンはあなたが思っているより古いです
反対ピストンエンジンは、ポルシェやスバルで私たちが知っているような反対シリンダーエンジンと同じではありません。違いは何ですか?対向ピストンエンジンでは、シリンダーごとに2つのピストンがあり、一方が他方の反対側で作動し、燃焼室が両方で共有されます。
しかし、それは珍しい技術的解決策であるにもかかわらず、内燃機関に関しては新しいものではありません。
実際、最初の対向ピストンエンジンは、ジェームズアトキンソンによって設計された1882年にさかのぼります(その効率が高いため、とりわけハイブリッド車に見られる同名の燃焼サイクルに彼の名前を付けたのと同じアトキンソン)。
この配置の主な利点は、シリンダーヘッドとカムシャフトがなくなるため、効率が向上することです。対向するピストンエンジンは2ストロークであるため、重量、複雑さ、熱と摩擦による損失、およびコストが削減されます。
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ただし、実際には、同じシリンダー内の2つのピストンは協調して動作する必要があるため、物理的にリンクする必要があり、失われた複雑さと重量の一部を置き換える必要があります。
反対側のピストンエンジンは、とりわけ、船、軍用車両などの大型輸送機関で、あるいは効率的な発電機としてさえも使用されてきました。車の世界では、それらははるかにまれです。今日、おそらく車(またはせいぜい商用車)の装備に最も近い反対ピストンエンジンはAchatesPowerのエンジンです。あなたはそれがどのように機能するかを理解することを可能にする短いビデオを持っています:
反対側のピストン2.0:さようならクランクシャフト
INNEngineの1SICEとAchatesのこの逆気筒エンジンの違いは何ですか?上のフィルムでわかるように、シリンダー内のすべてのピストンの動きを制御するために、2つのクランクシャフトがギアシステムによって結合されています。 1S ICEはクランクシャフトを不要にするだけで、コネクティングロッドと関連するすべてのギアがシーンから消えます。
INNengineは、エンジンの動作に必要なコンポーネントの数を大幅に削減することで、前述の体積と質量の削減、および潜在的な効率の向上を実現しました。
クランクシャフトの代わりに、エンジンの両端に1つずつ、細心の注意を払って計算された起伏のある表面を持つ2つの部品(エンジンシャフトにフィットする一種のディスク)があります。これらは、8つのピストン(モーター軸に平行な軸で移動する)の動きを完全に調整することを可能にするものです。
動作中のそれらを参照してください:
ばかばかしいほど単純に聞こえますね。すべての(少数の)可動部品の等距離で同心の配置、およびメインシャフトに沿ったピストンの動きのおかげで、このエンジンのバランスは実質的に完璧です。
振動がないのは、彼らがテストベンチでプロトタイプエンジンのフィルムを見せたとき、エンジンが動いていることを肉眼で見ることができなかったので、それは虚偽であると非難されたようなものです…
この短いビデオでは、「クランクシャフト」の1つの位置をわずかに進める可能性など、1SICEの他の機能も見ることができます。バルブ(バルブがない)ではなく、それらの代わりとなるポート(入口と排気)の可変分配を可能にする可能性。また、日産のエンジンと同様に、動的に可変の圧縮比を可能にし、必要に応じて変更します。
これらのオプションの目的は、私たちの車に装備されている4ストロークエンジンのいくつかに見られるように、より高い効率とパフォーマンスを達成することです。 1S ICEの場合、2ストロークエンジン(反対側のピストンを備えたエンジンなど)では不可能な柔軟性が得られ、これらは固定パラメーターです。
そして、それは1S ICEの別の革新、それが1ストロークエンジンであるという事実に私たちをもたらします。それはその名前の一部であるほど重要な機能です:1ストロークまたは1-ストローク。
たった1回?!同様に?
私たちは、4ストロークエンジン(車に内燃エンジンを装備するエンジン)と2ストロークエンジン(これらはオートバイに関連することが多い)という用語に精通しています。ただし、INNengineによると、エンジンは1ストロークです。つまり、次のようになります。
- 4ストローク:クランクシャフトを2回転させるための1回の爆発。
- 2ストローク:クランクシャフトの回転ごとに1回の爆発。
- 1回:クランクシャフトの回転ごとに2回の爆発。
言い換えれば、1S ICEの動作原理は2ストロークエンジンの動作原理と似ていますが、クランクシャフトの回転ごとに2倍の爆発を管理し、4ストロークエンジンで達成できるものの4倍になります。同時に、この新しいアーキテクチャは、より少ないコンポーネントでこれらすべてを実現します。
これは、その約束された効率とその特定の性能の「秘密」の1つです。INNengineによると、その小さな500 cm3は、2000 cm34ストロークエンジンと同等の数値を示すことができます。
数字…可能
まだ開発段階なので、明確な数字はありません。しかし、フアン・ガリードが彼のエンジンについてすべてを説明しているように見えるビデオ(記事の最後にビデオを残します)には、目立つ数があります:800rpmで155Nm!印象的な数字であり、比較のために、私たちは市場の小さな千のターボによって達成された同様のトルク値を持っていますが、1000rpmに達して…それらは過給されています。消費/排出に関連する数値は、より長く待たなければならないでしょう。それは私たちに根本的な質問をもたらします:
車を装備するようになるのでしょうか?
たぶん、しかしあなたが思う方法ではありません。彼らはこのエンジンのテストプロトタイプとして機能するようにマツダMX-5(NB)を変換していますが、その開発の目的と方向性は主に電気自動車のレンジエクステンダーとして機能することです。
非常にコンパクトで、軽量で、効率的で、低回転で非常に多くの数値を生成するという事実—このレンジエクステンダーの目標は、2500rpmで30kW(41 hp)を生成することです—完璧なレンジエクステンダーにすることができます。より少ないコスト(そのような大きなバッテリーの必要がない)、より少ない汚染(より効率的な燃焼エンジン)、および高い機内改良(振動がない)。
ただし、このエンジンには他のアプリケーションもあり、INNengineは競争用のエンジンを開発しており、航空(ライト)はすでにこのエンジンに高い関心を示しています。
現実の世界
アカーテスパワーエンジンのように、INNengine 1SICEの可能性は否定できません。実際にそれを見るには、莫大な財政的支援が必要であり、両社はサウジアラムコ(サウジアラビアの石油大手)の支援を受けていますが、理想は1つまたは複数の自動車メーカーの支援を受けることです。
アカーテスパワーがカミンズ(エンジンメーカー)とARPA-E(アドバンスドエナジー関連プロジェクトの米国政府機関)からのサポートのおかげですでにそれを達成している場合、INNengineはまだそれを見つけていません。
10年の開発があり、テストベンチにはすでにエンジンのプロトタイプがあります。生成された関心は、このブースターの約束のためであっても、上昇することしかできませんが、それでも、成功する結論に達することは保証されません。これは、自動車産業が電化にのみ、そして唯一に強制的に焦点を合わせている現在の状況によるものです。ビルダーが彼の投資を完全に新しい内燃機関に多様化することは困難であり、それを超えて多くのことが新しいものになります。
INNengineが1SICEをレンジエクステンダーとして開発することに焦点を当てているのも不思議ではありません。近い将来に定着し、自動車業界の関心を引くことができる唯一のチャンスのようです。
将来の内燃機関の重要性は、自動車だけでなく、陸、海、空を問わず、使用するすべてのタイプの車両に関係しています。数字は明確で圧倒的です。
毎年約2億個の内燃機関が生産されており(約9千万台が自動車に属する)、電気を「発見」した今、短中期的には単に消滅することはないと思われます。
それらはソリューションの一部でもあるため、進化への投資を継続することが不可欠です。
この内燃機関についてもっと知りたい人のために、INNengineの施設を訪れ、INNengineのJuan Garridoと話す機会があったジャーナリストのJuanFrancisco Caleroによるビデオ(スペイン語ですが、英語で字幕が付けられています)を残します。