Ilgas vidaus degimo variklio tarnavimo laikas. Ironiška, kad dėl siaučiančios elektrifikacijos „paskelbta“ vidaus degimo variklio pabaiga nebuvo kliūtis pastaraisiais metais pasiekti didelę pažangą: kintamą suspaudimo laipsnį (Nissan), slėginį uždegimą benzininiuose varikliuose (Mazda) ir dabar, Koenigsegg pradės gaminti (nors ir labai ribotą) pirmąjį Otto ciklo variklį (4 taktą) be skirstomojo veleno.
Šiame inovacijų kelyje atsiranda ir INNengine 1S ICE, kuris žada žengti dar toliau.
Mažas, bet revoliucinis variklis su labai įdomiais inžineriniais sprendimais viduje. Susitikime su jais?
Kas yra 1S ICE?
INNengine 1S ICE yra labai kompaktiško dydžio ir galios variklis, sveriantis vos 500 cm3 ir sveriantis vos 43 kg – jo kūrėjas Juanas Garrido teigia jau dirbantis prie šio vos 35 kg (!) sveriančio įrenginio tobulinimo.Mažas svoris ir tūris yra du pagrindiniai privalumai, kuriuos praneša atsakingi už INNengine, palyginti su įprastais vidaus degimo varikliais (4 taktai):
- Bendras tūrio sumažinimas iki 70%;
- Svorio sumažinimas iki 75%;
- Iki 70% mažiau komponentų;
- Ir iki 75 % mažesnis darbinis tūris, bet toks pat galios tankis kaip ir 4 kartus didesnis įprastinis variklis. Pavyzdžiui, 500 cm3 1S ICE pasiekia tokią pat galią kaip ir 2000 cm3 4 taktų variklis.
Taip pat matome, kad nepaisant mažo kubinio dydžio, 1S ICE turi keturis cilindrus ir... aštuonis stūmoklius – tai ne klaida, iš tikrųjų tai aštuoni stūmokliai... Kitaip tariant, tai yra du stūmokliai viename cilindre, o tai šiuo atveju reiškia, kad mes esame esant priešingų stūmoklių varikliui. Aš parašiau priešingus stūmoklius, o ne labiau žinomus priešingus cilindrus. Koks skirtumas?
Priešingi stūmokliai yra senesni, nei manote
Priešingo stūmoklio varikliai nėra tas pats, kas priešingo cilindro varikliai, tokie kaip tie, kuriuos žinome „Porsche“ ir „Subaru“. Koks skirtumas? Priešinguose stūmokliniuose varikliuose kiekviename cilindre yra du stūmokliai, veikiantys vienas priešais kitą, o degimo kamera dalijasi abiem.
Tačiau kalbant apie vidaus degimo variklius, tai nėra naujiena, nepaisant neįprasto techninio sprendimo.
Tiesą sakant, pirmasis priešingas stūmoklinis variklis datuojamas 1882 m., sukurtas Jameso Atkinsono (tas pats Atkinsonas, kuris pavadino to paties pavadinimo degimo ciklą, dėl didesnio efektyvumo visų pirma buvo aptinkamas hibridinėse transporto priemonėse).
Pagrindinis šio išdėstymo pranašumas yra didesnis efektyvumas, nes nebėra cilindro galvutės ir skirstomųjų velenų – priešingi stūmokliniai varikliai yra 2 taktai – sumažina svorį, sudėtingumą, šilumos ir trinties nuostolius bei sąnaudas.
Prenumeruokite mūsų naujienlaiškį
Tačiau praktiškai, kadangi du stūmokliai tame pačiame cilindre turi veikti suderintai, jie turi būti fiziškai sujungti, todėl reikia pakeisti dalį prarasto sudėtingumo ir svorio.
Priešingi stūmokliniai varikliai visų pirma buvo naudojami dideliuose transportuose, pavyzdžiui, laivuose, karinėse transporto priemonėse ar net kaip veiksmingi generatoriai. Automobilių pasaulyje jie yra daug retesni. Šiandien turbūt arčiausiai automobilio (arba geriausiu atveju komercinės transporto priemonės) priešingo stūmoklio variklis yra Achates Power. Turite trumpą vaizdo įrašą, kuris leidžia suprasti, kaip tai veikia:
Priešingi stūmokliai 2.0: atsisveikink su alkūniniu velenu
Kuo skiriasi 1S ICE iš INNEngine ir šio priešingo cilindro variklio iš Achates? Kaip matome aukščiau esančiame filme, norėdami valdyti visų cilindrų stūmoklių judėjimą, turime du alkūninius velenus, sujungtus pavarų sistema. 1S ICE tiesiog atsisako alkūninių velenų, o kartu su jais iš scenos dingsta švaistikliai ir visos susijusios pavaros.
Taip ženkliai sumažinus variklio veikimui reikalingų komponentų skaičių, INNengine pasiekė minėtą tūrio ir masės sumažėjimą bei galimą efektyvumo padidėjimą.
Vietoje alkūninių velenų randame dvi dalis (tokį diską, kuris telpa ant variklio veleno), po vieną kiekviename variklio gale, su vienu iš jo kruopščiai apskaičiuotų banguotų paviršių. Jie leidžia puikiai koordinuoti aštuonių stūmoklių (dabar jie juda ašimi, lygiagrečia variklio ašiai) judėjimą.
Peržiūrėkite juos veikiančius:
Skamba absurdiškai paprastai, ar ne? Dėl vienodo atstumo ir koncentrinio visų (keleto) judančių dalių išdėstymo bei stūmoklių judėjimo pagal pagrindinį veleną, šio variklio balansas yra praktiškai tobulas.
Vibracijos nebuvimas yra toks, kad kai ant bandymų stendo demonstravo variklio prototipo plėvelę, ji buvo apkaltinta melaginga, nes plika akimi nebuvo matyti, kad variklis veikia...
Šiame trumpame vaizdo įraše taip pat galime pamatyti kitas 1S ICE savybes, pavyzdžiui, galimybę šiek tiek pakelti vieno iš „alkūninio veleno“ padėtį. Galimybė, leidžianti kintamą paskirstymą, o ne vožtuvus (jų neturi), o prievadus (įleidimo ir išmetimo), kurie užima jų vietą. Taip pat leidžia dinamiškai keisti suspaudimo laipsnį, jį keisti pagal poreikį, kaip ir „Nissan“ variklyje.
Šių parinkčių, kurias galite rasti kai kuriuose mūsų automobiliuose įrengtuose 4 taktuose varikliuose, tikslas yra pasiekti didesnį efektyvumą ir našumą. 1S ICE atveju tai suteikia lankstumo, kurio neleidžia 2 taktų varikliai, pvz., su priešingais stūmokliais, nes jie yra fiksuotų parametrų.
Ir tai atveda mus prie kitos 1S ICE naujovės – tai, kad tai 1-taktis variklis, ypatybė tokia svarbi, kad ji įtraukta į pavadinimą: 1-taktis arba 1-taktis.
Tik 1 kartą?! Taip pat?
Mums yra žinomas terminas 4-taktis variklis (tas, kuris mūsų automobilius aprūpina vidaus degimo varikliu), taip pat 2-taktis variklis (jie dažniau siejami su motociklais). Tačiau INNengine teigia, kad jo variklis yra 1 taktas, o tai reiškia:
- 4-taktis: vienas sprogimas dviem alkūninio veleno apsisukimams;
- 2 taktai: vienas sprogimas kiekvienam alkūninio veleno apsisukimui;
- 1 kartą: du sprogimai kiekvienam alkūninio veleno apsisukimui.
Kitaip tariant, nors 1S ICE veikimo principas panašus į 2 taktų variklių, tačiau jis valdo dvigubai daugiau sprogimų kiekvienam alkūninio veleno apsisukimui ir keturis kartus daugiau, nei galime pasiekti 4 taktų variklyje. Tuo pačiu metu ši nauja architektūra visa tai pasiekia su mažiau komponentų.
Tai yra viena iš „paslapčių“ dėl žadamo efektyvumo ir specifinio veikimo: anot INNengine, jo mažas 500 cm3 gali pateikti skaičius, prilygstančius 2000 cm3 4 taktų varikliui.
Skaičiai... galimi
Vis dar esame kūrimo stadijoje, todėl galutinių skaičių nėra. Tačiau vaizdo įrašuose, kuriuose Juanas Garrido paaiškina viską apie savo variklį (straipsnio pabaigoje paliksime vaizdo įrašą), yra skaičius, kuris išsiskiria: 155 Nm esant 800 aps./min. Įspūdingas skaičius ir tik palyginimui, mes turime panašias sukimo momento vertes, kurias pasiekė maži tūkstančiai mūsų rinkoje esančių turbinų, tačiau vėliau pasiekėme 1000 aps./min. ir... jie yra įkrauti.Skaičiai, susiję su vartojimu/išmetimu, turėsime laukti ilgiau, o tai atveda prie esminio klausimo:
Ar ateis aprūpinti automobilį?
Galbūt, bet ne taip, kaip manote. Nors jie konvertuoja „Mazda MX-5“ (NB), kad jis būtų bandomasis šio variklio prototipas, jo tikslas ir kūrimo kryptis iš esmės yra tarnauti kaip elektrinių transporto priemonių nuotolio padidinimo priemonė.
Dėl to, kad jis toks kompaktiškas, lengvas, efektyvus ir sukuria tokius didelius skaičius esant tokioms žemoms apsukoms – šio diapazono ilgintuvo tikslas yra pagaminti 30 kW (41 AG) esant 2500 aps./min. Mažesnės sąnaudos (nereikia tokios didelės baterijos), mažesnė tarša (efektyvesnis vidaus degimo variklis) ir didelis laivo tobulinimas (vibracijos nebuvimas).
Tačiau šio variklio laukia kiti pritaikymai – INNengine kuria variklį konkurencijai, o aviacija (lengvoji) jau parodė didelį susidomėjimą šiuo varikliu.
Realus pasaulis
Kaip ir Achates Power variklio, INNengine 1S ICE potencialas yra neabejotinas. Norint tai iš tikrųjų pamatyti, reikia didžiulės finansinės paramos, ir nors abi bendrovės turi „Saudi Aramco“ (Saudo Arabijos naftos milžino) paramą, idealu būtų vieno ar kelių automobilių gamintojų palaikymas.
Jei Achates Power jau pasiekė tai iš dalies dėka Cummins (variklio gamintojo) ir ARPA-E (JAV vyriausybės agentūros pažangiems su energija susijusiems projektams) paramos, INNengine to dar nerado.
Yra 10 metų kūrimo, jau yra variklių prototipai bandymų stenduose. Sukurtos palūkanos gali tik kilti – net ir dėl šio stiprintuvo pažadų –, tačiau net ir tokiu atveju negarantuojama, kad pavyks pasiekti sėkmingą rezultatą. Taip yra dėl dabartinių aplinkybių, kai automobilių pramonė priverstinai orientuota tik ir tik į elektrifikaciją. Statybininkui bus sunku diversifikuoti savo investicijas į visiškai naują vidaus degimo variklį ir ne tik ten, kur jame tiek daug naujo.
Nenuostabu, kad INNengine daugiausia dėmesio skiria 1S ICE, kaip diapazono prailginimo, kūrimui – atrodo, kad tai yra vienintelė galimybė artimiausioje ateityje sudominti automobilių pramonę.
Vidaus degimo variklio svarba ateityje aktuali ne tik automobiliui, bet ir visų tipų transporto priemonėms, kurias jis naudoja, nesvarbu, ar tai būtų sausuma, jūra ar oras. Skaičiai aiškūs ir stulbinantys.
Vidaus degimo variklių kasmet pagaminama apie 200 milijonų (apie 90 milijonų priklauso automobiliams), todėl nesitikima, kad trumpuoju/vidutiniu laikotarpiu jie tiesiog išnyks dabar, kai „atradome“ elektrą.
Labai svarbu ir toliau investuoti į jų evoliuciją, nes jie taip pat yra sprendimo dalis.
Tiems, kurie nori daugiau sužinoti apie šį vidaus degimo variklį, palieku vaizdo įrašą (ispanų k., bet su subtitrais anglų k.), kurį sukūrė žurnalistas Juanas Francisco Calero, kuris turėjo galimybę apsilankyti INNengine patalpose ir pasikalbėti su Juanu Garrido iš INNengine: