Длительный срок службы двигателя внутреннего сгорания. Парадоксально, что «объявленный конец» двигателя внутреннего сгорания из-за безудержной электрификации не стал препятствием для достижения больших успехов в последние годы: переменной степени сжатия (Nissan), воспламенения от сжатия в бензиновых двигателях (Mazda) и теперь, Koenigsegg запустит в производство (хотя и в очень ограниченном объеме) первый двигатель с циклом Отто (4-тактный) без распределительного вала.
Именно на этом пути инноваций появляется 1S ICE от INNengine, который обещает пойти еще дальше.
Небольшой, но революционный двигатель с очень интересными инженерными решениями внутри. Давай встретимся с ними?
Что такое 1С ДВС?
1S ICE от INNengine - очень компактный по размеру и мощности двигатель, весит всего 500 см3 и весит всего 43 кг - его создатель Хуан Гарридо говорит, что он уже работает над эволюцией этого агрегата весом всего 35 кг (!).Его малый вес и объем - два основных преимущества, которые заявляют разработчики INNengine по сравнению с обычными двигателями внутреннего сгорания (4-тактные):
- Снижение общего объема до 70%;
- Снижение веса до 75%;
- На 70% меньше компонентов;
- Объем двигателя меньше на 75%, но при такой же удельной мощности, как у обычного двигателя, в 4 раза больше. Например, 1S ICE объемом 500 см3 развивает такую же мощность, как четырехтактный двигатель объемом 2000 см3.
Мы также можем видеть, что, несмотря на небольшой кубический размер, 1S ICE имеет четыре цилиндра и ... восемь поршней - это не ошибка, на самом деле это восемь поршней ... Другими словами, это два поршня на цилиндр, что в данном случае означает, что мы при наличии двигателя встречных поршней. Я написал противоположные поршни, а не более известные противоположные цилиндры. Какая разница?
Противоположные поршни старше, чем вы думаете
Двигатели с противоположным расположением поршней - это не то же самое, что двигатели с противоположным расположением цилиндров, подобные тем, которые мы знаем в Porsche и Subaru. Какая разница? В двигателях с противоположными поршнями у нас есть два поршня на цилиндр, работающие один напротив другого, при этом камера сгорания является общей для обоих.
Однако это не новость в двигателях внутреннего сгорания, несмотря на необычное техническое решение.
Фактически, первый оппозитно-поршневой двигатель появился в 1882 году и был разработан Джеймсом Аткинсоном (тот самый Аткинсон, который дал свое имя одноименному циклу сгорания, применяемому, прежде всего, в гибридных транспортных средствах из-за его большей эффективности).
Основное преимущество такой компоновки заключается в большей эффективности, поскольку больше нет головки блока цилиндров и распределительных валов - двигатели с противоположными поршнями являются двухтактными, что снижает вес, сложность, потери тепла и трения, а также стоимость.
Подписывайтесь на нашу новостную рассылку
Однако на практике, поскольку два поршня в одном цилиндре должны работать согласованно, они должны быть физически связаны друг с другом, что заставляет частично компенсировать потерю сложности и веса.
Противоположные поршневые двигатели используются, прежде всего, в больших транспортных средствах, таких как корабли, военные машины или даже в качестве эффективных генераторов. В автомобильном мире они встречаются гораздо реже. Сегодня, возможно, наиболее близким к оборудованию автомобиля (или в лучшем случае грузового автомобиля) двигателем с противоположным поршнем является двигатель Achates Power. У вас есть короткое видео, которое позволяет понять, как это работает:
Напротив поршней 2.0: прощай коленвал
В чем разница между 1S ICE от INNEngine и этим двигателем с противоположным цилиндром от Achates? Как мы видим в фильме выше, для управления движением всех поршней в цилиндрах у нас есть два коленчатых вала, соединенных между собой зубчатой передачей. 1S ICE просто обходится без коленчатых валов, а вместе с ними исчезают шатуны и все связанные с ними шестерни.
Таким образом, значительно уменьшив количество компонентов, необходимых для работы двигателя, INNengine добился вышеупомянутого уменьшения объема и массы и потенциального повышения эффективности.
Вместо коленчатых валов мы находим две части (своего рода диск, который устанавливается на вал двигателя), по одной на каждом конце двигателя, с одной из его тщательно рассчитанных волнистых поверхностей. Именно они позволяют идеально координировать движение восьми поршней (которые теперь движутся по оси, параллельной оси двигателя).
Посмотрите их в действии:
Звучит до абсурда просто, не правда ли? Благодаря эквидистантному и концентрическому расположению всех (нескольких) движущихся частей и движению поршней на одной линии с главным валом балансировка этого двигателя практически идеальна.
Отсутствие вибраций таково, что, когда на испытательном стенде показывали фильм прототипа двигателя, его обвинили в фальсификации, так как невооруженным глазом не было видно, что двигатель работает ...
В этом коротком видео мы также можем увидеть другие особенности 1S ICE, такие как возможность небольшого изменения положения одного из «коленчатых валов». Возможность, которая допускает переменное распределение, но не клапанов (у них их нет), а портов (впускных и выпускных), которые занимают их место. Кроме того, он позволяет динамически изменять степень сжатия, изменяя ее по мере необходимости, как в случае с двигателем Nissan.
Цель этих опций, которые вы можете найти в некоторых 4-тактных двигателях, которыми оснащены наши автомобили, - добиться большей эффективности и производительности. В случае 1S ICE он обеспечивает гибкость, которую двухтактные двигатели - например, с противоположными поршнями - не допускают, поскольку они имеют фиксированные параметры.
И это подводит нас к еще одному нововведению 1S ICE, тому факту, что это 1-тактный двигатель, функция настолько важная, что является частью его названия: 1-тактный или 1-тактный.
Всего 1 раз ?! Также?
Нам знаком термин «4-тактный двигатель» (тот, который используется в наших автомобилях с двигателем внутреннего сгорания), а также «2-тактный двигатель» (который чаще всего ассоциируется с мотоциклами). Однако INNengine заявляет, что его двигатель 1-тактный, что означает:
- 4-тактный: один взрыв на два оборота коленчатого вала;
- 2 удара: по одному взрыву на каждый оборот коленчатого вала;
- 1 раз: по два взрыва на каждый оборот коленчатого вала.
Другими словами, хотя принцип работы 1S ICE аналогичен принципу работы двухтактных двигателей, он, тем не менее, справляется с удвоением количества взрывов на каждый оборот коленчатого вала и в четыре раза больше, чем мы можем достичь с четырехтактным двигателем. В то же время в новой архитектуре все это достигается с помощью меньшего количества компонентов.
Это один из «секретов» его обещанной эффективности, а также его конкретных характеристик: согласно INNengine, его небольшие 500 см3 способны представить числа, эквивалентные 4-тактному двигателю объемом 2000 см3.
Цифры… возможно
Мы все еще находимся в стадии разработки, поэтому точных цифр нет. Но в видеороликах, где Хуан Гарридо, кажется, объясняет все о своем двигателе (мы оставим видео в конце статьи), выделяется ряд: 155 Нм при 800 об / мин! Впечатляющая цифра, и просто для сравнения, у нас есть аналогичные значения крутящего момента, достигнутые небольшой тысячей турбин на нашем рынке, но они достигаются на 1000 об / мин позже и ... они оснащены наддувом.Цифры, связанные с потреблением / выбросами, нам придется ждать дольше, что подводит нас к фундаментальному вопросу:
Придет ли оборудовать машину?
Может быть, но не так, как вы думаете. Несмотря на то, что они переделывают Mazda MX-5 (NB) в качестве испытательного прототипа для этого двигателя, цель и направление его развития в основном состоит в том, чтобы служить в качестве расширителя диапазона для электромобилей.
Тот факт, что он такой компактный, легкий, эффективный и производит такие высокие числа на таких низких оборотах - цель этого расширителя диапазона - производить 30 кВт (41 л.с.) при 2500 об / мин - может сделать его идеальным расширителем диапазона. Меньшая стоимость (нет необходимости в такой большой батарее), меньшее загрязнение (более эффективный двигатель внутреннего сгорания) и высокая степень очистки (отсутствие вибрации).
Однако впереди у этого двигателя и другие применения: INNengine разрабатывает двигатель для соревнований, а авиация (легкая) уже проявила высокий интерес к этому двигателю.
Реальный мир
Как и двигатель Achates Power, потенциал INNengine 1S ICE неоспорим. Чтобы действительно увидеть это, необходима огромная финансовая поддержка, и хотя обе компании пользуются поддержкой Saudi Aramco (саудовский нефтяной гигант), в идеале было бы заручиться поддержкой одного или нескольких производителей автомобилей.
Если Achates Power уже достигла этого, отчасти благодаря поддержке Cummins (производитель двигателей) и ARPA-E (правительственное агентство США по передовым проектам, связанным с энергетикой), то INNengine еще предстоит его найти.
Есть 10 лет разработки, уже есть опытные образцы двигателей на стендах. Возникающий интерес может только возрасти - даже благодаря обещаниям этого бустера, - но даже в этом случае успешное завершение не гарантируется. Это связано с нынешней ситуацией, когда автомобильная промышленность насильно сосредоточена только и только на электрификации. Строителю будет сложно диверсифицировать свои вложения в совершенно новый двигатель внутреннего сгорания, да еще там, где в нем так много нового.
Неудивительно, что INNengine сосредоточился на разработке 1S ICE в качестве расширителя диапазона - кажется, это единственный шанс, что он сможет закрепиться в ближайшем будущем и привлечь интерес автомобильной промышленности.
Важность двигателя внутреннего сгорания в будущем актуальна не только для автомобиля, но и для всех типов транспортных средств, которые он использует, будь то наземные, морские или воздушные. Цифры ясные и ошеломляющие.
Ежегодно производится около 200 миллионов двигателей внутреннего сгорания (около 90 миллионов принадлежат автомобилям), поэтому не ожидается, что в краткосрочной / среднесрочной перспективе они просто исчезнут после того, как мы «открыли» электричество.
Важно продолжать инвестировать в их развитие, поскольку они также являются частью решения.
Для тех, кто хочет узнать больше об этом двигателе внутреннего сгорания, я оставляю вам видео (на испанском, но с английскими субтитрами) Хуана Франсиско Калеро, журналиста, который имел возможность посетить объекты INNengine и поговорить с Хуаном Гарридо из INNengine: