Dlhá životnosť spaľovacieho motora. Je iróniou, že „ohlásený koniec“ spaľovacieho motora v dôsledku búrlivej elektrifikácie nebol prekážkou pre veľké pokroky v posledných rokoch: variabilný kompresný pomer (Nissan), kompresné zapaľovanie v benzínových motoroch (Mazda) a teraz, Koenigsegg uvedie do výroby (aj keď veľmi obmedzene) prvý motor s Ottovým cyklom (4-takt) bez vačkového hriadeľa.
Práve na tejto ceste inovácií sa objavuje aj 1S ICE od INNengine, ktorý sľubuje ísť ešte ďalej.
Malý, ale revolučný motor s veľmi zaujímavými technickými riešeniami vo vnútri. Stretneme sa s nimi?
Čo je 1S ICE?
1S ICE od INNengine je veľmi kompaktný motor čo do veľkosti a objemu, váži len 500 cm3 a váži iba 43 kg – jeho tvorca Juan Garrido hovorí, že už pracuje na vývoji tohto agregátu s hmotnosťou iba 35 kg (!).Jeho nízka hmotnosť a objem sú dve z hlavných výhod, ktoré zodpovední za INNengine oznamujú oproti konvenčným spaľovacím motorom (4 takty):
- Až 70% zníženie celkového objemu;
- Zníženie hmotnosti až o 75 %;
- Až o 70 % menej komponentov;
- A až o 75 % menší zdvihový objem, ale s rovnakou hustotou výkonu ako bežný motor, 4x väčší. Napríklad 500 cm3 1S ICE dosahuje rovnaký výkon ako 2000 cm3 4-taktný motor.
Môžeme tiež vidieť, že napriek malej kubickej veľkosti má 1S ICE štyri valce a... osem piestov — to nie je omyl, v skutočnosti je to osem piestov... Inými slovami, sú to dva piesty na valec, čo v tomto prípade znamená, že v prítomnosti motora protiľahlých piestov. Napísal som protiľahlé piesty a nie bežnejšie známe protiľahlé valce. Aký je rozdiel?
Opačné piesty sú staršie, ako si myslíte
Motory s protiľahlými piestami nie sú rovnaké ako motory s protiľahlými valcami, aké poznáme v Porsche a Subaru. Aký je rozdiel? V protiľahlých piestových motoroch máme dva piesty na valec, ktoré pracujú jeden proti druhému, pričom spaľovacia komora je spoločná pre oba.
Nie je to však novinka, pokiaľ ide o spaľovacie motory, aj keď ide o nezvyčajné technické riešenie.
V skutočnosti prvý protiľahlý piestový motor pochádza z roku 1882, skonštruoval ho James Atkinson (ten istý Atkinson, ktorý dal meno rovnomennému spaľovaciemu cyklu, ktorý sa nachádza predovšetkým v hybridných vozidlách kvôli jeho vyššej účinnosti).
Hlavná výhoda tohto usporiadania spočíva vo väčšej účinnosti, pretože už neexistuje hlava valcov a vačkové hriadele – protiľahlé piestové motory sú 2-taktné – čím sa znižuje hmotnosť, zložitosť, tepelné a trecie straty a náklady.
prihlásiť sa ku odberu noviniek
Avšak v praxi, keďže dva piesty v tom istom valci musia pracovať koordinovaným spôsobom, musia byť spolu fyzicky prepojené, čo núti nahradiť časť stratenej zložitosti a hmotnosti.
Opačné piestové motory sa používali predovšetkým vo veľkých prepravách, ako sú lode, vojenské vozidlá alebo dokonca ako výkonné generátory. V automobilovom svete sú oveľa zriedkavejšie. Dnes je azda najbližší motor s protiľahlými piestami na vybavenie automobilu (alebo prinajlepšom úžitkového vozidla) od Achates Power. Máte krátke video, ktoré vám umožní pochopiť, ako to funguje:
Opačné piesty 2.0: zbohom kľukový hriadeľ
Aký je rozdiel medzi 1S ICE od INNEngine a týmto protivalcovým motorom od Achates? Ako môžeme vidieť vo filme vyššie, na ovládanie pohybu všetkých piestov vo valcoch máme dva kľukové hriadele spojené prevodovým systémom. 1S ICE sa jednoducho zaobíde bez kľukových hriadeľov a s nimi zmiznú zo scény aj ojnice a všetky súvisiace prevody.
INNengine tak výrazným znížením počtu komponentov potrebných na chod svojho motora tak dosiahol spomínané zníženie objemu a hmotnosti a potenciálne zvýšenie účinnosti.
Na mieste kľukových hriadeľov nájdeme dva kusy (druh kotúča, ktorý pasuje na hriadeľ motora), jeden na každom konci motora, s jedným z jeho starostlivo vypočítaných zvlnených plôch. Práve tie umožňujú dokonale koordinovať pohyb ôsmich piestov (ktoré sa teraz pohybujú v osi rovnobežnej s osou motora).
Pozrite si ich v prevádzke:
Znie to absurdne jednoducho, však? Vďaka ekvidištantnému a koncentrickému usporiadaniu všetkých (málo) pohyblivých častí a pohybu piestov v súlade s hlavným hriadeľom je vyváženie tohto motora prakticky dokonalé.
Absencia vibrácií je taká, že keď na skúšobnej stolici ukázali film prototypu motora, obvinili ho z nepravdy, keďže voľným okom nebolo vidieť, že motor beží...
V tomto krátkom videu môžeme vidieť aj ďalšie funkcie 1S ICE, ako napríklad možnosť mierneho posunutia polohy jedného z „kľukových hriadeľov“. Možnosť, ktorá umožňuje variabilnú distribúciu, nie ventily (nemajú ich), ale porty (vstup a výfuk), ktoré zaberajú ich miesto. A tiež umožňuje dynamicky variabilný kompresný pomer, ktorý sa mení podľa potreby, ako pri motore Nissan.
Cieľom týchto možností, ako môžete nájsť v niektorých 4-taktných motoroch, ktorými sú naše autá vybavené, je dosiahnuť vyššiu efektivitu a výkon. V prípade 1S ICE umožňuje flexibilitu, ktorú 2-taktné motory – napríklad motory s opačnými piestami – neumožňujú, pričom tieto majú pevné parametre.
A to nás privádza k ďalšej inovácii 1S ICE, k skutočnosti, že ide o 1-taktný motor, čo je vlastnosť tak dôležitá, že je súčasťou jeho názvu: 1 Stroke alebo 1-Stroke.
Len 1 krát?! Tiež?
Poznáme pojem 4-taktný motor (ten, ktorý vybavuje naše autá spaľovacím motorom), ako aj 2-taktný motor (tie sa častejšie spájajú s motocyklami). INNengine však hovorí, že jeho motor má 1 zdvih, čo znamená:
- 4-takt: jeden výbuch na dve otáčky kľukového hriadeľa;
- 2 zdvihy: jeden výbuch na každé otočenie kľukového hriadeľa;
- 1 krát: dva výbuchy na každé otočenie kľukového hriadeľa.
Inými slovami, aj keď je princíp fungovania 1S ICE podobný ako pri 2-taktných motoroch, zvláda dvojnásobný počet výbuchov pri každej rotácii kľukového hriadeľa a štvornásobok toho, čo môžeme dosiahnuť v 4-taktnom motore. Táto nová architektúra zároveň dosahuje toto všetko s menším počtom komponentov.
Toto je jedno z „tajomstiev“ pre jeho sľubovanú efektivitu a tiež pre jeho špecifický výkon: podľa INNengine je jeho malých 500 cm3 schopných prezentovať čísla ekvivalentné 2000 cm3 4-taktnému motoru.
Čísla... možné
Zatiaľ sme v štádiu vývoja, takže žiadne definitívne čísla neexistujú. Ale vo videách, kde sa objavuje Juan Garrido, aby vysvetlil všetko o svojom motore (video necháme na konci článku), je číslo, ktoré vyniká: 155 Nm pri 800 ot./min. Pôsobivé číslo a len pre porovnanie, máme podobné hodnoty krútiaceho momentu, aké dosahovala malá tisícka turbodúchadiel na našom trhu, no dosahovali 1000 otáčok neskôr a... sú preplňované.Na čísla týkajúce sa spotreby/emisií si budeme musieť ešte počkať, čím sa dostávame k zásadnej otázke:
Príde vybaviť auto?
Možno, ale nie tak, ako si myslíte. Hoci prerábajú Mazdu MX-5 (NB), aby slúžila ako testovací prototyp pre tento motor, cieľom a zameraním jeho vývoja je hlavne slúžiť ako predlžovač dojazdu pre elektrické vozidlá.
Skutočnosť, že je taký kompaktný, ľahký, efektívny a produkuje také vysoké čísla pri tak nízkych otáčkach – cieľom tohto predlžovača dosahu je produkovať 30 kW (41 k) pri 2 500 ot./min. – z neho môže urobiť perfektný predlžovač dosahu. Nižšie náklady (nie je potrebná taká veľká batéria), menšie znečistenie (účinnejší spaľovací motor) a vysoká kultivovanosť paluby (absencia vibrácií).
Pre tento motor sú však pred nami ďalšie aplikácie, pričom INNengine vyvíja motor pre konkurenciu a letectvo (light) už o tento motor prejavilo vysoký záujem.
Reálny svet
Rovnako ako motor Achates Power, potenciál INNengine 1S ICE je nepopierateľný. Aby ste to naozaj videli, je potrebná obrovská finančná podpora, a hoci obe spoločnosti majú podporu Saudi Aramco (saudský ropný gigant), ideálne by bolo mať podporu jedného alebo viacerých výrobcov automobilov.
Ak to Achates Power už dosiahol čiastočne vďaka podpore od Cummins (výrobca motorov) a ARPA-E (americká vládna agentúra pre pokročilé projekty súvisiace s energiou), INNengine to ešte musí nájsť.
Existuje 10 rokov vývoja, na skúšobných stolicách sú už prototypy motorov. Vygenerovaný záujem môže len stúpať – aj vďaka prísľubom tohto posilňovača –, no ani tak nie je zaručené, že dospeje do úspešného konca. Je to dané súčasným kontextom, kedy sa automobilový priemysel násilne zameriava, len a len, na elektrifikáciu. Pre staviteľa bude ťažké diverzifikovať svoju investíciu do úplne nového spaľovacieho motora a mimo toho, kde je toho toľko nového.
Niet divu, že sa INNengine zameriava na vývoj 1S ICE ako predlžovača dojazdu – zdá sa, že je to jediná šanca, ktorá sa môže v blízkej budúcnosti uchytiť a upútať záujem automobilového priemyslu.
Význam spaľovacieho motora v budúcnosti je aktuálny nielen pre automobil, ale pre všetky typy vozidiel, ktoré využíva, či už pozemné, námorné alebo vzdušné. Čísla sú jasné a ohromujúce.
Ročne sa vyrobí okolo 200 miliónov spaľovacích motorov (okolo 90 miliónov pripadá na autá), takže sa neočakáva, že teraz, keď sme „objavili“ elektrinu, v krátkodobom/strednodobom horizonte jednoducho zaniknú.
Je nevyhnutné naďalej investovať do ich vývoja, pretože sú tiež súčasťou riešenia.
Pre tých, ktorí sa chcú dozvedieť viac o tomto spaľovacom motore, vám nechávam video (španielsky, ale s anglickými titulkami) od Juana Francisca Calera, novinára, ktorý mal možnosť navštíviť zariadenia INNengine a porozprávať sa s Juanom Garridom z INNengine: