Dolga življenjska doba motorja z notranjim zgorevanjem. Ironično je, da "napovedani konec" motorja z notranjim zgorevanjem zaradi divje elektrifikacije ni bil ovira za velike napredke v zadnjih letih: spremenljivo kompresijsko razmerje (Nissan), kompresijski vžig pri bencinskih motorjih (Mazda) in zdaj, Koenigsegg bo dal v proizvodnjo (čeprav zelo omejeno) prvi motor s ciklom Otto (4-taktni) brez odmične gredi.
Na tej poti inovativnosti se pojavlja tudi INNengine 1S ICE, ki obljublja še dlje.
Majhen, a revolucionaren motor, z zelo zanimivimi inženirskimi rešitvami v notranjosti. jih spoznamo?
Kaj je 1S ICE?
1S ICE iz INNengine je zelo kompakten motor po velikosti in zmogljivosti, ki tehta le 500 cm3 in tehta le 43 kg - njegov ustvarjalec, Juan Garrido, pravi, da že dela na razvoju te enote, ki tehta le 35 kg (!).Njegova majhna teža in prostornina sta dve glavni prednosti, ki ju najavljajo odgovorni za INNengine v primerjavi z običajnimi motorji z notranjim zgorevanjem (4-taktni):
- Do 70 % zmanjšanje celotne količine;
- Do 75 % zmanjšanje teže;
- Do 70 % manj komponent;
- In do 75 % manj prostornine, vendar z enako gostoto moči kot običajni motor 4x večji. Na primer, 500 cm3 1S ICE dosega enako moč kot 2000 cm3 4-taktni motor.
Vidimo lahko tudi, da ima 1S ICE kljub majhni kubični velikosti štiri cilindre in… osem batov — ni pomote, pravzaprav je osem batov… Z drugimi besedami, dva bata na cilinder, kar v tem primeru pomeni, da smo ob prisotnosti motorja nasprotnih batov. Napisal sem nasprotne bate in ne bolj splošno znane nasprotne cilindre. Kaj je razlika?
Nasprotni bati so starejši, kot si mislite
Motorji z nasprotnim batom niso enaki nasprotnim motorjem, kot jih poznamo pri Porscheju in Subaruju. Kaj je razlika? Pri nasprotnih batnih motorjih imamo dva bata na valj, ki delujeta drug nasproti drugemu, pri čemer si zgorevalno komoro delita oba.
Ni pa novost pri motorjih z notranjim zgorevanjem, čeprav je nenavadna tehnična rešitev.
Pravzaprav prvi nasprotni batni motor sega v leto 1882, ki ga je zasnoval James Atkinson (isti Atkinson, ki je dal ime istoimenskemu ciklu zgorevanja, ki ga najdemo predvsem v hibridnih vozilih zaradi njegove večje učinkovitosti).
Glavna prednost te razporeditve je v večji učinkovitosti, saj ni več glave valja in odmičnih gredi - nasprotni batni motorji so 2-taktni - kar zmanjšuje težo, kompleksnost, toplotne in trenje izgube ter stroške.
Naročite se na naše novice
Vendar pa morata v praksi oba bata v istem cilindru delovati usklajeno, zato ju je treba fizično povezati skupaj, kar prisili nadomestiti del izgubljene kompleksnosti in teže.
Nasprotno batni motorji so bili uporabljeni predvsem v velikih transportih, kot so ladje, vojaška vozila ali celo kot učinkoviti generatorji. V avtomobilskem svetu so veliko redkejši. Danes je morda najbližji motor z nasprotnim batom za opremljanje avtomobila (ali v najboljšem primeru gospodarskega vozila) Achates Power. Imate kratek videoposnetek, ki vam omogoča razumevanje, kako deluje:
Nasprotni bati 2.0: adijo ročična gred
Kakšna je razlika med 1S ICE iz INNEngine in tem motorjem z nasprotnim cilindrom iz Achates? Kot lahko vidimo v zgornjem filmu, imamo za nadzor gibanja vseh batov v cilindrih dve ročični gredi, ki sta združeni s sistemom zobnikov. 1S ICE se preprosto opusti ročične gredi, z njimi pa ojnice in vsi pripadajoči zobniki izginejo s prizorišča.
S tako občutnim zmanjšanjem števila komponent, potrebnih za delovanje svojega motorja, je INNengine tako dosegel prej omenjeno zmanjšanje prostornine in mase ter potencialno povečanje učinkovitosti.
Namesto ročične gredi najdemo dva kosa (nekakšen disk, ki se prilega gredi motorja), po enega na vsakem koncu motorja, z eno od njegovih natančno izračunanih valovitih površin. Omogočajo popolno usklajevanje gibanja osmih batov (ki se zdaj gibljejo v osi, vzporedni z osjo motorja).
Oglejte si jih v delovanju:
Sliši se absurdno preprosto, kajne? Zahvaljujoč enako oddaljeni in koncentrični razporeditvi vseh (nekaj) gibljivih delov ter premikanju batov v skladu z glavno gredjo je ravnovesje tega motorja praktično popolno.
Odsotnost tresljajev je taka, da so ga ob prikazovanju filma prototipa motorja na testni mizi obtožili lažnega, saj s prostim očesom ni bilo vidno, da motor deluje...
V tem kratkem videu si lahko ogledamo tudi druge lastnosti 1S ICE, kot je možnost rahlega napredovanja pozicioniranja ene od “ročičnih gredi”. Možnost, ki omogoča variabilno porazdelitev, ne ventilov (nimajo jih), temveč priključkov (dovodnih in izpušnih), ki zavzamejo njihovo mesto. Omogoča tudi dinamično spremenljivo kompresijsko razmerje, ki ga po potrebi spreminja, kot pri Nissanovem motorju.
Cilj teh možnosti, kot lahko najdete v nekaterih 4-taktnih motorjih, ki opremljajo naše avtomobile, je doseči večjo učinkovitost in zmogljivost. V primeru 1S ICE omogoča fleksibilnost, ki je 2-taktni motorji – kot so tisti z nasprotnimi bati – ne dopuščajo, pri čemer so ti parametri fiksnih.
In to nas pripelje do še ene inovacije 1S ICE, dejstva, da je 1-taktni motor, značilnost, ki je tako pomembna, da je del njegovega imena: 1-taktni ali 1-taktni motor.
Samo 1x?! Pa tudi?
Poznamo izraz 4-taktni motor (tisti, ki naše avtomobile opremlja z motorjem z notranjim zgorevanjem), pa tudi 2-taktni motor (ti se pogosteje povezujejo z motorji). Vendar pa INNengine pravi, da je njegov motor enotaktni, kar pomeni:
- 4-taktni: ena eksplozija za dva obrata ročične gredi;
- 2 takta: ena eksplozija za vsak obrat ročične gredi;
- 1-krat: dve eksploziji za vsak obrat ročične gredi.
Z drugimi besedami, čeprav je princip delovanja 1S ICE podoben kot pri 2-taktnih motorjih, kljub temu uspe dvakratne eksplozije za vsako vrtenje ročične gredi in štirikrat več, kar lahko dosežemo pri 4-taktnem motorju. Hkrati ta nova arhitektura vse to doseže z manj komponentami.
To je ena od "skrivnosti" njegove obljubljene učinkovitosti in tudi posebne zmogljivosti: glede na INNengine je njegovih majhnih 500 cm3 sposobnih prikazati številke, ki so enakovredne 2000 cm3 4-taktnemu motorju.
Številke ... mogoče
Še vedno smo v fazi razvoja, tako da dokončnih številk ni. Toda v videoposnetkih, kjer se pojavi Juan Garrido, ki razlaga vse o svojem motorju (posnetek bomo pustili na koncu članka), je številka, ki izstopa: 155 Nm pri 800 vrt/min! Impresivna številka in samo za primerjavo, imamo podobne vrednosti navora, ki jih je dosegel majhen tisoč turbo na našem trgu, vendar so kasneje dosegli 1000 vrtljajev na minuto in… so napolnjeni.Na številke, povezane s porabo/emisijami, bomo morali počakati dlje, kar nas pripelje do temeljnega vprašanja:
Bo prišel opremiti avto?
Mogoče, vendar ne na način, kot si mislite. Čeprav predelujejo Mazdo MX-5 (NB), da bi služila kot testni prototip za ta motor, je cilj in usmeritev njegovega razvoja predvsem služiti kot razširitev dosega za električna vozila.
Dejstvo, da je tako kompakten, lahek, učinkovit in ustvarja tako visoke številke pri tako nizkih vrtljajih – cilj tega podaljška dosega je proizvesti 30 kW (41 KM) pri 2500 vrt./min –, ga lahko naredi popolno razširitev dosega. Manj stroškov (ni potrebe po tako veliki bateriji), manj onesnaževanja (učinkovitejši motor z notranjim zgorevanjem) in visoka prefinjenost na vozilu (odsotnost tresljajev).
Za ta motor pa so pred nami še druge aplikacije, pri čemer je INNengine razvil motor za konkurenco, letalstvo (lahko) pa je že pokazalo veliko zanimanje za ta motor.
Resnični svet
Tako kot motor Achates Power je potencial INNengine 1S ICE nesporen. Da bi to resnično videli, je potrebna ogromna finančna podpora, in čeprav imata obe podjetji podporo Saudi Aramco (savdski naftni velikan), bi bilo idealno, če bi imeli podporo enega ali več proizvajalcev avtomobilov.
Če je Achates Power to že dosegel, deloma zahvaljujoč podpori Cumminsa (izdelovalec motorjev) in ARPA-E (ameriška vladna agencija za napredne projekte, povezane z energijo), ga INNengine še ni našel.
Obstaja 10 let razvoja, na testnih mizah so že prototipi motorjev. Ustvarjeno zanimanje se lahko samo poveča – tudi zaradi obljub tega spodbujevalca –, a kljub temu ni zagotovljeno, da bo dosegel uspešen zaključek. To je posledica trenutnega konteksta, kjer je avtomobilska industrija prisilno usmerjena le in edino na elektrifikacijo. Gradbenik bo težko diverzificiral svojo naložbo v povsem nov motor z notranjim zgorevanjem in še dlje, kjer je v njem toliko novega.
Ni čudno, da se je INNengine osredotočil na razvoj 1S ICE kot podaljševalca dosega – zdi se, da je to edina priložnost, ki se lahko uveljavi v bližnji prihodnosti in pritegne zanimanje avtomobilske industrije.
Pomen motorja z notranjim zgorevanjem v prihodnosti ni pomemben le za avtomobil, temveč za vse vrste vozil, ki jih uporablja, bodisi kopno, morje ali zrak. Številke so jasne in prepričljive.
Vsako leto se proizvede okoli 200 milijonov motorjev z notranjim zgorevanjem (okoli 90 milijonov pripada avtomobilom), zato ni pričakovati, da bodo kratkoročno/srednjeročno zdaj, ko smo »odkrili« elektriko, preprosto izginili.
Bistveno je, da še naprej vlagamo v njihov razvoj, saj so tudi oni del rešitve.
Za tiste, ki želite izvedeti več o tem motorju z notranjim zgorevanjem, vam puščam video (špansko, vendar podnaslovljen v angleščini) Juana Francisca Calera, novinarja, ki je imel priložnost obiskati objekte INNengine in govoriti z Juanom Garridom iz INNengine: