Mahabang buhay sa internal combustion engine. Kabalintunaan na ang "ipinahayag na pagtatapos" ng panloob na combustion engine dahil sa laganap na elektripikasyon, ay hindi naging hadlang upang makita ang mahusay na pag-unlad sa mga nakaraang taon: variable compression ratio (Nissan), compression ignition sa mga makina ng gasolina ( Mazda) at ngayon, Ilalagay ng Koenigsegg sa produksyon (kahit napakalimitado) ang unang Otto cycle engine (4 stroke) na walang camshaft.
Sa landas na ito ng inobasyon na lalabas din ang 1S ICE ng INNengine, na nangangako na lalakad pa.
Isang maliit ngunit rebolusyonaryong makina, na may napakakagiliw-giliw na mga solusyon sa engineering sa loob. Kilalanin natin sila?
Ano ang 1S ICE?
Ang 1S ICE mula sa INNengine ay isang napaka-compact na makina sa laki at kapasidad, na tumitimbang lamang ng 500 cm3 at tumitimbang lamang ng 43 kg — ang gumawa nito, si Juan Garrido, ay nagsabing gumagawa na siya ng ebolusyon ng yunit na ito na tumitimbang lamang ng 35 kg (!).Ang mababang timbang at volume nito ay dalawa sa mga pangunahing bentahe na inihahayag ng mga responsable para sa INNengine kumpara sa maginoo na internal combustion engine (4 na stroke):
- Hanggang sa 70% kabuuang pagbawas ng volume;
- Hanggang sa 75% pagbabawas ng timbang;
- Hanggang 70% mas kaunting mga bahagi;
- At hanggang sa 75% na mas kaunting displacement, ngunit may parehong density ng kapangyarihan bilang isang maginoo na makina na 4x na mas malaki. Halimbawa, ang 500 cm3 1S ICE ay nakakamit ng parehong kapangyarihan bilang isang 2000 cm3 4-stroke engine.
Makikita rin natin na, sa kabila ng maliit na sukat ng kubiko, ang 1S ICE ay may apat na cylinder at… walong piston — hindi nagkakamali, ito ay talagang walong piston... Sa madaling salita, ito ay dalawang piston bawat silindro, na sa kasong ito ay nangangahulugan na tayo ay sa pagkakaroon ng isang makina ng magkasalungat na piston. Isinulat ko ang magkasalungat na mga piston at hindi ang mas karaniwang kilala na magkasalungat na mga silindro. Ano ang pinagkaiba?
Ang mga magkasalungat na piston ay mas matanda kaysa sa iyong iniisip
Ang mga makinang magkasalungat na piston ay hindi katulad ng mga makinang magkasalungat na silindro tulad ng mga kilala natin sa Porsche at Subaru. Ano ang pinagkaiba? Sa magkasalungat na piston engine mayroon kaming dalawang piston bawat silindro, gumagana ang isa sa tapat ng isa, kasama ang combustion chamber na pinagsasaluhan ng pareho.
Gayunpaman, hindi ito bago pagdating sa mga internal combustion engine, sa kabila ng pagiging isang hindi pangkaraniwang teknikal na solusyon.
Sa katunayan, ang unang sumasalungat na piston engine ay nagsimula noong 1882, na idinisenyo ni James Atkinson (ang parehong Atkinson na nagbigay ng kanyang pangalan sa eponymous combustion cycle na natagpuan, higit sa lahat, sa mga hybrid na sasakyan, dahil sa higit na kahusayan nito).
Ang pangunahing bentahe ng pag-aayos na ito ay nakasalalay sa higit na kahusayan, dahil wala nang cylinder head at camshafts - ang magkasalungat na piston engine ay 2-stroke - binabawasan ang timbang, kumplikado, pagkawala ng init at friction, at gastos.
Mag-subscribe sa aming newsletter
Gayunpaman, sa pagsasagawa, dahil ang dalawang piston sa parehong silindro ay kailangang gumana sa isang coordinated na paraan, dapat silang pisikal na maiugnay nang magkasama, na pinipilit na palitan ang ilan sa nawala na pagiging kumplikado at timbang.
Ang mga tapat na piston engine ay ginamit, higit sa lahat, sa malalaking sasakyan, tulad ng mga barko, sasakyang militar, o kahit bilang mahusay na mga generator. Sa mundo ng kotse sila ay mas bihira. Ngayon, marahil ang pinakamalapit na kabaligtaran-piston na makina sa pag-equip ng kotse (o sa pinakamahusay na komersyal na sasakyan) ay ang Achates Power. Mayroon kang maikling video na nagbibigay-daan sa iyong maunawaan kung paano ito gumagana:
Kabaligtaran ng mga piston 2.0: paalam crankshaft
Ano ang pagkakaiba sa pagitan ng 1S ICE mula sa INNEngine at itong kabaligtaran na silindro na makina mula sa Achates? Tulad ng nakikita natin sa pelikula sa itaas, upang makontrol ang paggalaw ng lahat ng mga piston sa mga cylinder mayroon kaming dalawang crankshaft na pinagsama ng isang gear system. Ang 1S ICE ay naglalabas lamang ng mga crankshaft, at kasama ng mga ito ang mga connecting rod at lahat ng nauugnay na gear ay nawawala sa eksena.
Sa pamamagitan ng napakalaking pagbawas sa bilang ng mga sangkap na kailangan para sa pagpapatakbo ng makina nito, nakamit ng INNengine ang mga nabanggit na pagbawas sa dami at masa, at isang potensyal na pagtaas sa kahusayan.
Sa halip na ang mga crankshaft ay nakahanap kami ng dalawang piraso (isang uri ng disc na umaangkop sa baras ng makina), isa sa bawat dulo ng makina, na may isa sa maingat na kinakalkula na mga undulated na ibabaw. Ang mga ito ay kung ano ang ginagawang posible upang perpektong coordinate ang paggalaw ng walong pistons (na ngayon ay gumagalaw sa isang axis parallel sa motor axis).
Tingnan ang mga ito sa operasyon:
Parang walang katotohanan na simple, hindi ba? Salamat sa equidistant at concentric na pag-aayos ng lahat (ilang) gumagalaw na bahagi, at ang paggalaw ng mga piston sa linya kasama ang pangunahing baras, ang balanse ng makina na ito ay halos perpekto.
Ang kawalan ng mga panginginig ng boses ay tulad na, kapag nagpakita sila ng isang pelikula ng isang prototype na makina sa isang test bench, inakusahan itong hindi totoo, dahil hindi nakikita ng mata na tumatakbo ang makina…
Sa maikling video na ito maaari din nating makita ang iba pang mga tampok ng 1S ICE, tulad ng posibilidad na bahagyang isulong ang pagpoposisyon ng isa sa mga "crankshafts". Isang posibilidad na nagbibigay-daan para sa variable na pamamahagi, hindi ang mga balbula (wala sila nito), ngunit ang mga port (inlet at exhaust) na pumapalit sa kanila. At pinapayagan din nito ang dynamic na variable na compression ratio, binabago ito kung kinakailangan, tulad ng sa Nissan engine.
Ang layunin ng mga opsyong ito, tulad ng makikita mo sa ilan sa mga 4-stroke na makina na nagbibigay sa ating mga sasakyan, ay upang makamit ang higit na kahusayan at pagganap. Sa kaso ng 1S ICE, binibigyang-daan nito ang flexibility na hindi pinapayagan ng 2-stroke engine — gaya ng mga may magkasalungat na piston —, na ang mga ito ay may mga fixed parameter.
At dinadala tayo nito sa isa pang pagbabago ng 1S ICE, ang katotohanan na ito ay isang 1-stroke na makina, isang tampok na napakahalaga na bahagi ito ng pangalan nito: 1 Stroke o 1-Stroke.
1 time lang?! Din?
Pamilyar kami sa terminong 4-stroke engine (ang isa na nagbibigay sa aming mga kotse ng panloob na combustion engine), pati na rin ang 2-stroke engine (mas madalas itong nauugnay sa mga motorsiklo). Gayunpaman, sinabi ng INNengine na ang makina nito ay 1 stroke, na nangangahulugang:
- 4-stroke: isang pagsabog para sa dalawang pagliko ng crankshaft;
- 2 stroke: isang pagsabog para sa bawat pagliko ng crankshaft;
- 1 beses: dalawang pagsabog para sa bawat pagliko ng crankshaft.
Sa madaling salita, kahit na ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng 1S ICE ay katulad ng sa mga 2-stroke na makina, ito ay namamahala, gayunpaman, dalawang beses ang mga pagsabog para sa bawat pag-ikot ng crankshaft, at apat na beses kung ano ang maaari nating makamit sa isang 4-stroke na makina. Kasabay nito, nakakamit ng bagong arkitektura ang lahat ng ito sa mas kaunting mga bahagi.
Ito ay isa sa mga "lihim" para sa ipinangakong kahusayan nito at para din sa partikular na pagganap nito: ayon sa INNengine, ang maliit na 500 cm3 nito ay may kakayahang magpakita ng mga numero na katumbas ng isang 2000 cm3 4-stroke na makina.
Ang mga numero... posible
Nasa development stage pa lang tayo, kaya walang definitive numbers. Ngunit sa mga video kung saan lumilitaw si Juan Garrido upang ipaliwanag ang lahat tungkol sa kanyang makina (mag-iiwan kami ng isang video sa dulo ng artikulo), mayroong isang numero na kapansin-pansin: 155 Nm sa 800 rpm! Isang kahanga-hangang figure at para lamang sa paghahambing, mayroon kaming katulad na mga halaga ng torque na nakamit ng maliit na libong turbos sa aming merkado, ngunit umabot sa 1000 rpm mamaya at... sila ay supercharged.Mga numerong nauugnay sa pagkonsumo/paglalabas, kailangan nating maghintay nang mas matagal, na nagdadala sa atin sa pangunahing tanong:
Darating ba ito upang magbigay ng kasangkapan sa isang kotse?
Siguro, ngunit hindi sa paraang iniisip mo. Bagama't nagko-convert sila ng Mazda MX-5 (NB) upang magsilbing prototype ng pagsubok para sa makinang ito, ang layunin at oryentasyon ng pag-unlad nito ay pangunahing magsisilbing range extender para sa mga de-kuryenteng sasakyan.
Ang katotohanan na ito ay napaka-compact, magaan, mahusay, at gumagawa ng napakataas na mga numero sa gayong mababang mga rev — ang layunin para sa range extender na ito ay makagawa ng 30 kW (41 hp) sa 2500 rpm — ay maaaring gawin itong perpektong range extender . Mas mura (hindi na kailangan ng ganoong kalaking baterya), mas kaunting polusyon (mas mahusay na combustion engine), at mataas na on-board refinement (kawalan ng vibrations).
Gayunpaman, nauuna ang iba pang mga application para sa makinang ito, kasama ang INNengine na bumubuo ng isang makina para sa kumpetisyon, at ang aviation (ilaw) ay nagpakita na ng mataas na interes sa makinang ito.
Tunay na mundo
Tulad ng Achates Power engine, hindi maikakaila ang potensyal ng INNengine 1S ICE. Upang talagang makita ito, kailangan ang malaking suportang pinansyal, at bagama't ang parehong kumpanya ay may suporta ng Saudi Aramco (ang higanteng langis ng Saudi), ang mainam ay magkaroon ng suporta ng isa o ilang mga tagagawa ng kotse.
Kung nakamit na ito ng Achates Power salamat sa suporta mula sa Cummins (engine maker) at ARPA-E (US government agency para sa mga advanced na proyektong nauugnay sa enerhiya), hindi pa ito nahahanap ng INNengine.
Mayroong 10 taon ng pag-unlad, mayroon nang mga prototype ng makina sa mga bangko ng pagsubok. Ang nabuong interes ay maaari lamang tumaas — kahit na dahil sa mga pangako ng booster na ito —, ngunit kahit na gayon, hindi ito garantisadong makakamit ang isang matagumpay na konklusyon. Ito ay dahil sa kasalukuyang konteksto, kung saan ang industriya ng sasakyan ay pilit na nakatuon, lamang at tanging, sa elektripikasyon. Magiging mahirap para sa isang builder na pag-iba-ibahin ang kanyang pamumuhunan sa isang ganap na bagong internal combustion engine, at higit pa kung saan napakaraming bago dito.
Hindi nakakagulat na tumutok ang INNengine sa pagbuo ng 1S ICE bilang isang range extender — tila ito lang ang tanging pagkakataon na maaari itong tumagal sa malapit na hinaharap at makuha ang interes ng industriya ng sasakyan.
Ang kahalagahan ng internal combustion engine sa hinaharap ay may kaugnayan hindi lamang para sa sasakyan, ngunit para sa lahat ng uri ng sasakyan na ginagamit nito, lupa man, dagat o hangin. Ang mga numero ay malinaw at napakalaki.
Humigit-kumulang 200 milyong internal combustion engine ang ginagawa bawat taon (halos 90 milyon ang pag-aari ng mga kotse), kaya hindi inaasahan na sa maikling/medium term ay mawawala na lang ang mga ito ngayong "nadiskubre" natin ang kuryente.
Mahalagang patuloy na mamuhunan sa kanilang ebolusyon, dahil bahagi rin sila ng solusyon.
Para sa mga gustong malaman ang higit pa tungkol sa internal combustion engine na ito, iniiwan ko sa inyo ang isang video (Espanyol, ngunit may subtitle sa Ingles) ni Juan Francisco Calero, mamamahayag, na nagkaroon ng pagkakataong bumisita sa mga pasilidad ng INNengine at makausap si Juan Garrido, mula sa INNengine :