İçten yanmalı motor için uzun ömür. Yaygın elektrifikasyon nedeniyle içten yanmalı motorun “anons edilen sonu”nun, son yıllarda büyük ilerlemeler görmemize engel olmaması ironiktir: değişken sıkıştırma oranı (Nissan), benzinli motorlarda sıkıştırmalı ateşleme (Mazda) ve şimdi, Koenigsegg, (çok sınırlı da olsa) eksantrik mili olmayan ilk Otto çevrimli motoru (4 zamanlı) üretime sokacak.
INNengine'in 1S ICE'si de bu yenilik yolunda ortaya çıkıyor ve bu da daha da ileri gitmeyi vaat ediyor.
İçinde çok ilginç mühendislik çözümleri olan küçük ama devrim niteliğinde bir motor. Onlarla tanışalım mı?
1S ICE nedir?
INNengine'den 1S ICE, boyut ve kapasite olarak çok kompakt bir motordur, yalnızca 500 cm3 ağırlığındadır ve yalnızca 43 kg ağırlığındadır — yaratıcısı Juan Garrido, şimdiden sadece 35 kg (!) ağırlığındaki bu ünitenin bir evrimi üzerinde çalıştığını söylüyor.Düşük ağırlığı ve hacmi, INNengine'den sorumlu olanların geleneksel içten yanmalı motorlara (4 zamanlı) göre duyurduğu ana avantajlardan ikisidir:
- %70'e varan toplam hacim azalması;
- %75'e kadar ağırlık azalması;
- %70'e kadar daha az bileşen;
- Ve %75'e kadar daha az yer değiştirme, ancak 4 kat daha büyük geleneksel bir motorla aynı güç yoğunluğu ile. Örneğin, 500 cm3 1S ICE, 2000 cm3 4 zamanlı bir motorla aynı güce ulaşır.
Ayrıca, küçük kübik boyutuna rağmen, 1S ICE'nin dört silindiri ve… sekiz pistonu olduğunu görebiliriz — hata değil, aslında sekiz piston… Başka bir deyişle, silindir başına iki piston, bu durumda biz karşıt pistonların bir motorunun varlığında. Daha yaygın olarak bilinen karşıt silindirleri değil, karşıt pistonları yazdım. Fark ne?
Zıt pistonlar düşündüğünüzden daha yaşlı
Zıt pistonlu motorlar, Porsche ve Subaru'da bildiğimiz karşı silindirli motorlarla aynı değildir. Fark ne? Zıt pistonlu motorlarda, silindir başına iki pistonumuz vardır, bunlar karşılıklı olarak çalışır ve yanma odası her ikisi tarafından da paylaşılır.
Bununla birlikte, alışılmadık bir teknik çözüm olmasına rağmen, içten yanmalı motorlar söz konusu olduğunda yeni değildir.
Aslında, ilk karşıt pistonlu motor, James Atkinson tarafından tasarlanan 1882'ye kadar uzanıyor (kendi adını taşıyan yanma döngüsüne adını veren aynı Atkinson, her şeyden önce, daha yüksek verimliliği nedeniyle hibrit araçlarda bulundu).
Bu düzenlemenin ana avantajı, daha fazla verimlilikte yatmaktadır, çünkü artık silindir kapağı ve eksantrik milleri yoktur - karşıt pistonlu motorlar 2 zamanlı - ağırlık, karmaşıklık, ısı ve sürtünme kayıplarını ve maliyeti azaltır.
Haber bültenimize abone ol
Bununla birlikte, pratikte, aynı silindirdeki iki pistonun koordineli bir şekilde çalışması gerektiğinden, fiziksel olarak birbirine bağlı olmaları ve kaybolan karmaşıklığın ve ağırlığın bir kısmını değiştirmeye zorlamaları gerekir.
Zıt pistonlu motorlar, her şeyden önce, gemiler, askeri araçlar gibi büyük nakliye araçlarında ve hatta verimli jeneratörler olarak kullanılmıştır. Araba dünyasında çok daha nadirdirler. Bugün, belki de bir arabayı (ya da en iyi ihtimalle ticari bir aracı) donatmaya en yakın zıt pistonlu motor Achates Power'ınkidir. Nasıl çalıştığını anlamanızı sağlayan kısa bir videonuz var:
Karşı pistonlar 2.0: hoşçakal krank miline
INNEngine'in 1S ICE'si ile Achates'in bu karşı silindirli motoru arasındaki fark nedir? Yukarıdaki filmde gördüğümüz gibi, silindirlerdeki tüm pistonların hareketini kontrol etmek için bir dişli sistemi ile birbirine bağlanmış iki krank milimiz var. 1S ICE basitçe krank millerini dağıtır ve onlarla birlikte bağlantı çubukları ve ilgili tüm dişliler olay yerinden kaybolur.
INNengine, motorunun çalışması için gereken bileşenlerin sayısını bu kadar önemli ölçüde azaltarak, hacim ve kütlede yukarıda bahsedilen azalmaları ve verimlilikte potansiyel bir artış elde etti.
Krank millerinin yerine iki parça (motor miline uyan bir tür disk) buluyoruz, motorun her iki ucunda birer tane, titizlikle hesaplanmış dalgalı yüzeylerinden biri. Sekiz pistonun (şimdi motor eksenine paralel bir eksende hareket eden) hareketini mükemmel bir şekilde koordine etmeyi mümkün kılan şeylerdir.
Onları çalışırken görün:
Kulağa çok basit geliyor, değil mi? Tüm (birkaç) hareketli parçanın eşit uzaklıkta ve eş merkezli düzenlenmesi ve pistonların ana mil doğrultusunda hareketi sayesinde bu motorun dengesi pratik olarak mükemmeldir.
Titreşimlerin olmaması öyle ki, bir test tezgahında bir prototip motorun filmini gösterdikleri zaman, motorun çalıştığı çıplak gözle görülemediği için yanlış olmakla suçlandılar…
Bu kısa videoda, "krank millerinden" birinin konumunu biraz ilerletme olasılığı gibi 1S ICE'nin diğer özelliklerini de görebiliriz. Valfler (onlarda yoktur) değil, yerlerini alan portlar (giriş ve egzoz) değişken dağıtıma izin veren bir olasılık. Ayrıca, Nissan motorunda olduğu gibi, gerektiğinde değiştirerek dinamik olarak değişken sıkıştırma oranına da izin verir.
Bu seçeneklerin amacı, otomobillerimizi donatan bazı 4 zamanlı motorlarda görebileceğiniz gibi, daha yüksek verim ve performans elde etmektir. 1S ICE söz konusu olduğunda, 2 zamanlı motorların - örneğin karşıt pistonlu olanlar gibi - izin vermediği esnekliğe izin verir, çünkü bunlar sabit parametrelerdir.
Bu da bizi 1S ICE'nin bir başka yeniliğine getiriyor, 1 zamanlı motor olması, adının bir parçası olacak kadar önemli bir özellik: 1 Zamanlı veya 1 Zamanlı.
Sadece 1 kere?! İlave olarak?
4 zamanlı motor (arabalarımızı içten yanmalı motorla donatan) ve 2 zamanlı motor (bunlar daha çok motosikletlerle ilişkilendirilir) terimine aşinayız. Ancak INNengine, motorunun 1 zamanlı olduğunu söylüyor, bu da şu anlama geliyor:
- 4 zamanlı: iki krank mili dönüşü için bir patlama;
- 2 vuruş: her krank mili dönüşü için bir patlama;
- 1 kez: Her krank mili dönüşü için iki patlama.
Başka bir deyişle, 1S ICE'nin çalışma prensibi 2 zamanlı motorlarınkine benzer olsa da, krank milinin her dönüşü için iki kat patlamayı ve 4 zamanlı bir motorda elde edebileceğimizin dört katını yönetir. Aynı zamanda, bu yeni mimari, tüm bunları daha az bileşenle başarıyor.
Bu, vaat edilen verimliliğinin ve ayrıca özel performansının “sırlarından” biridir: INNengine'e göre, 500 cm3'lük küçük, 2000 cm3'lük 4 zamanlı bir motora eşdeğer sayılar sunabilmektedir.
Rakamlar… mümkün
Henüz geliştirme aşamasındayız, bu nedenle kesin bir sayı yok. Ancak Juan Garrido'nun motoruyla ilgili her şeyi açıkladığı videolarda (makalenin sonunda bir video bırakacağız), göze çarpan bir sayı var: 800 rpm'de 155 Nm! Etkileyici bir rakam ve sadece karşılaştırma için, pazarımızdaki küçük bin turboların elde ettiği benzer tork değerlerine sahibiz, ancak 1000 rpm'ye daha sonra ulaştılar ve… onlar süper şarjlı.Tüketim/emisyonlarla ilgili rakamlar için daha fazla beklememiz gerekecek, bu da bizi temel soruya getiriyor:
Bir araba donatmak için gelecek mi?
Belki, ama düşündüğün şekilde değil. Bu motor için bir test prototipi olarak hizmet etmek üzere bir Mazda MX-5'i (NB) dönüştürüyor olsalar da, geliştirmesinin amacı ve yönelimi esas olarak elektrikli araçlar için bir menzil genişletici olarak hizmet etmektir.
Çok kompakt, hafif, verimli olması ve bu kadar düşük devirlerde çok yüksek sayılar üretmesi - bu menzil genişleticinin amacı 2500 rpm'de 30 kW (41 hp) üretmektir - onu mükemmel menzil genişletici yapabilir. Daha az maliyet (bu kadar büyük bir aküye gerek yok), daha az kirlilik (daha verimli yanmalı motor) ve yüksek yerleşik iyileştirme (titreşim yokluğu).
Bununla birlikte, INNengine rekabet için bir motor geliştirerek bu motor için diğer uygulamalar ileride ve havacılık (hafif) bu motora şimdiden yüksek ilgi gösterdi.
Gerçek dünya
Achates Power motoru gibi INNengine 1S ICE'nin potansiyeli yadsınamaz. Bunu gerçekten görmek için büyük finansal desteğe ihtiyaç var ve her iki şirket de Saudi Aramco'nun (Suudi petrol devi) desteğine sahip olsa da, ideal olan bir veya birkaç otomobil üreticisinin desteğini almak olacaktır.
Achates Power, kısmen Cummins'in (motor üreticisi) ve ARPA-E'nin (gelişmiş enerjiyle ilgili projeler için ABD devlet kurumu) desteği sayesinde bunu başarmışsa, INNengine henüz onu bulamadı.
10 yıllık geliştirme var, test tezgahlarında zaten motor prototipleri var. Yaratılan ilgi sadece - bu destekçinin vaatleri nedeniyle bile - artabilir, ancak yine de başarılı bir sonuca varılması garanti edilmez. Bunun nedeni, otomobil endüstrisinin yalnızca ve yalnızca elektrifikasyona zorla odaklandığı mevcut bağlamdan kaynaklanmaktadır. Bir inşaatçı için yatırımını tamamen yeni bir içten yanmalı motora ve bu kadar çok yeniliğin ötesinde çeşitlendirmesi zor olacaktır.
INNengine'in menzil genişletici olarak 1S ICE'yi geliştirmeye odaklanması şaşırtıcı değil - yakın gelecekte tutunabilmesi ve otomobil endüstrisinin ilgisini çekebilmesi için tek şans bu gibi görünüyor.
İçten yanmalı motorun gelecekte önemi sadece otomobil için değil, karada, denizde ve havada kullandığı her türlü araç için geçerli. Rakamlar açık ve çok büyük.
Her yıl yaklaşık 200 milyon içten yanmalı motor üretiliyor (yaklaşık 90 milyonu arabalara ait), bu nedenle elektriği “keşfettiğimiz” için kısa/orta vadede bunların ortadan kaybolmaları beklenmiyor.
Onlar da çözümün bir parçası oldukları için evrimlerine yatırım yapmaya devam etmek çok önemlidir.
Bu içten yanmalı motor hakkında daha fazla bilgi edinmek isteyenler için, INNengine'in tesislerini ziyaret etme ve INNengine'den Juan Garrido ile konuşma fırsatı bulan gazeteci Juan Francisco Calero'nun bir videosunu (İspanyolca, ancak İngilizce altyazılı) bırakıyorum: