Mazda je pět-deset let-dlouho, do značné míry marné úsilí jménem rotační motor ukazují, jak těžké je sesadit konvenční pístové motory. Přesto se stále objevují nové koncepty, zejména vzhledem k neúnavnému hledání efektivity v tomto odvětví. Většina z nich se nikdy nedostane přes fázi designu – nebo dokonce pastelky. Ale tady je jeden design, který je dobře ve vývoji a vykazuje značný slib.

je to Achatesův protichůdný pístový (op) motor, jehož prototyp byl představen v pickupu Ford F-150 na autosalonu v Detroitu v roce 2018. Tento motor měl tři dlouhé válce v řadě, s jedním klikovým hřídelem pod a druhým nad řadou válců. Dvojice protilehlých pístů vratně v každém válci, každý připojen k vlastní klikové hřídele.

jak to funguje

motor je dvoutaktní pístový port, což znamená, že nemá žádné ventily. Místo toho jsou porty ve stěnách válců odkryty, když jsou písty ve spodní části svých zdvihů. Spodní porty jsou přívody a svrškem jsou výfuky a výfukové vede příjem asi o 10 stupňů, aby zajistily, že výfuky otevřít jako první. Když jsou oba otevřené, kompresor fouká čerstvý vzduch do válce na jednom konci, aby vytlačil výfukové plyny z druhého konce. Pak se písty začnou pohybovat směrem k sobě, pokrývají oba porty a stlačují vzduch. Palivo se vstřikuje přímo do válce, když jsou písty blízko konce jejich jízdy. Neexistují tedy žádné sací a výfukové zdvihy jako u konvenčního čtyřtaktního motoru – pouze kompresní a výkonové zdvihy. Pravděpodobně je snazší pochopit sledováním této animace poskytované výrobcem.

základní uspořádání Achatesova motoru existuje již nějakou dobu. Německá Luftwaffe začala používat podobné diesely Junkers Jumo s protilehlými písty ve velkých letadlech v roce 1932. Větší Fairbanks-Morse-pístový diesel poháněl většinu ponorek amerického námořnictva ve druhé Světové Válce a stále poskytuje záložní energii na moderní jaderné ponorky.

Takže Stará Myšlenka, Nové

Achates má brát tento základní design a lepší spalovací vlastnosti, a zároveň poskytuje schopnost přizpůsobit motor je v provozu, aby odpovídaly různé podmínky a paliv. Velká část vývoje se zaměřila na dieselových verzí, ale společnost také pracuje na benzín verze bez zapalovací svíčky—HCCI (Homogenní Poplatku vznětové) koncept, který mnozí vyvíjejí, ale nikdo má k dokonalosti.

Teorie naznačuje, že motor s protilehlými písty má účinnost výhodu, protože, protože nejsou tam žádné hlavy válců, méně tepla, je ztracen do chladicího systému. Přemýšlejte o konvenční spalovací komoře, ve které se povrchy skládají z korunky pístu, krátkého válcového obvodu a hlavy válců. V konstrukci OP se každá dvojice válců spojuje, takže hlavy jsou eliminovány.

kromě toho, protože spalovací komora každého pístu se spojuje s jinou, výsledná komora je silnější a méně jako tenký disk. Achates zvyšuje tuto výhodu použitím zdvihu až 1,3 krát tak dlouho, jak je otvor. Achates pečlivě tvaruje korunky pístu, aby zajistil víření a bubnování do sacího náboje, aby podpořil rychlé a stabilní spalování.

Dva protichůdné přímé vstřikovače—každý přináší více pečlivě načasované stříká—dosažení důkladné rozdělení paliva spalovat většinu vzduchu a omezit částic generace. Kompresní poměr kolem 18.0:1 pro benzín vznětové (GCI) verze a trochu méně pro diesel zajišťuje dobré rozpínání extrahovat maximální mechanickou energii z každého spalovacího události.

vynikající úklid je klíčem

tajná omáčka k provedení této práce je schopnost řídit úklid v motoru. Kompresor, který poskytuje nízkotlaký vzduch k čištění válců, má dvourychlostní pohon a lze jej také obejít. Tato flexibilita umožňuje, aby byl válec za určitých podmínek méně než plně vyčištěn. Například při studeném startu, částečný úklid listí hodně spalin z předchozího cyklu (vnitřní recirkulace výfukových plynů ) ve válci. To zvyšuje teplotu spalování a dodává teplejší výfukový proud, aby se katalyzátory dostaly na provozní teplotu.

Takový teplejší prostředí spalování také pomáhá spalování v nízkých otáčkách a pod lehkou zátěží, což byl problém pro konvenční HCCI motory. Například při volnoběhu je zadržený výfukový plyn asi 50 procent. Při vyšších výkonech, válec je více zcela zpustošená, jak udržet špičkový spalovací teploty, a tím omezit dusík-oxid (NOx). Také užitečné je, že, zatímco motor má také turbodmychadlo převzít z kompresorem na vyšší zatížení a ke zlepšení efektivity, motor nebude pracovat s mnohem plnicího tlaku. Místo dvou-taktní design, s dvakrát tolik energie úderů za revoluce, umožňuje motoru zápas konvenční výkon motoru, aniž by hodně posílit, i když je snížen o 20 až 30 procent v posunutí.

i když neexistuje žádný konvenční valvetrain v tomto motoru, celkové tření je podobné konvenční motor, protože druhého klikového hřídele, robustní geartrain připojení dvou klik, a je třeba řídit kompresor. Hmotnost je také zhruba srovnatelná. Motor je vyšší než běžný motor, ale jeho nakloněním se obecně hodí pod stávající kapoty.

účinnější než Prius?

Achates tvrdí, že verze GCI tohoto motoru dosáhne maximální účinnosti 44 procent. To je jen 10 procent lepší než 40 procent účinnosti tvrdí Atkinson cyklus motor v současné Toyota Prius, ale Larry Fromm, Achates je výkonný viceprezident pro obchodní rozvoj, říká, že Achates motor dodává, že účinnost přes mnohem širší rozsah otáček a zatížení než Prius motoru. Například, Achates GCI motor na Ford F-150 je řekl, aby bylo dosaženo 30% lepší spotřebu paliva na EPA cyklu než Ford to nejspolehlivější benzínový motor, 2,7-litrový EcoBoost V-6. To by znamenalo kombinované hodnocení asi 29 mpg-nebo 4 mpg vyšší než Ford 3.0-litrový diesel V-6 ve verzi s pohonem zadních kol tohoto vozíku.

Ford

Bohužel, jsme pravděpodobně vidět Achates motor pod kapotou auto nebo kamion na několik let. Achates nemá v úmyslu vyrábět motory sám, ale hodlá licencovat svou technologii zavedeným výrobcům. To již má vztah s Fairbanks-Morse, který používá technologii Achates na 12-válec, 24-píst, 5000-hp, 95,000-libra stacionární nafty používané pro výrobu energie. Fairbanks-Morse tvrdí tepelnou účinnost 50 procent.

Achates je také práce s Cummins rozvíjet 1000-hp protilehlými písty motoru k moci bojových vozidel pro AMERICKOU Armádu. Fromm říká, že společnost jedná s několika významnými výrobci automobilů, kteří se zajímají o verzi GCI. Ale zatím nic konkrétního, a s dlouhého vývoje a testování časy, že nové motory podstoupit, nebudeme vidět Achates motoru na silnici po dobu nejméně pěti let.

automobilové aplikace by mohly zahrnovat Plug-In hybridy

Pokud si myslíte,že do té doby elektromobily eliminují potřebu spalovacích motorů jakéhokoli druhu, zamyslete se znovu. Pokud je účinnost motoru realizována ve výrobě, dosažení federálních standardů spotřeby paliva v roce 2025 může být s konstrukcí Achates snazší a levnější než použitím elektrifikace. A, Fromm poukazuje na to, proti-pístové motory jsou v podstatě hladké, takže jeden-válec, dva pístní verze by mohla vytvořit ideální range extender pro PHEV, zejména proto, že to může být do ploché balíček zastrčený v kufru nebo na sedadlo. Pouze čas ukáže, zda Achates prolomil kód pro motory s protilehlými písty v osobních a nákladních automobilech.