Mazdan viisi vuosikymmentä kestäneet, pitkälti turhat yritykset pyörivän moottorin puolesta osoittavat, kuinka vaikeaa perinteisen mäntämoottorin syrjäyttäminen on. Uusia konsepteja syntyy kuitenkin jatkuvasti, erityisesti kun otetaan huomioon alan heltymätön pyrkimys tehokkuuteen. Useimmat näistä eivät koskaan pääse suunnittelu—tai edes värikynävaihetta pidemmälle. Mutta tässä on yksi muotoilu, joka on pitkälle kehitykseen ja osoittaa huomattavaa lupausta.

kyseessä on ACHATES observed-mäntä (OP)-moottori, jonka prototyyppi esiteltiin Ford F-150-pickupissa Detroitin autonäyttelyssä 2018. Moottorissa oli kolme pitkää sylinteriä peräkkäin, joista yksi kampiakseli oli alla ja toinen sylinteririvin yläpuolella. Jokaisessa sylinterissä oli vastakkaiset männät, jotka oli kytketty omaan kampiakseliinsa.

miten se toimii

moottori on mäntäporttinen kaksitahtinen, eli siinä ei ole venttiilejä. Sen sijaan sylinterien seinissä olevat portit paljastuvat, kun männät ovat vetojensa pohjalla. Alemmat portit ovat sisäänotto ja päälliset ovat pakoputket, ja pakokaasu johtaa sisäänottoa noin 10 astetta, jotta Pakoputket aukeavat ensin. Kun molemmat ovat auki, ahtimen toinen pää puhaltaa raitista ilmaa sylinteriin pakottaen pakokaasut ulos toisesta päästä. Sitten männät alkavat liikkua toisiaan kohti peittäen molemmat portit ja puristaen ilmaa. Polttoaine ruiskutetaan suoraan sylinteriin, kun männät ovat lähellä matkansa loppua. Näin ollen ei ole imu-ja pakokaasuvetoja kuten perinteisessä nelitahtimoottorissa—vain puristus-ja tehovetoja. Se on luultavasti helpompi ymmärtää katsomalla tätä animaatiota, jonka valmistaja tarjoaa.

Achatesin Moottorin perusasetelma on ollut olemassa jo jonkin aikaa. Saksan Luftwaffe alkoi käyttää samanlaisia Junkers Jumo-mäntädieseleitä suurissa lentokoneissa vuonna 1932. Suurempi Fairbanks-Morse vastusti-mäntädieselillä sai virtaa useimmissa Yhdysvaltain laivaston sukellusveneissä toisessa maailmansodassa ja tarjoaa edelleen varavoimaa moderneissa ydinsukellusveneissä.

vanhan idean uudistaminen

Achates on ottanut tämän perusrakenteen ja parantanut palamisominaisuuksia, samalla kun on pystytty räätälöimään moottorin toiminta vastaamaan erilaisia olosuhteita ja polttoaineita. Suuri osa kehityksestä on keskittynyt dieselversioihin, mutta yhtiö työstää myös bensiiniversioita ilman sytytystulppia—Hcci-konseptia (Homogenic Charge Compression Ignition), jota monet kehittävät, mutta kukaan ei ole hionut.

teorian mukaan vastamäntämoottorilla on hyötysuhdeetu, koska koska sylinterinkansia ei ole, jäähdytysjärjestelmään menetetään vähemmän lämpöä. Ajattele perinteistä polttokammiota, jossa pinnat koostuvat männän kruunusta, lyhyestä lieriömäisestä ympärysmitasta ja sylinterinkannesta. OP: n mallissa jokainen sylinteripari tulee yhteen, joten päät jäävät pois.

lisäksi koska jokaisen männän palokammio yhdistyy toisen palokammioon, syntynyt kammio on paksumpi ja vähemmän kuin ohut Kiekko. Achates lisää tätä etua käyttämällä aivohalvaus peräti 1,3 kertaa niin kauan kuin bore. Achates muotoilee männän kruunut huolellisesti, jotta saadaan pyörre ja rumpu imupanokseen nopean ja vakaan palamisen edistämiseksi.

kahdella vastakkaisella suorasuihkuttimella—joista jokainen tuottaa useita huolellisesti ajoitettuja ruiskuja—saadaan aikaan perusteellinen polttoaineen jakauma, jotta suurin osa ilmasta palaisi ja hiukkastuotanto rajoittuisi. Puristussuhde noin 18,0:1 bensiinin puristussytytys (gci) versio ja hieman vähemmän diesel takaa hyvä laajenemissuhde poimia suurin mekaaninen energia jokaisesta palamistapahtumasta.

ylivertainen Raadonsyönti on avain

salaisen kastikkeen tekemiseen on kyky hallita Moottorin haaskausta. Ahtimessa, joka tarjoaa matalapaineista ilmaa sylinterien haaskaamiseen, on kaksinopeuksinen veto ja sen voi myös ohittaa. Tämän joustavuuden ansiosta sylinteri ei ole tietyissä olosuhteissa täysin kuormittunut. Esimerkiksi kylmäkäynnistyksen aikana osittainen haaskaus jättää sylinteriin runsaasti edellisen syklin palamistuotteita (sisäinen Pakokaasujen takaisinkierrätys). Se nostaa palamislämpötilaa ja tuottaa kuumemman pakokaasuvirran, jotta katalyytit saadaan toimintalämpötilaan.

tällainen kuumempi palamisympäristö auttaa myös palamisessa alhaiset kierrosluvut ja kevyet kuormat, mikä on ollut ongelma-alue perinteisissä hcci-moottoreissa. Esimerkiksi joutokäynnillä Pakokaasun säilyvyys on noin 50 prosenttia. Suuremmilla tehonlähdöillä sylinteri on täydellisemmin haaskattu pitämään palamishuippujen lämpötilat alhaisina, mikä rajoittaa typen oksidien (NOx) päästöjä. Hyödyllistä on myös se, että vaikka moottorissa on myös turboahdin, joka korvaa ahtimen suuremmilla kuormituksilla ja parantaa tehokkuutta, moottori ei toimi juurikaan ahtopaineen kanssa. Sen sijaan kaksitahtinen muotoilu, jossa on kaksi kertaa enemmän tehonlyöntejä kierrosta kohden, antaa Moottorin vastata tavanomaista moottoritehoa ilman suurempia korotuksia, vaikka sen iskutilavuus pienenisi 20-30 prosenttia.

vaikka tässä moottorissa ei ole tavanomaista valvetrainia, kokonaiskitka on samanlainen kuin tavanomaisessa moottorissa toisen kampiakselin, kaksi kammea yhdistävän vankan vaihteiston ja ahtimen ajamisen tarpeen vuoksi. Paino on myös suurin piirtein vertailukelpoinen. Moottori on tavallista moottoria pidempi, mutta kallistamalla se mahtuu yleensä nykyisten huuvien alle.

tehokkaampi kuin Prius?

achates väittää, että tämän moottorin gci-versio saavuttaa 44 prosentin huipputehokkuuden. Se on vain 10 prosenttia parempi kuin Atkinson-syklin Moottorin väittämä 40 prosentin hyötysuhde nykyisessä Toyota Priuksessa, mutta Larry Fromm, Achatesin liiketoiminnan kehitysjohtaja, sanoo, että achatesin moottori tuottaa tuon tehokkuuden paljon laajemmalla kierrosluvulla ja kuormituksella kuin Prius-Moottori. Esimerkiksi Ford F-150: n achates GCI-Moottorin sanotaan saavuttavan EPA-syklillä 30 prosenttia paremman polttoainetalouden kuin Fordin tehokkaimman bensiinimoottorin, 2,7-litraisen EcoBoost V-6: n. Se tarkoittaisi noin 29 mpg: n eli 4 mpg: n yhteenlaskettua luokitusta enemmän kuin Fordin 3.Rekan takavetoisessa versiossa 0-litrainen diesel v-6.

Ford

valitettavasti emme todennäköisesti näe achatesin moottoria konepellin alla auton tai kuorma-auton joitakin vuosia. Achatesilla ei ole suunnitelmia rakentaa moottoreita itse, mutta hän aikoo lisensoida teknologiansa vakiintuneille valmistajille. Sillä on jo suhde Fairbanks-Morseen, joka käyttää achatesin teknologiaa voimantuotantoon käytettävässä 12-sylinterisessä, 24-mäntäisessä, 5 000 hv: n, 95 000-kiloisessa kiinteässä dieselissä. Fairbanks-Morse väittää lämpöhyötysuhteen olevan 50 prosenttia.

Achates työskentelee myös Cumminsin kanssa kehittääkseen 1000 hv: n vastamäntämoottorin Yhdysvaltain armeijan taisteluajoneuvojen voimanlähteeksi. Fromm kertoo, että yhtiö käy neuvotteluja useiden suurten autonvalmistajien kanssa, jotka ovat kiinnostuneita GCI-versiosta. Mutta kun mitään konkreettista ei vielä ole, Ja kun uusien moottoreiden kehitys-ja testausajat ovat pitkiä, emme näe achatesin moottoria tien päällä ainakaan viiteen vuoteen.

autojen sovelluksia voisivat olla Plug-In-hybridit

Jos luulet, että siihen mennessä sähköautot ovat poistaneet kaikenlaisten polttomoottoreiden tarpeen, mieti uudelleen. Jos moottorin hyötysuhde toteutuu tuotannossa, vuoden 2025 federal fuel-economy-standardien saavuttaminen saattaa olla helpompaa ja halvempaa Achatesin suunnittelulla kuin sähköistyksellä. Ja, Fromm huomauttaa, vastusti-mäntämoottorit ovat luonnostaan sileä, joten yksisylinterinen, kaksimäntäinen versio voisi tehdä ihanteellisen alueen jatke PHEV, varsinkin kun se voidaan tehdä tasainen paketti työntää alle tavaratila tai istuin. Vain aika näyttää, onko Achates murtanut henkilö-ja kuorma-autojen mäntämoottoreiden vastakoodin.