A Mazda öt évtizedes, nagyrészt hiábavaló erőfeszítései a forgómotor nevében bizonyítják, hogy milyen nehéz a hagyományos dugattyús motor kikapcsolása. Mégis új koncepciók jelennek meg, különösen az iparág könyörtelen hatékonysági törekvése miatt. Ezek többsége soha nem teszi át a tervezési—vagy akár zsírkréta-színpadot. De itt van egy design, amely jól fejlődik, és azt mutatja, jelentős ígéret.

Ez az Achates ellentétes dugattyús (OP) motor, amelynek prototípusát egy Ford F-150 pickup mutatta be a 2018-as Detroiti Autószalonon. Ennek a motornak három hosszú hengere volt egymás után, az egyik főtengely alatt, a másik pedig a hengersor felett. Egy pár ellentétes dugattyút viszonoztak minden hengerben, mindegyik a saját főtengelyéhez csatlakozik.

hogyan működik

a motor egy dugattyú-port kétütemű, ami azt jelenti, hogy nincs szelepe. Ehelyett a hengerek falaiban lévő portok fedetlenek, amikor a dugattyúk a löketek alján vannak. Az alsó portok a bemenetek, a felsőrészek pedig a kipufogógázok, a kipufogó pedig körülbelül 10 fokkal vezeti a szívást annak biztosítása érdekében, hogy a kipufogógázok először kinyíljanak. Ha mindkettő nyitva van, a kompresszor az egyik végén friss levegőt fúj a hengerbe, hogy a kipufogógázokat a másik végére kényszerítse. Ezután a dugattyúk egymás felé mozognak, lefedve mindkét portot, majd összenyomva a levegőt. Az üzemanyagot közvetlenül a hengerbe injektálják, amikor a dugattyúk az utazás vége közelében vannak. Így nincs szívó-és kipufogógáz-lökés, mint egy hagyományos négyütemű motor esetében-csak kompressziós és teljesítményütések. Valószínűleg könnyebb megérteni ezt az animációt, amelyet a gyártó biztosít.

az Achates motor alapvető elrendezése már egy ideje körül van. A német Luftwaffe 1932-ben kezdett el hasonló Junkers Jumo ellen-dugattyús dízeleket használni nagy repülőgépekben. A nagyobb Fairbanks-Morse szemben dugattyús dízel meghajtású legtöbb amerikai haditengerészet tengeralattjárók a második világháborúban, és még mindig biztosít tartalék energiát a modern nukleáris tengeralattjárók.

egy régi ötlet készítése új

Achates megtette ezt az alapvető kialakítást és javította az égési jellemzőket, ugyanakkor lehetővé tette, hogy a motor működését a különböző körülményekhez és üzemanyagokhoz igazítsák. A fejlesztés nagy része a dízel változatokra összpontosított, de a vállalat gyújtógyertyák nélküli benzin változatokon is dolgozik—a HCCI (homogén töltésű kompressziós gyújtás) koncepció, amelyet sokan fejlesztenek, de senki sem tökéletesítette.

elmélet azt sugallja, hogy egy ellentétes dugattyús motornak hatékonysági előnye van, mivel mivel nincsenek hengerfejek, kevesebb hő veszít a hűtőrendszerben. Gondolj egy hagyományos égéstérre, amelyben a felületek dugattyúkoronából, rövid hengeres kerületből és hengerfejből állnak. Az OP kialakításban minden hengerpár összeáll, így a fejek megszűnnek.

Továbbá, mivel minden egyes dugattyú égéskamrája összekapcsolódik egy másikkal, a kapott kamra vastagabb és kevésbé hasonlít egy vékony lemezre. Achates növeli ezt az előnyt segítségével a stroke, mint 1,3-szor, amíg a furat. Achates gondosan formálja a dugattyúkoronákat, hogy a szívó töltés örvénylését és bukását biztosítsa a gyors és stabil égés elősegítése érdekében.

Két ellentétes közvetlen injektorok—minden szállít több gondosan időzített lövell—elérni egy alapos megoszlása üzemanyagot éget a legtöbb levegő, hogy korlátozza a részecske-generáció. A tömörítési arány körülbelül 18,0:1 A benzines kompressziós gyújtású (GCI) változatnál, a dízelnél pedig egy kicsit kevesebb biztosítja a jó bővítési arányt, hogy az egyes égési eseményekből maximális mechanikai energiát nyerjen ki.

Superior Scavenging kulcs

a titkos szósz, hogy ez a munka az a képesség, hogy ellenőrizzék a scavenging a motorban. A kompresszor, amely alacsony nyomású levegőt biztosít a hengerek eltávolításához, kétsebességes meghajtással rendelkezik, és megkerülhető. Ez a rugalmasság lehetővé teszi, hogy a henger bizonyos körülmények között kevesebb legyen, mint a teljes megsemmisítés. Például egy hidegindítás során a részleges leválasztás sok égésterméket hagy az előző ciklusból (belső kipufogógáz-visszavezetés ) a hengerben. Ez megemeli az égési hőmérsékletet, és melegebb kipufogógáz-áramlást biztosít, hogy a katalizátorok üzemi hőmérsékletre emelkedjenek.

egy Ilyen melegebb égésű környezet is segít égési alacsony fordulatszámon, valamint a fény betölti, ami problémás terület a hagyományos HCCI motorok. Alapjáraton például a visszatartott kipufogógáz körülbelül 50 százalék. A nagyobb teljesítményű kimeneteknél a hengert teljesen megtisztítják, hogy a csúcs égési hőmérsékleteket le lehessen állítani, ezáltal korlátozva a nitrogén-oxid (NOx) kibocsátását. Hasznos az is, hogy míg a motornak van egy turbófeltöltője is, amely nagyobb terhelésnél átveszi a kompresszort, a hatékonyság javítása érdekében a motor nem működik nagy lökésnyomással. Ehelyett a kétütemű kialakítás, forradalomonként kétszer annyi teljesítményütéssel, lehetővé teszi, hogy a motor megfeleljen a hagyományos motorteljesítménynek anélkül, hogy sok lendületet adna, még akkor is, ha 20-30% – kal csökken az elmozdulás.

bár ebben a motorban nincs hagyományos valvetrain, az Általános súrlódás hasonló a hagyományos motorhoz a második főtengely, a két forgattyút összekötő robusztus sebességváltó, valamint a kompresszor vezetésének szükségessége miatt. A súly is nagyjából összehasonlítható. A motor magasabb, mint egy hagyományos motor, de megdöntésével általában a meglévő burkolatok alá illeszkedik.

hatékonyabb, mint egy Prius?

Achates azt állítja, hogy ennek a motornak a GCI verziója 44 százalékos csúcsteljesítményt fog elérni. Ez csak 10 százalékkal jobb, mint az Atkinson-ciklusú motor által a jelenlegi Toyota Prius által igényelt 40 százalékos hatékonyság, de Larry Fromm, Achates üzleti fejlesztési ügyvezető alelnöke szerint az Achates motor ezt a hatékonyságot sokkal szélesebb fordulatszám-tartományon és terhelésen keresztül biztosítja, mint a Prius motor. Például a Ford F-150 Achates GCI motorja állítólag 30 százalékkal jobb üzemanyag-fogyasztást ér el az EPA ciklusban, mint a Ford leghatékonyabb benzinmotorja, a 2, 7 literes EcoBoost V-6. Ez körülbelül 29 mpg—vel vagy 4 mpg-vel magasabb kombinált minősítést jelentene, mint a Ford 3.0 literes V-6-os dízel a teherautó hátsó meghajtású változatában.

Ford

sajnos nem valószínű, hogy Achates motort látunk a motorháztető alatt egy autó vagy teherautó néhány évig. Achates nem tervezi, hogy építeni motorok magát, de szándékában áll, hogy engedélyezze a technológia a megalapozott gyártók. Már van kapcsolata a Fairbanks-Morse-val, amely az Achates technológiát használja egy 12 hengeres, 24 dugattyús, 5000 lóerős, 95 000 font álló dízelre, amelyet energiatermelésre használnak. Fairbanks-Morse 50 százalékos hőhatékonyságot követel.

Achates a Cummins-szal is dolgozik egy 1000 lóerős, ellentétes dugattyús motor kifejlesztésén az amerikai hadsereg harci járműveinek táplálására. Fromm azt mondja, hogy a vállalat számos nagy autógyártóval tárgyal, akik érdeklődnek a GCI verzió iránt. De egyelőre semmi konkrétum Nincs, és az új motorok hosszadalmas fejlesztési és tesztelési idejével legalább öt évig nem látunk Achates-motort az úton.

az autóipari alkalmazások tartalmazhatnak Plug-In hibrideket

Ha úgy gondolja, hogy addigra az elektromos autók kiküszöbölik a belső égésű motorok bármilyen szükségességét, gondoljon újra. Ha a motor hatékonysága megvalósul a gyártás során, akkor a 2025-ös szövetségi üzemanyag-takarékossági szabványok elérése könnyebb és olcsóbb lehet az Achates kialakításával, mint a villamosítás alkalmazásával. Pedig, Fromm rámutat, ellenezte-dugattyús motorok eleve sima, tehát egy hengeres, két-dugattyús verzió lehet, hogy egy ideális range extender egy PHEV, különösen azért, mert lehet készíteni, egy lapos csomag alá dugva a láda, vagy ülés. Csak az idő fogja megmondani, hogy Achates feltörte-e az autók és teherautók ellentétes dugattyús motorjainak kódját.