Mazda ‘ s vijf-decennium-lange, grotendeels vergeefse inspanningen ten behoeve van de roterende motor laten zien hoe moeilijk het is om de conventionele zuiger motor los. Toch blijven er nieuwe concepten ontstaan, vooral gezien het niet aflatende streven van de industrie naar efficiëntie. De meeste van deze komen nooit voorbij het ontwerp—of zelfs het krijtstadium. Maar hier is een ontwerp dat goed in ontwikkeling is en veel belofte laat zien.het is de Achates contrasted-piston (OP) motor, waarvan een prototype werd getoond in een Ford F-150 pick-up op de Detroit auto show 2018. Die motor had drie lange cilinders op een rij, met een krukas eronder en een andere boven de rij cilinders. Een paar tegenover elkaar geplaatste zuigers in elke cilinder, elk verbonden met zijn eigen krukas.

hoe het werkt

de motor is een zuigerpoort tweetakt, wat betekent dat hij geen kleppen heeft. In plaats daarvan worden poorten in de wanden van de cilinders blootgelegd wanneer de zuigers aan de onderkant van hun slagen. De onderste poorten zijn de inlaten en de bovendeel zijn de uitlaat, en de uitlaat leidt de inlaat met ongeveer 10 graden om ervoor te zorgen dat de uitlaat eerst open. Wanneer beide open zijn, blaast een supercharger verse lucht in de cilinder aan het ene uiteinde om de uitlaatgassen uit het andere uiteinde te dwingen. Dan beginnen de zuigers naar elkaar toe te bewegen, de beide poorten te bedekken en de lucht te comprimeren. Brandstof wordt direct geïnjecteerd in de cilinder wanneer de zuigers tegen het einde van hun reis. Zo zijn er geen inlaat-en uitlaatslagen zoals in een conventionele viertaktmotor—alleen compressie en macht slagen. Het is waarschijnlijk gemakkelijker te begrijpen door het bekijken van deze animatie, geleverd door de fabrikant.

De basisopmaak van de Achates-Motor bestaat al enige tijd. De Duitse Luftwaffe begon in 1932 met het gebruik van soortgelijke Junkers Jumo tegenzuigerdiesels in grote vliegtuigen. Een grotere Fairbanks-Morse tegenover-zuiger diesel aangedreven de meeste U. S. Navy onderzeeërs in de Tweede Wereldoorlog en nog steeds biedt back-up macht op moderne nucleaire onderzeeërs.

het maken van een oud idee Nieuwe

Achates heeft dit basisontwerp genomen en de verbrandingseigenschappen verbeterd, terwijl het ook de mogelijkheid biedt om de werking van de motor aan te passen aan verschillende omstandigheden en brandstoffen. Een groot deel van de ontwikkeling is gericht op diesel versies, maar het bedrijf werkt ook aan benzine versies zonder bougies—de HCCI (homogeen Charge Compression Ignition) concept dat velen ontwikkelen, maar niemand heeft geperfectioneerd.

theorie suggereert dat een motor met tegengestelde zuigers een efficiëntievoordeel heeft omdat er geen cilinderkoppen zijn, waardoor minder warmte verloren gaat aan het koelsysteem. Denk aan een conventionele verbrandingskamer waarin de oppervlakken bestaan uit een zuiger kroon, een korte cilindrische omtrek, en een cilinderkop. In het OP-ontwerp komt elk paar cilinders samen, zodat de koppen worden geëlimineerd.

bovendien is, omdat de verbrandingskamer van elke zuiger aansluit op die van een andere, de resulterende kamer dikker en minder als een dunne schijf. Achates verhoogt dit voordeel door het gebruik van een beroerte zo veel als 1,3 keer zo lang als de boring. Achates vormt zorgvuldig de zuiger kronen te zorgen voor werveling en tuimelen om de inlaatlading om een snelle en stabiele verbranding te bevorderen.

twee tegengestelde directe injectoren-die elk meerdere zorgvuldig getimede spuitjes leveren-zorgen voor een grondige verdeling van de brandstof om het grootste deel van de lucht te verbranden en de vorming van deeltjes te beperken. Een compressieverhouding van ongeveer 18,0:1 voor de gasoline compression-ignition (GCI) versie en iets minder voor de diesel zorgt voor een goede expansieverhouding om maximale mechanische energie te halen uit elke verbranding gebeurtenis.

Superior Scavenging Is Key

De geheime saus om dit te laten werken is de mogelijkheid om het opruimen in de engine te controleren. De supercharger, die zorgt voor lage druk lucht om de cilinders te vangen, heeft een twee-speed aandrijving en kan ook worden omzeild. Deze flexibiliteit zorgt ervoor dat de cilinder onder bepaalde omstandigheden minder dan volledig kan worden opgevangen. Bijvoorbeeld, bij een koude start laat gedeeltelijke afzuiging veel verbrandingsproducten uit de vorige cyclus (interne uitlaatgasrecirculatie ) in de Cilinder Achter. Dat verhoogt de verbrandingstemperatuur en levert een warmere uitlaatstroom om de katalysatoren op bedrijfstemperatuur te krijgen.

een dergelijke warmere verbrandingsomgeving helpt ook bij verbranding bij laag toerental en onder licht belastingen, die een probleemgebied voor conventionele HCCI motoren is geweest. Bij stationair draaien is het ingehouden uitlaatgas bijvoorbeeld ongeveer 50 procent. Bij hogere vermogens wordt de cilinder vollediger opgevangen om de piekverbrandingstemperaturen laag te houden, waardoor de uitstoot van stikstofoxide (NOx) wordt beperkt. Ook handig is dat, terwijl de motor heeft ook een turbocompressor over te nemen van de supercharger bij hogere belastingen en om de efficiëntie te verbeteren, de motor werkt niet met veel boost druk. In plaats daarvan laat het tweetaktontwerp, met twee keer zoveel machtslagen per omwenteling, de motor overeenkomen met conventionele motorvermogen zonder veel boost, zelfs wanneer het met 20 tot 30 procent in verplaatsing wordt verkleind.

hoewel er geen conventionele kleppen in deze motor zitten, is de algehele wrijving vergelijkbaar met een conventionele motor vanwege de tweede krukas, de robuuste versnellingsbak die de twee krukken verbindt en de noodzaak om de supercharger aan te drijven. Gewicht is ook ongeveer vergelijkbaar. De motor is groter dan een conventionele motor, maar door hem te kantelen past hij over het algemeen onder bestaande Afzuigkappen.

efficiënter dan een Prius?

Achates beweert dat de GCI-versie van deze motor een piekrendement van 44 procent zal bereiken. Dat is slechts 10 procent beter dan de 40 procent efficiëntie geclaimd door de Atkinson-cyclus motor in de huidige Toyota Prius, maar Larry Fromm, Achates ‘ s executive vice president voor business development, zegt dat de Achates motor levert dat de efficiëntie over een veel breder scala van rpm en belasting dan de Prius Motor. Bijvoorbeeld, de Achates GCI motor in de Ford F-150 wordt gezegd dat het bereiken van 30 procent beter brandstofverbruik op de EPA-cyclus dan Ford ‘ s meest efficiënte benzine motor, de 2,7-liter EcoBoost V-6. Dat zou betekenen een gecombineerde rating van ongeveer 29 mpg – of 4 mpg hoger dan Ford ‘ S 3.0-liter diesel V-6 in de rear-drive versie van die truck.

Ford

helaas zien we waarschijnlijk geen Achates-motor onder de motorkap van een auto of truck voor enkele jaren. Achates heeft geen plannen om zelf motoren te bouwen, maar is van plan om zijn technologie in licentie te geven aan gevestigde fabrikanten. Het heeft al een relatie met Fairbanks-Morse, die gebruik maakt van de Achates-technologie op een 12-cilinder, 24-zuiger, 5000 pk, 95.000-Pond stationaire diesel gebruikt voor energieopwekking. Fairbanks-Morse beweert een thermische efficiëntie van 50 procent.Achates werkt ook samen met Cummins om een 1000 pk tegenzuigermotor te ontwikkelen om gevechtsvoertuigen aan te drijven voor het Amerikaanse leger. Fromm zegt dat het bedrijf in gesprek is met verschillende grote autofabrikanten die geïnteresseerd zijn in de GCI-versie. Maar met nog niets concreets, en met de lange ontwikkelings-en testtijden die nieuwe motoren ondergaan, zullen we zeker vijf jaar geen Achates-motor op de weg zien.

Automotive toepassingen kunnen Plug-In hybriden

omvatten Als u denkt dat elektrische auto ‘ s tegen die tijd de behoefte aan interne verbrandingsmotoren van welke aard dan ook zullen hebben geëlimineerd. Als de efficiëntie van de motor wordt gerealiseerd in de productie, kan het bereiken van 2025 federale brandstof-economie normen gemakkelijker en goedkoper met de Achates ontwerp dan door het gebruik van elektrificatie. En, Fromm wijst erop, tegengestelde-zuiger motoren zijn inherent glad, dus een single-cilinder, twee-zuiger versie zou een ideale range extender voor een PHEV te maken, vooral omdat het kan worden gemaakt in een platte pakket verscholen onder een kofferbak of stoel. Alleen de tijd zal leren of Achates de code heeft gekraakt voor tegengestelde-zuigermotoren in auto ‘ s en vrachtwagens.