211service.com
Bilproducenter viser interesse for et usædvanligt motordesign
Et motorudviklingsfirma kaldet Scuderi Group annoncerede for nylig fremskridt i deres bestræbelser på at bygge en motor, der kan reducere brændstofforbruget med 25 til 36 procent sammenlignet med et konventionelt design. En sådan forbedring ville være nogenlunde lig med en stigning på 50 procent i brændstoføkonomien.
$50 millioner motor: Det tog Scuderi Group det meste af de 65 millioner dollars, det indtil videre har indsamlet, at udvikle kun én motor, prototypen vist her. Det er en split-cyklus to-cylindret motor, hvor den ene cylinder komprimerer luft, og den anden forbrænder en brændstof-luft-blanding.
Sal Scuderi, formand for Scuderi Group , som har rejst 65 millioner dollars siden den blev grundlagt i 2002, siger, at ni store bilvirksomheder har underskrevet fortrolighedsaftaler, der giver dem adgang til detaljerede data om motoren. Scuderi siger, at han håber på, at mindst én af bilproducenterne vil underskrive en licensaftale, inden året er omme. Historisk set har store bilproducenter været tilbageholdende med at licensere motorteknologi, fordi de foretrækker at udvikle motorerne selv som kerneteknologien i deres produkter. Men efterhånden som presset stiger for at opfylde nye regler for brændstoføkonomi, er bilproducenter blevet mere interesserede i at se på ekstern teknologi.
Selvom Scuderi har bygget en prototypemotor for at demonstrere det grundlæggende design, er tallene for brændstofbesparelser ikke baseret på prototypens ydeevne, men på computersimuleringer, der sammenligner Scuderi-motoren med den konventionelle motor i en 2004 Chevrolet Cavalier, et køretøj, hvortil omfattende simuleringsdata er offentligt tilgængelige, siger Scuderi. Siden 2004 har bilproducenter indført betydelige forbedringer af motorer, men disse forbedrer generelt brændstoføkonomien i størrelsesordenen 20 procent sammenlignet med de cirka 50 procent forbedringer, som Scuderi-simuleringerne viser.
Der er dog en stor forskel mellem simuleringsresultater og data fra motorer i faktiske køretøjer, siger Larry Rinek , en seniorkonsulent hos Frost og Sullivan, et analytikerfirma. Indtil videre ser tingene opmuntrende ud - men vil de virkelig opfylde de høje krav? han siger. Bilproducenter bør vente med at se data fra en faktisk motor installeret i et køretøj, før de licenserer teknologien, siger han.
En konventionel motor bruger en firetaktscyklus: luft trækkes ind i kammeret, luften komprimeres, brændstof tilsættes, og en gnist antænder blandingen, og til sidst tvinges forbrændingsgasserne ud af cylinderen. I Scuderi-motoren, kendt som en split-cycle-motor, er disse funktioner opdelt mellem to tilstødende cylindre. Den ene cylinder suger luft ind og komprimerer den. Den komprimerede luft bevæger sig gennem et rør ind i en anden cylinder, hvor brændstof tilsættes og forbrænding sker.
Opdeling af disse funktioner giver ingeniører fleksibilitet i, hvordan de designer og kontrollerer motoren. I tilfældet med Scuderi-motoren er der to hovedændringer i forhold til, hvad der sker i en konventionel forbrændingsmotor. Den første er en ændring af, hvornår der opstår forbrænding, når stemplet bevæger sig op og ned i cylinderen. Den anden er tilføjelsen af en trykluftbeholder.
I de fleste benzinmotorer opstår forbrænding, når stemplet nærmer sig toppen af cylinderen. I Scuderi-motoren opstår det, efter at stemplet begynder at bevæge sig ned igen. Fordelen er, at stemplets position giver det bedre gearing på krumtapakslen, hvilket gør det muligt for bilen at accelerere mere effektivt ved lave motoromdrejninger, hvilket sparer brændstof. Udfordringen er, at når stemplet bevæger sig ned, øges volumen inde i forbrændingskammeret hurtigt, og trykket falder, hvilket gør det svært at opbygge nok tryk fra forbrændingen til at drive stemplet og flytte bilen.
Split-cycle-designet giver dog mulighed for ekstrem hurtig forbrænding - tre til fire gange hurtigere end i konventionelle motorer, siger Scuderi - hvilket øger trykket langt hurtigere, end volumenudvidelsen mindsker det. Han fortæller, at hurtig forbrænding muliggøres ved at skabe luft med meget højt tryk i kompressionscylinderen, og derefter slippe den ud i forbrændingskammeret ved høje hastigheder.
At have en separat luftkompressionscylinder gør det nemt at aflede trykluft til en lagertank, hvilket kan have en række fordele. For det første er det en måde at løse et problem med benzinmotorer: de er særligt ineffektive ved lav belastning, såsom når en bil kører med moderate hastigheder langs en jævn vej. Under sådanne forhold er luftindtaget i en konventionel motor delvist lukket for at begrænse mængden af luft, der kommer ind i motoren - det er som at suge luft ind gennem et sugerør, siger Scuderi, hvilket får motoren til at arbejde hårdere.
I det nye motordesign, i stedet for at lukke ned for luftstrømmen, holdes luftindtaget helt åbent og tager store slurk luft, siger han. Den luft, der ikke er nødvendig til forbrænding, opbevares i lufttanken. Når tanken er fuld, stopper kompressionsstemplet med at komprimere luft. Det er tilladt at bevæge sig frit op og ned, uden at motoren belastes væsentligt, hvilket sparer brændstof. Lufttanken fører derefter trykluft ind i forbrændingskammeret.
Lufttanken giver også mulighed for at opfange noget af energien fra at bremse bilen. Mens bilen bremser, driver hjulene kompressionscylinderen og fylder lufttanken op. Trykluften bruges derefter til forbrænding efter behov.
Det er stadig langt fra klart, om designet kan blive en kommerciel succes. Selvom simuleringsresultaterne udmønter sig i den faktiske motorydelse i en bil, vil motoren muligvis ikke vise sig at være nem og overkommelig at fremstille, siger Rinek, især med udstyr på eksisterende fabrikker. Designet vil også skulle konkurrere med mange andre kommende motordesigns. Scuderi siger, at den første anvendelse af motoren måske ikke er i biler, men i stedet som en strømgenerator, især i applikationer, hvor det kan være nyttigt at have trykluft ved hånden. For eksempel kan byggepladser kræve strøm til motorsave og trykluft til sømpistoler.