To-taktsmotoren, genovervejet

EcoMotors International, en startup baseret i Troy, Michigan, har en ny tilgang til en gammel idé – totaktsmotoren – som den siger er op til 50 procent mere effektiv end de fleste køretøjsmotorer og forurener langt mindre end en konventionel totaktsmotor. motor.

Test, test: EcoMotors har bygget og testet fem generationer af sin OPOC-motor og forventer at begynde at teste en sjette i denne måned.

Virksomheden modtog for nylig en samlet investering på 23,5 millioner dollars fra Bill Gates og Khosla Ventures. Disse penge vil gå til udvikling af EcoMotors' modsatte stempel, modsat cylinder (OPOC) motor. Motoren bruger to stempelbevægelser pr. cyklus i stedet for fire, og hver cylinder indeholder to modstående stempler i stedet for et. En enkelt krumtapaksel sidder mellem par af cylindre. Designet bygger på præcis computerstyret kontrol af alle komponenterne.

En konventionel bilmotor tager fire stempelbevægelser, eller slag, for at gå gennem indsugning, kompression, forbrænding og udstødning. I en totaktscyklus afsluttes disse trin med kun to stempelbevægelser, hvilket giver dobbelt så mange kraftslag pr. omdrejning og kræver færre dele. Men totaktsmotorer har en tendens til at udspy mere uforbrændt brændstof i udstødningen, hvorfor firetaktsdesignet blev mere almindeligt.

At lægge to stempler inde i hver cylinder betyder også, at hvert stempel kun kører halvt så langt, som det normalt ville i en totaktsmotor, hvilket tillader motoren at køre hurtigere. At have halvt så mange dele som en konventionel motor (OPOC'en har ikke topstykke eller ventiltogskomponenter, og den har færre lejer) hjælper med at reducere friktion og varmetab. Disse faktorer, kombineret med en lang række af forbedringer på 1 og 2 procent på andre områder, siger Ecomotors' CEO Don Runkle, står for en effektivitetsforbedringer på 15 procent.

Runkle siger, at flere teknologier har hjulpet med at reducere emissionerne fra totaktsmotoren. For det første giver en elektrisk turbolader mulighed for variabelt kompressionsforhold, hvorved indgangstrykket, der føres ind i motorens cylindre, varieres for at maksimere effektiviteten. For det andet hjælper en tilgang kaldet asymmetrisk porttiming – åbning af indsugnings- og udstødningsportene på forskellige tidspunkter – med at forbedre effektiviteten af ​​gasudveksling. Og for det tredje forbedrer højtryksindsprøjtning og computerstyret injektionsstyring den samlede effektivitet af cyklussen. Selvom det ikke er usædvanligt i andre motorer i dag, siger Runkle, er denne teknologi nu meget bedre end den, der eksisterede, da mange af os forsøgte at få totaktsarbejdet til at fungere i år tidligere.

Den grundlæggende OPOC-motor består af to cylindre på hver side af en krumtapaksel. Flere motorer eller moduler kan bruges sammen for at øge et køretøjs brændstofeffektivitet med så meget som 45 procent. Ud over effektivitetsgevinsterne ved selve motoren, kan ekstra moduler deaktiveres, når de ikke er nødvendige. Nøglen til designet er en elektrisk styret kobling, som udkobler et modul, når det er nødvendigt. Nogle moderne V8-motorer har cylinderdeaktivering, men stemplerne fortsætter med at dreje på grund af deres forbindelse til krumtapakslen, hvilket resulterer i, hvad der er kendt som parasitisk tab.

Sammenbrud: Hvert motormodul har et par modstående cylindre og en enkelt krumtapaksel imellem dem. To stempler i hver cylinder bevæger sig i modsatte retninger.

Giorgio Rizzoni, direktør for Center for Automotive Research ved Ohio State University, siger, at OPOC-motoren ligner en kombination af forskellige ideer, hvoraf ingen er absolut revolutionerende. Motorer med modsat stempel er blevet brugt i fly og motorcykler, bemærker han, mens elektriske turboladere har eksisteret i årevis som en måde at forbedre ydeevnen af ​​turbomotorer. Det, der slår Rizzoni som anderledes, er den nye motors syntese af gamle ideer kombineret med et dobbeltstempelarrangement.

EcoMotors, som sikret en udviklingsaftale på $18 millioner med den kinesiske billeverandør Zhongding i maj, er en af ​​flere unge virksomheder, der arbejder på at opdatere forbrændingsmotoren forud for strengere brændstoføkonomiske standarder. En række af dem, herunder San Diego-baserede Achates Power , er fokuseret på totaktsarkitekturer. I midten af ​​90'erne troede folk, at to-taktsmotorer virkelig ikke kunne opfylde emissionsstandarderne, siger Achates CEO David Johnson.

Dave Hurst , en senioranalytiker hos Pike Research, som har specialiseret sig i energiteknologier, siger, at den største udfordring for enhver motoropstart, der håber at licensere innovationer til store bilproducenter, er, at disse potentielle kunder anser motorer for at være deres kerneteknologi og derfor er mere tilbøjelige til at designe nye motorer selv.

På dette tidspunkt, siger Runkle, arbejder EcoMotors på at forfine motorens forbrændingsproces og bestemme emissioner, effektivitet og kraft under alle mulige omstændigheder. De fleste bilselskaber, forklarede han, vil gerne se disse data, før de tager springet til at implementere EcoMotors teknologi.

Selvom EcoMotors sigter mod at sikre licens- og kodeudviklingsaftaler, håber virksomheden også at lave i det mindste noget produktion selv. EcoMotors har anmodede om 208 millioner dollars i lån fra det amerikanske energiministerium for at understøtte den indsats, og ifølge Runkle forventer virksomheden at komme i gang med produktion i løbet af de næste to-tre år.

skjule