Producenci samochodów wykazują zainteresowanie nietypowym projektem silnika

Firma zajmująca się rozwojem silników o nazwie Scuderi Group ogłosiła niedawno postępy w swoich wysiłkach na rzecz zbudowania silnika, który może zmniejszyć zużycie paliwa o 25 do 36 procent w porównaniu z konwencjonalną konstrukcją. Taka poprawa byłaby mniej więcej równa 50-procentowemu wzrostowi zużycia paliwa.

Silnik o wartości 50 milionów dolarów: Większość z 65 milionów dolarów, które zebrała do tej pory, zajęło Scuderi Group opracowanie tylko jednego silnika, prototypu pokazanego tutaj. Jest to dwucylindrowy silnik rozdzielonego cyklu, w którym jeden cylinder spręża powietrze, a drugi spala mieszankę paliwowo-powietrzną.

Sal Scuderi, prezes Grupa Scuderiego , który zebrał 65 milionów dolarów od założenia w 2002 roku, mówi, że dziewięć dużych firm motoryzacyjnych podpisało umowy o zachowaniu poufności, które umożliwiają im dostęp do szczegółowych danych na temat silnika. Scuderi mówi, że ma nadzieję, że przynajmniej jeden z producentów samochodów podpisze umowę licencyjną przed końcem roku. Historycznie rzecz biorąc, główni producenci samochodów byli niechętni licencjonowaniu technologii silników, ponieważ wolą opracowywać same silniki jako podstawową technologię swoich produktów. Jednak w miarę jak rośnie presja, by sprostać nowym przepisom dotyczącym gospodarki paliwowej, producenci samochodów coraz bardziej interesują się technologią zewnętrzną.

Chociaż Scuderi zbudował prototypowy silnik, aby zademonstrować podstawową konstrukcję, dane dotyczące oszczędności paliwa opierają się nie na osiągach prototypu, ale na symulacjach komputerowych, które porównują silnik Scuderi z konwencjonalnym silnikiem w Chevrolet Cavalier z 2004 roku, pojeździe, dla którego dane symulacyjne są publicznie dostępne, mówi Scuderi. Od 2004 r. producenci samochodów wprowadzili znaczne ulepszenia do silników, ale generalnie poprawiają one zużycie paliwa w zakresie około 20 procent, w porównaniu z około 50-procentową poprawą, którą pokazują symulacje Scuderi.

Jest jednak duża różnica między wynikami symulacji a danymi z silników w rzeczywistych pojazdach, mówi Larry Rinek , starszy konsultant w firmie analitycznej Frost and Sullivan. Jak dotąd wszystko wygląda zachęcająco – ale czy naprawdę spełnią te wzniosłe wymagania? on mówi. Mówi, że producenci samochodów powinni poczekać, aby zobaczyć dane z rzeczywistego silnika zainstalowanego w pojeździe, zanim uzyskają licencję na technologię.

Konwencjonalny silnik wykorzystuje cykl czterosuwowy: powietrze jest wciągane do komory, powietrze jest sprężane, dodawane jest paliwo i iskra zapala mieszankę, a na końcu gazy spalinowe są wypychane z cylindra. W silniku Scuderi, znanym jako silnik rozdzielonego cyklu, funkcje te są podzielone między dwa sąsiednie cylindry. Jeden cylinder wciąga powietrze i spręża je. Sprężone powietrze przepływa przez rurkę do drugiego cylindra, gdzie dodaje się paliwo i następuje spalanie.

Podział tych funkcji daje inżynierom elastyczność w projektowaniu i sterowaniu silnikiem. W przypadku silnika Scuderi są dwie główne zmiany w stosunku do tego, co dzieje się w konwencjonalnym silniku spalinowym. Pierwszym z nich jest zmiana momentu, w którym następuje spalanie, gdy tłok porusza się w górę iw dół w cylindrze. Drugim jest dodanie zbiornika magazynującego sprężone powietrze.

W większości silników benzynowych spalanie następuje, gdy tłok zbliża się do górnej części cylindra. W silniku Scuderi następuje to po tym, jak tłok ponownie zaczyna się przesuwać w dół. Zaletą jest to, że położenie tłoka zapewnia lepszą dźwignię na wale korbowym, co pozwala na wydajniejsze przyspieszanie samochodu przy niskich obrotach silnika, oszczędzając paliwo. Wyzwanie polega na tym, że gdy tłok przesuwa się w dół, objętość wewnątrz komory spalania gwałtownie wzrasta, a ciśnienie spada, co utrudnia wytworzenie wystarczającego ciśnienia ze spalania, aby napędzać tłok i poruszać samochodem.

Konstrukcja rozdzielonego cyklu pozwala jednak na niezwykle szybkie spalanie – trzy do czterech razy szybsze niż w konwencjonalnych silnikach, mówi Scuderi – co zwiększa ciśnienie znacznie szybciej niż zmniejsza je zwiększenie objętości. Mówi, że szybkie spalanie jest możliwe dzięki wytworzeniu w cylindrze sprężającym powietrza o bardzo wysokim ciśnieniu, a następnie uwolnieniu go z dużymi prędkościami do komory spalania.

Posiadanie oddzielnego cylindra sprężającego powietrze ułatwia kierowanie sprężonego powietrza do zbiornika magazynowego, co może mieć wiele zalet. Po pierwsze, jest to sposób na rozwiązanie jednego problemu z silnikami benzynowymi: są one szczególnie nieefektywne przy niskich obciążeniach, na przykład gdy samochód jedzie z umiarkowaną prędkością po równej drodze. W takich warunkach wlot powietrza w konwencjonalnym silniku jest częściowo zamknięty, aby ograniczyć ilość powietrza, które dostaje się do silnika – to jak zasysanie powietrza przez słomkę, mówi Scuderi, co sprawia, że ​​silnik pracuje ciężej.

W nowej konstrukcji silnika zamiast odcinania przepływu powietrza, wlot powietrza jest szeroko otwarty, co pozwala na zabranie dużych łyków powietrza. Powietrze, które nie jest potrzebne do spalania, jest magazynowane w zbiorniku powietrza. Gdy zbiornik jest pełny, tłok sprężający przestaje sprężać powietrze. Pozwala na swobodne poruszanie się w górę i w dół, bez znacznego obciążania silnika, co oszczędza paliwo. Zbiornik powietrza następnie podaje sprężone powietrze do komory spalania.

Zbiornik powietrza to także sposób na przechwycenie części energii ze spowalniania samochodu. Gdy samochód zwalnia, koła napędzają cylinder sprężający, napełniając zbiornik powietrza. Sprężone powietrze jest następnie wykorzystywane do spalania w razie potrzeby.

Nadal nie jest jasne, czy projekt może odnieść komercyjny sukces. Nawet jeśli wyniki symulacji przełożą się na rzeczywiste osiągi silnika w samochodzie, produkcja silnika może nie być łatwa i przystępna cenowo, mówi Rinek, zwłaszcza w przypadku wyposażenia w istniejących fabrykach. Projekt będzie również musiał konkurować z wieloma innymi, wschodzącymi projektami silników. Scuderi mówi, że pierwsze zastosowanie silnika może nie dotyczyć samochodów, ale zamiast tego jako generatora mocy, zwłaszcza w zastosowaniach, w których przydatne może być posiadanie sprężonego powietrza. Na przykład place budowy mogą wymagać elektryczności do pił mechanicznych i sprężonego powietrza do gwoździarek.

ukryć