Ett företag i New Jersey arbetar på några atypiska prototyper för värmemotorer, med arkitektur i strid med konventionella ritningar. LiquidPiston, detta är namnet på det amerikanska företaget, erbjuder en särskilt kompakt och lätt förbränningsmotor, som i mobilitet kan bli aktuell för hybridfordon i rollen som en räckviddsförlängare, men vid behov kan den höjas till en effekt av tusen hästkraft. Med utgångspunkt från den grundläggande svängkonstruktionen, ärver pumphjulet andra fördelar, inklusive frånvaron av ventiler och ytterligare rörliga delar.
Samtidigt tar LiquidPiston upp de typiska problemen med roterande motorer och föreslår en ny arkitektur som företaget själva presenterar som en ”inverterad Wankel”. Den första subversionen ligger i geometrin: motorn är faktiskt utrustad med Triangulär stator och tvålobsrotor, till skillnad från en Wankel där statorn istället har en tvålobig form, medan rotorn har en triangulär kontur. En annan kupp ligger i luftväxlingsprocesserna. Faktum är att på Wankel erhålls insugs- och avgasportarna inuti statorn, medan LiquidPiston flyttar allt inuti rotorn.
Detta är en grundläggande skillnad som leder till ytterligare en stor nyhet. Förbränningskamrarna i Wankel-enheter roterar med rotorn, medan de i den amerikanska rotorn förblir begränsade till de tre ”topparna” i triangeln som erhålls i statorn. Detta ger dig mer frihet att kontrollera de olika stegen, Förlängning av sträckfasen i förhållande till kompressionsfasen Att maximera det fördelaktiga arbetet med förbränning, baserat på principen som styr Atkinson-cykeln.
operationen
I LiquidPiston-prototypen passerar luftflödet motorn längs dess axel. Mycket av detta flöde passerar motorn från ena sidan till den andra och är användbart för att kyla den, Men en del av luften kommer in i axeln i motorn. Insugningsluften tillförs sålunda då och då till de enskilda förbränningskammarna som påträffas vid rotorrotation.
Vid denna tidpunkt, på ett sätt som liknar vad som händer i Wankel-enheter, komprimerar och expanderar rotorns rörelse förbränningskamrarna, vilket utför stegen med kompression, förbränning och expansion. vid denna tidpunkt Brända gaser strömmar in i den andra avgaskanalen som bildas i rotornnär denna möter den enda förbränningskammaren när den roterar.
LiquidPiston betonar att det är en egen motor Behåll fördelarna med kompakthet, lätthet, enkelhet och balans som är typiska för roterande maskiner. Jämfört med Wankelmotorn har den amerikanska motorn dock förbränningskammare med bättre volym-till-yta-förhållande, vilket förbättrar flamspridningen och minskar värmeförlusten till väggarna. Den ultimata fördelen är ökad motoreffektivitet. Tack vare rotorns bi-lobform är dessutom tätningarna mellan de olika förbränningskamrarna placerade direkt i statorn. Detta gör det möjligt att lokalt smörja området med åtkomst från statorn, utan att behöva införa olja i kammaren, vilket minskar dess förbrukning jämfört med en konventionell Wankel och minskar gasläckaget från en kammare till en annan med mer än tre gånger.
Prototyper på bänken: bensin och diesel
Två olika modeller testades i LiquidPiston Labs. En av dessa är X-MiniFyrtakts bensinaggregat med indirekt insprutningmed en förskjutning på 70 kubikcentimeter och en vikt på endast 2 kilogram. Med ett kompressionsförhållande på 9:1 är den maximala effekten 3,6 hk vid 9 000 rpm, med en termisk verkningsgrad på 22 %. I sin mogna version beräknas motorn dock nå 5 hk vid 140 000 rpm, med en verkningsgrad på 25 % och en specifik effekt på cirka 71 hk/l.
Då där Dieselenhet tester, som fungerar enligt den patenterade termodynamiska cykeln HEHC, förkortning för High Efficiency Hybrid Cycle, som har typiska egenskaper för Otto-, Atkinson- och Dieselcykler. Tändningen är automatisk, men till skillnad från dieselmotorer avrundas förbränningen vid konstant volym, följt av en förlängd expansionsfas jämfört med kompressionsfasen. För närvarande levererar prototypen på 750 cc, 27 kg 40 hk vid 7 000 rpm, med ett kompressionsförhållande mellan 16 och 18: 1. Det slutgiltiga målet är dock att minska vikten till 18 kg och höjning av kompressionsförhållandet till 26:1. Detta bör göra det möjligt att öka effekten till 50 hk, Öka den termiska verkningsgraden från 33 till 45 %.
För både bensin- och dieselenheter finns möjligheten att utöka kraften, genom att variera tjockleken och diametern på rotorn, samt öka antalet rotorer, vilket också syns på Mazdas Wankel-drivlinor. Det finns också för partiella nedladdningar Styrstrategier för avaktivering av tändning i enskilda kammare i alternerande ordning. Denna logik liknar principen för cylinderavaktivering, som syftar till att minska antalet aktiva kammare för att öka belastningen och effektiviteten. Slutligen tillhandahåller LiquidPiston direkt insprutning av vatten i förbränningskammaren, både med en kylande verkan och i syfte att öka det inre trycket med hjälp av ånga.
möjliga hamnar
Bland fördelarna som LiquidPiston nämner, utöver kompakthet och lätthet, sticker frånvaron av ventiler och distributionssystemet ut, vilket ökar den mekaniska effektiviteten, förenklar strukturen och innehåller produktionskostnader. Dessutom, tack vare det utökade insugningssteget, reduceras turbulensen i avgasflödet kraftigt, vilket eliminerar behovet av en ljuddämpare. Slutligen, liksom andra roterande motorer, mildras vibrationerna av den utmärkta totala balansen I motsats till Wankels har oljeförbrukningen och blåsningsfenomenen mellan kamrarna minskat avsevärt.
Det amerikanska företagets potentiella applikationer är många: Räckviddsförlängare på hybridfordon, bärbara generatorer, drönare, trädgårdsfordon, gokart, marin framdrivning och hjälpmotorer för båtar och flygplan. Den rådande elektrifieringen inom fordonsindustrin avskräcker stora tillverkare från att investera i teknologier som undergräver mer än 100 år av värmemotorarkitektur och vars framtid ser allt mer osäker ut. LiquidPiston fortsätter dock att testa sina prototyper i väntan på att hitta en kommersiell försäljningsplats för sin uppfinning.
”Typisk nätninja. Passionerad musikförespråkare. Ölfantast. Oursäktande matvetare.”
