211service.com
Biltillverkare visar intresse för en ovanlig motordesign
Ett motorutvecklingsföretag vid namn Scuderi Group tillkännagav nyligen framsteg i sin ansträngning att bygga en motor som kan minska bränsleförbrukningen med 25 till 36 procent jämfört med en konventionell design. En sådan förbättring skulle vara ungefär lika med en 50-procentig ökning av bränsleekonomin.
50 miljoner dollar motor: Det tog Scuderi Group det mesta av de 65 miljoner dollar som det har samlat in hittills för att bara utveckla en motor, prototypen som visas här. Det är en tvåcylindrig motor med delad cykel, där en cylinder komprimerar luft och den andra förbränner en bränsle-luftblandning.
Sal Scuderi, ordförande för Scuderi Group , som har samlat in 65 miljoner dollar sedan det grundades 2002, säger att nio stora bilföretag har tecknat sekretessavtal som ger dem tillgång till detaljerad information om motorn. Scuderi säger att han är hoppfull att åtminstone en av biltillverkarna kommer att underteckna ett licensavtal innan året är över. Historiskt sett har stora biltillverkare varit ovilliga att licensiera motorteknik eftersom de föredrar att utveckla motorerna själva som kärnteknologin i sina produkter. Men när trycket ökar för att möta nya bränsleekonomiska regler har biltillverkarna blivit mer intresserade av att titta på extern teknik.
Även om Scuderi har byggt en prototypmotor för att demonstrera den grundläggande designen, baseras bränslebesparingssiffrorna inte på prototypens prestanda utan på datorsimuleringar som jämför Scuderi-motorn med den konventionella motorn i en 2004 Chevrolet Cavalier, ett fordon för vilket omfattande simuleringsdata är allmänt tillgänglig, säger Scuderi. Sedan 2004 har biltillverkarna infört betydande förbättringar av motorer, men dessa förbättrar generellt bränsleekonomin med ungefär 20 procent, jämfört med de cirka 50 procents förbättringar som Scuderi-simuleringarna visar.
Det är dock en stor skillnad mellan simuleringsresultat och data från motorer i faktiska fordon, säger Larry Rinek , en senior konsult med Frost och Sullivan, en analytikerfirma. Än så länge ser det uppmuntrande ut – men kommer de verkligen att uppfylla de höga kraven? han säger. Biltillverkare bör vänta på att se data från en verklig motor installerad i ett fordon innan de licensierar tekniken, säger han.
En konventionell motor använder en fyrtaktscykel: luft dras in i kammaren, luften komprimeras, bränsle tillsätts och en gnista antänder blandningen, och slutligen tvingas förbränningsgaserna ut ur cylindern. I Scuderi-motorn, känd som en delad cykelmotor, är dessa funktioner uppdelade mellan två intilliggande cylindrar. En cylinder drar in luft och komprimerar den. Den komprimerade luften rör sig genom ett rör till en andra cylinder, där bränsle tillsätts och förbränning sker.
Att dela upp dessa funktioner ger ingenjörer flexibilitet i hur de designar och styr motorn. När det gäller Scuderi-motorn finns det två huvudsakliga förändringar från vad som händer i en konventionell förbränningsmotor. Den första är en förändring av när förbränning sker när kolven rör sig upp och ner i cylindern. Den andra är tillägget av en lagringstank för tryckluft.
I de flesta bensinmotorer sker förbränning när kolven närmar sig toppen av cylindern. I Scuderi-motorn inträffar det efter att kolven börjar röra sig nedåt igen. Fördelen är att kolvens läge ger den bättre hävstång på vevaxeln, vilket gör att bilen kan accelerera mer effektivt vid låga motorvarvtal, vilket sparar bränsle. Utmaningen är att när kolven rör sig nedåt ökar volymen inuti förbränningskammaren snabbt och trycket sjunker, vilket gör det svårt att bygga upp tillräckligt med tryck från förbränningen för att driva kolven och flytta bilen.
Den delade cykeldesignen tillåter dock extremt snabb förbränning - tre till fyra gånger snabbare än i konventionella motorer, säger Scuderi - vilket ökar trycket mycket snabbare än volymexpansionen minskar det. Han säger att snabb förbränning möjliggörs genom att man skapar luft med mycket högt tryck i kompressionscylindern och sedan släpper ut den i förbränningskammaren med höga hastigheter.
Att ha en separat tryckluftscylinder gör det enkelt att avleda tryckluft till en ackumulatortank, vilket kan ha en rad fördelar. För det första är det ett sätt att lösa ett problem med bensinmotorer: de är särskilt ineffektiva vid låga belastningar, till exempel när en bil färdas i måttlig hastighet längs en jämn väg. Under sådana förhållanden är luftintaget i en konventionell motor delvis stängt för att begränsa mängden luft som kommer in i motorn - det är som att suga in luft genom ett sugrör, säger Scuderi, vilket gör att motorn jobbar hårdare.
I den nya motordesignen, snarare än att stänga av luftflödet, hålls luftintaget vidöppet och tar stora klunkar luft, säger han. Den luft som inte behövs för förbränning lagras i lufttanken. När tanken är full, slutar kompressionskolven att komprimera luft. Det är tillåtet att röra sig fritt upp och ner, utan att motorn belastas avsevärt, vilket sparar bränsle. Lufttanken matar sedan in tryckluft i förbränningskammaren.
Lufttanken ger också ett sätt att fånga upp en del av energin från att sakta ner bilen. När bilen saktar ner driver hjulen kompressionscylindern och fyller upp lufttanken. Tryckluften används sedan för förbränning vid behov.
Det är fortfarande långt ifrån klart om designen kan bli en kommersiell framgång. Även om simuleringsresultaten översätts till faktiska motorprestanda i en bil, kanske motorn inte visar sig vara enkel och prisvärd att tillverka, säger Rinek, särskilt med utrustning i befintliga fabriker. Designen kommer också att behöva konkurrera med många andra kommande motordesigner. Scuderi säger att den första applikationen av motorn kanske inte är i bilar, utan istället som en kraftgenerator, särskilt i applikationer där det kan vara användbart att ha tryckluft till hands. Till exempel kan byggarbetsplatser kräva el för motorsågar och tryckluft för spikpistoler.