211service.com
En bränsleslukande motor
Ett forskningsprojekt i Storbritannien har utvecklat en bensinmotor som man hävdar kan minska bränsleförbrukningen med 15 procent utan att tappa kraft.
Provförbränning : En testmotor från Lotus Engineering som användes för att utveckla en ny, effektiv motordesign.
Nyckeln till den nya designen är sättet på vilket bränsle och luft införs separat i motorcylindrarna. Genom att experimentera med olika regimer för att direkt injicera bränsle samtidigt som man varierar öppningen och stänger av luftintagsventilerna, säger forskarna att de har uppnått det stora genombrottet i prestanda - och utvecklat en konceptbilsmotor som får intresse från stora biltillverkare.
Målet med projektet, ett samarbete mellan två ledande bilmotorutvecklingsföretag, Lotus Engineering och Continental drivlina och två universitet, Loughborough och University College London , är att minska förluster orsakade av motorns gaspådrag. I konventionella motorer hålls gasreglaget delvis stängt förutom vid full acceleration, vilket hindrar luftflödet och minskar trycket och densiteten hos luften som kommer in i cylindern. Detta tvingar motorn att arbeta hårdare för att dra in luft i cylindern. Den slöseri med energi kan sparas genom att kontrollera mängden luft som kommer in i cylindern, inte med gasreglaget, utan genom att variera tidpunkten för ventilöppningarna vid varje cylinder. Detta gör det också möjligt att göra motorer mindre och effektivare.
Sådana justeringar är inte möjliga med konventionella motorer med variabel ventil, som använder mekaniska kontroller som begränsar deras funktion. Men Lotus Engineering har utvecklat ett hydraulsystem som det säger möjliggör fullständig kontroll över ventilernas tid, varaktighet och lyft. Forskarna drog slutsatsen att den bästa konfigurationen av ventiler var fyra för varje cylinder, två för luftintag och två för avgaser. Enligt företagets huvudingenjör, Graham Pitcher, kunde motoreffekten kontrolleras genom att stänga den ena insugningsventilen och öppna den andra lätt.
En annan viktig skillnad från tidigare konstruktioner är att bränsleinsprutaren är placerad centralt i cylinderhuvudet, snarare än på sidan. Detta gör att bränsle och luft kan blandas bättre, även om det betyder att injektorn är placerad på den hetaste delen av motorn och därför kräver förbättrat vattenflöde för att hålla den sval. En ytterligare fördel med bättre förbränning är lägre mängder oförbränt bränsle i avgaserna, vilket resulterar i färre kolväteutsläpp.
Lotus Engineering och Continental Powertrain har redan anammat tekniken i en lågkoldioxidkonceptbil. En trecylindrig 1,5-litersmotor baserad på förbränningskonceptet har monterats på Opel Astra och visat sig minska koldioxidutsläppen med 15 procent jämfört med Astras standard, 1,8-liters fyrcylindriga motor. Samtidigt ger konceptbilen en 36-procentig ökning av vridmoment och en 14-procentig ökning av effekt.
Enligt Geraint Castleton-White, drivlinsledare på Lotus Engineering, är resultatet en bil som släpper ut 140 gram eller mindre koldioxid per kilometer. 2007 hade bilar som såldes i Europa i genomsnitt 158 gram koldioxid per kilometer; Den föreslagna lagstiftningen i Europaparlamentet skulle kräva att bilar ska uppfylla normerna på 130 gram per kilometer senast 2012.
Vi har haft ett enormt intresse från tillverkare runt om i världen och konceptet kommer att finnas i produktion i framtiden, säger Castleton.
Prototypmotorn är mer kostnadseffektiv än andra direktinsprutade, magra förbränningsmotorer, eftersom den undviker behovet av dyr utrustning för att fånga upp kväveoxider, säger han.
John Heywood, professor i maskinteknik vid MIT, är inte förvånad över förbättringarna. Det har skett en nästan linjär förbättring av prestanda hos förbränningsmotorer under de senaste decennierna eller så, påpekar han. Vi måste utöva alla möjligheter som ser lovande ut. Men han föreslår att det finns andra möjliga sätt att öka motoreffektiviteten, som att minska friktionen, vilket kan bli mer kostnadseffektivt. Det finns frågor om den långsiktiga marknadsattraktionskraften hos teknik med variabel ventil, säger han.