Завъртането на буталото обръща двигателя с вътрешно горене срещу причудливия водород
Малка компания от Нова Зеландия преоткри двутактовия двигател с вътрешно горене. Новата му версия не само радикално подобри параметрите на "двутактовия двигател", но в много отношения е готов да спори с четиритактовите двигатели. Например при компетентното използване на водород.
Компанията се нарича Pivotal Engineering, а нейното изобретение е Pivotal Engine. Pivotal в свободен превод означава „въртящ се около ос“. Вярно, че не се върти двигателят, разбира се, а буталото. Всъщност това бутало е основният акцент на новостта.
Ако погледнете това бутало отгоре, се оказва, че не е кръгло, а правоъгълно. И той прави много необичайно движение в цилиндъра. И цилиндър ли е?
Вътрешният обем на двигателя, където влиза това бутало, ще наричаме цилиндър. Единствено поради аналогията с конвенционалните бутални двигатели. Въпреки че по форма изобщо не е цилиндър, а камера със сложна форма. Между другото, самата компания предпочита само името „камера“ и, да речем, четирицилиндровият двигател на нейната схема нарича „четирикамерен“.
Но по-близо до схемата. Както можете да видите на снимката, буталото (оцветено в жълто) осцилира върху вал, който лежи далеч от него (вдясно). От дъното на буталото виждаме напълно познат свързващ прът и колянов вал.
При движение нагоре и надолу дъното на буталото описва сектор, което дава необходимата промяна в обема. В противен случай този мотор работи като конвенционален двутактов двигател с вътрешно горене. Освен ако не всички от тях могат да се похвалят с директно впръскване на бензин в горивната камера.
От дясната страна буталото има извита (когато се гледа в профил) стена, която обхваща обема на този нецилиндричен цилиндър.
Резултатът от такава необичайна механика, според изявленията на компанията: значително по-ниски сили на триене и натоварвания върху частите в системата, добро уплътняване на цилиндъра натакт на компресия, намалявайки изискванията за смазване на "буталните пръстени". Въпреки че какви пръстени има сега ...
Има и други предимства, но за тях - по-долу.
Развитието на този проект започна с изграждането на скромен еднокамерен или едноцилиндров, по старомоден начин, двигател с работен обем от 264 кубически сантиметра.
Убедени, че този двигател доброволно се върти до 7 хиляди оборота в минута, компанията създава 400-кубиков двуцилиндров двигател. Той беше качен на мотоциклет (този на снимката под заглавието), който показа приличните 160 километра в час (моторът се въртеше до 11,5 хиляди оборота).
Тогава инженерите на компанията създават 500-кубиков едноцилиндров прототип, който става основа за 1-литров двуцилиндров двигател. Той показа завидна специфична (теглова) мощност от 2,15 "коня" на килограм. Но това беше само груб прототип.
Теглото му, имайте предвид, заедно със солиден интегриран стартер-генератор и елементи на изпускателната система е само 65 килограма. Това е 3,5 конски сили на килограм маса (и без турбокомпресор) - прекрасен параметър дори за двутактови двигатели и още повече за четиритактови.
„Ние сме уверени, че същият принцип може да се използва за направата на компактен и мощен дизелов двигател“, пише Pivotal Engineering. Но е много по-интересно, че този тип мотор обещава значителни бонуси при работа с водород.
В същото време водородът има по-ниска температура на запалване и поддържа по-широк диапазон на съотношението на количеството гориво към въздуха, „напълнен“ в цилиндъра. Въпреки това, за разлика от петролните горива, той няма смазочни свойства.
Ако беше възможно да се създаде двигател, оптимизиран специално за водород, би било възможно да се „премахнат“ много добринастроики. Но детонацията пречи, което се случва при прегряване на частите на двигателя, по-специално на буталото.
И тук технологията Pivotal има коз - буталото тук е с водно охлаждане. Охлаждащата течност се подава през кухата лагерна ос на буталото.
Това означава, че двигателят може да работи при високо съотношение на компресия без риск от прегряване и детонация.
Освен това. Намаляването на температурата на буталото е добро за околната среда. И каква е "екологията" на водородния двигател, ще попитате вие? Все пак в ауспуха има само водна пара? Не със сигурност по този начин. При високи температури във всеки двигател с вътрешно горене се образуват токсични азотни оксиди.
Между другото, ето защо Pivotal Engine обещава да бъде по-екологичен в своето бензиново въплъщение, отколкото поне двутактовите си колеги.
Но обратно към водорода. Компанията изчисли, че същият 2,1-литров двигател, преобразуван на водород, може да произведе 174 конски сили, което все още е много здравословно за 65-килограмов агрегат. Във всеки случай, в сравнение с най-добрите модели от четиритактовото семейство ICE.
Следователно, целият този проект (цялата концепция на Pivotal Engine) спечели наградата AEI Tech за 2005 г. (това е награда от „подписващото“ списание Automotive Engineering International на Обществото на автомобилните инженери (SAE).
В мотивите за наградата Automotive Engineering International поставя особен акцент върху възможното бъдещо „приятелство“ на новия двигател с водорода. В края на краищата именно в тази комбинация (водород, два цикъла, принципът на Pivotal Engine) ще бъде възможно да се създадат екологични двигатели с вътрешно горене със специфични параметри, по-високи от тези на съвременните масово произвеждани двигатели.