211service.com
Autofabrikanten tonen interesse in een ongebruikelijk motorontwerp
Een motorontwikkelingsbedrijf genaamd de Scuderi Group heeft onlangs vooruitgang aangekondigd in zijn inspanningen om een motor te bouwen die het brandstofverbruik met 25 tot 36 procent kan verminderen in vergelijking met een conventioneel ontwerp. Een dergelijke verbetering zou ongeveer gelijk zijn aan een brandstofbesparing van 50 procent.
Motor van $ 50 miljoen: Het kostte Scuderi Group het grootste deel van de $ 65 miljoen die het tot nu toe heeft opgehaald om slechts één motor te ontwikkelen, het hier getoonde prototype. Het is een split-cycle tweecilindermotor, waarbij één cilinder lucht comprimeert en de andere een brandstof-luchtmengsel verbrandt.
Sal Scuderi, voorzitter van de Scuderi Group , dat sinds de oprichting in 2002 $ 65 miljoen heeft opgehaald, zegt dat negen grote autobedrijven geheimhoudingsovereenkomsten hebben ondertekend die hen toegang geven tot gedetailleerde gegevens over de motor. Scuderi zegt dat hij hoopvol is dat ten minste één van de autofabrikanten een licentieovereenkomst zal ondertekenen voordat het jaar voorbij is. Historisch gezien zijn grote autofabrikanten terughoudend geweest om motortechnologie in licentie te geven, omdat ze er de voorkeur aan geven de motoren zelf te ontwikkelen als de kerntechnologie van hun producten. Maar naarmate de druk toeneemt om te voldoen aan de nieuwe regelgeving op het gebied van brandstofbesparing, zijn autofabrikanten meer geïnteresseerd geraakt in het kijken naar externe technologie.
Hoewel Scuderi een prototypemotor heeft gebouwd om het basisontwerp te demonstreren, zijn de brandstofbesparingscijfers niet gebaseerd op de prestaties van het prototype, maar op computersimulaties die de Scuderi-motor vergelijken met de conventionele motor in een Chevrolet Cavalier uit 2004, een voertuig waarvoor uitgebreide simulatiegegevens zijn openbaar beschikbaar, zegt Scuderi. Sinds 2004 hebben autofabrikanten aanzienlijke verbeteringen aan de motoren aangebracht, maar deze verbeteren over het algemeen het brandstofverbruik met ongeveer 20 procent, vergeleken met de ongeveer 50 procent verbetering die de Scuderi-simulaties laten zien.
Er is echter een groot verschil tussen simulatieresultaten en gegevens van motoren in echte voertuigen, zegt Larry Rinek , een senior consultant bij Frost en Sullivan, een analistenbureau. Tot dusver zien de dingen er bemoedigend uit, maar zullen ze echt voldoen aan de hoge eisen? hij zegt. Autofabrikanten moeten wachten op gegevens van een daadwerkelijke motor die in een voertuig is geïnstalleerd voordat ze de technologie in licentie geven, zegt hij.
Een conventionele motor gebruikt een viertaktcyclus: lucht wordt in de kamer getrokken, de lucht wordt gecomprimeerd, brandstof wordt toegevoegd en een vonk ontsteekt het mengsel, en tenslotte worden de verbrandingsgassen uit de cilinder geperst. In de Scuderi-motor, ook wel split-cycle-motor genoemd, zijn deze functies verdeeld over twee aangrenzende cilinders. Eén cilinder zuigt lucht aan en comprimeert deze. De samengeperste lucht beweegt door een buis in een tweede cilinder, waar brandstof wordt toegevoegd en verbranding plaatsvindt.
Door deze functies te splitsen, krijgen ingenieurs flexibiliteit bij het ontwerpen en besturen van de motor. In het geval van de Scuderi-motor zijn er twee belangrijke veranderingen ten opzichte van wat er gebeurt in een conventionele verbrandingsmotor. De eerste is een verandering in wanneer verbranding plaatsvindt terwijl de zuiger op en neer beweegt in de cilinder. De tweede is de toevoeging van een opslagtank met perslucht.
In de meeste benzinemotoren vindt verbranding plaats wanneer de zuiger de bovenkant van de cilinder nadert. In de Scuderi-motor gebeurt het nadat de zuiger weer naar beneden begint te bewegen. Het voordeel is dat de positie van de zuiger een betere hefboomwerking op de krukas geeft, waardoor de auto efficiënter kan accelereren bij lage motortoerentallen, waardoor brandstof wordt bespaard. De uitdaging is dat, naarmate de zuiger naar beneden beweegt, het volume in de verbrandingskamer snel toeneemt en de druk daalt, waardoor het moeilijk wordt om voldoende druk op te bouwen door de verbranding om de zuiger aan te drijven en de auto te verplaatsen.
Het split-cycle-ontwerp zorgt echter voor een extreem snelle verbranding - drie tot vier keer sneller dan in conventionele motoren, zegt Scuderi - waardoor de druk veel sneller toeneemt dan de volume-uitbreiding deze verlaagt. Hij zegt dat snelle verbranding mogelijk wordt gemaakt door lucht onder zeer hoge druk in de compressiecilinder te creëren en deze vervolgens met hoge snelheden in de verbrandingskamer af te geven.
Het hebben van een aparte luchtcompressiecilinder maakt het gemakkelijk om perslucht om te leiden naar een opslagtank, wat een aantal voordelen kan hebben. Om te beginnen is het een manier om een probleem met benzinemotoren aan te pakken: ze zijn bijzonder inefficiënt bij lage belasting, zoals wanneer een auto met matige snelheden over een vlakke weg rijdt. Onder dergelijke omstandigheden is de luchtinlaat in een conventionele motor gedeeltelijk gesloten om de hoeveelheid lucht die in de motor komt te beperken - het is alsof je lucht naar binnen zuigt door een rietje, zegt Scuderi, waardoor de motor harder moet werken.
In het nieuwe motorontwerp, in plaats van de luchtstroom af te sluiten, wordt de luchtinlaat wijd open gehouden, waardoor grote slokken lucht worden opgevangen, zegt hij. De lucht die niet nodig is voor de verbranding wordt opgeslagen in de luchttank. Zodra de tank vol is, stopt de compressiezuiger met het comprimeren van lucht. Hij kan vrij op en neer bewegen, zonder noemenswaardige belasting van de motor, wat brandstof bespaart. De luchttank voert vervolgens perslucht in de verbrandingskamer.
De luchttank biedt ook een manier om een deel van de energie van het vertragen van de auto op te vangen. Terwijl de auto vertraagt, drijven de wielen de compressiecilinder aan, waardoor de luchttank wordt gevuld. De gecomprimeerde lucht wordt vervolgens indien nodig gebruikt voor verbranding.
Of het ontwerp een commercieel succes kan worden, is nog lang niet duidelijk. Zelfs als de simulatieresultaten zich vertalen in daadwerkelijke motorprestaties in een auto, zal de motor misschien niet gemakkelijk en betaalbaar blijken te zijn om te produceren, zegt Rinek, vooral met apparatuur in bestaande fabrieken. Het ontwerp zal ook moeten concurreren met veel andere opkomende motorontwerpen. Scuderi zegt dat de eerste toepassing van de motor misschien niet in auto's is, maar in plaats daarvan als een stroomgenerator, vooral in toepassingen waar het nuttig kan zijn om perslucht bij de hand te hebben. Bouwplaatsen kunnen bijvoorbeeld elektriciteit nodig hebben voor elektrische zagen en perslucht voor schiethamers.