Most gokartokhoz, holnap elektromos autók hatótávnövelője lehet
A gokart hagyományos dugattyús motorja a bal oldalon, a LiquidPiston rotációs alternatívája a jobb oldalon
Egy újfajta motor először mutatta meg magát a laboratóriumon kívül, és bár csupán egy gokartot hozott működésbe, ez valami nagy dolog kezdete lehet.
A motor egy rotációs konstrukció, egy dugattyú nélküli elrendezés, amely maximalizálja a teljesítmény-súly arányt. Ez egy tucatnyi évnyi munka gyümölcse a LiquidPiston nevű startup cégnél, amelynek társalapítója Alec Shkolnik, aki informatikából doktorált, mesterséges intelligencia és modellezés szakterületen. Maga a motor az apja, Nikolay által kifejlesztett égési technológián alapul, aki szovjet gépészmérnök volt, majd az Egyesült Államokban fizikusként képezte át magát.
A motorban azonban nincs folyadék, és nincs dugattyú: A vállalat kinőtte azt a nevet, amely egy olyan konstrukcióra utalt, amely mindkettőt használta a táguló gáz meghajtó erővé alakítására. Most, fél tucat iterációval később, az eredmény egy teljesen fémből készült forgódugattyús motor, amely határozottan nem az apád Wankelje, a Mazda RX sorozat híres, zúgó szíve.
“Ez egyfajta kifordított Wankel, egy olyan konstrukció, amely megoldja a tömítéssel és az üzemanyag-fogyasztással kapcsolatos régi problémákat” – mondja Alec Shkolnik, a vállalat alapítója. “A Wankel háromszög alakú rotor van egy mogyoró alakú házban; nekünk egy mogyoró alakú rotorunk van egy háromszög alakú házban. A tömítéseink a háromszög csúcsainál vannak, és a tömítéseink helyhez kötöttek, mert a házban vannak.”
A tömítések megakadályozzák, hogy a gáz egyik kamrából a másikba áramoljon. A Wankelben a tömítések gyorsan mozognak, és ez megnehezíti a kenésüket. Olajat kell permetezni az égéstérbe, tudva, hogy annak csak egy része jut el a tömítésekhez, a többi pedig füstbe megy – ez mind az üzemanyag-fogyasztás, mind a motor károsanyag-kibocsátása szempontjából probléma. A LiquidPiston motorjából hiányzik ez a teher, de megtartja a forgódugattyús motorok mechanikai egyszerűségét – csak egy rotor és egy excentrikus tengely, valamint üzemanyag-befecskendezők, üzemanyag-szivattyúk és olajszivattyúk.
Shkolnik elismeri, hogy az ő gépe még aligha áll készen az autóipar 100 000 mérföldes élettartam-szabványára. De azt állítja, hogy még gyermekcipőben járva is alkalmazásra kell találnia minden olyan területen, ahol értékelik az apró, üzemanyag-takarékos, egyszerű motort, amely kis térfogatba és tömegbe nagy teljesítményt pakol.
“A gokartok 40 kilós motorját a 4 kilós, 3-5 lóerős motorunkkal helyettesítettük” – mondja Shkolnik. Mától lehet megvásárolni a fejlesztőkészletet.
A motor hatékonyabb, mint a Wankel, mert nagyobb a sűrítési aránya, és mert a belső üregek eltolt geometriája lehetővé teszi, hogy a kipufogógázok energiájának nagy részét kivonja, mielőtt kiürülne, ezt a tulajdonságot nevezik túltágulásnak.
“A Toyota az Atkinson-ciklust használja a Priusban, és az is túltágul – tehát ez nem újdonság” – mondja. “De a Prius motorja túlméretezett. Mi szinte ingyen kapjuk a túltágulást, csak a portunk helyének megváltoztatásával. Ehhez nem kell nehézkes szelepsorokat használnunk.”
A szelepsor az a vezérműtengely által működtetett rendszer, amely nyitja és zárja a szelepeket a dugattyús motorok égéstermében, hogy az üzemanyagot és a levegőt beengedje, a kipufogógázokat pedig kiengedje. Ennek a tengelynek a forgatása energiát fogyaszt – az autóipari szakzsargonban ez a “parazita veszteség”.
A LiquidPiston grapefruit méretű, 1,5 kilogrammos erőműve éppen megfelelő egy közepes teljesítményű, légcsavarral hajtott drónhoz. Ezért érdeklődik iránta az amerikai hadsereg is: a vállalat támogatást kapott a Defense Advanced Military Research Projects Agency-től, vagyis a DARPA-tól.
“Sokan azonnal megpróbálják a továbbfejlesztett motorokat az autó- és teherautó-piacnak eladni, és nem hibáztatom őket, ez egy 300 milliárd dolláros piac” – mondja Shkolnik. “De egy új motor életre hívása az autóiparban legalább hét évig tart, és szó szerint 500 millió dollárba kerül – és ez egy dugattyús motorra vonatkozik, ahol a kockázat alacsony.”
Elsőként olyan piacokat keres, ahol sürgősen szükség van nagyon kompakt motorokra – kézi elektromos szerszámok, az Amazon és a FedEx szállítmányozó drónjai, és ami a legérdekesebb, az autók hatótávnövelői.”
“Van egy 30 kilowattos, gázolajjal működő, 30 kilós motor koncepciónk, egy 10 x 8 hüvelykes dobozban” – mondja Shkolnik. “Ez része lehetne egy tömegeknek szánt e-járműnek, amely a megszokott hatótávolságot – 30 helyett 300 mérföldet – és gyors tankolást biztosít.”
A Wankelt is javasolták már hatótávnövelőnek. És bár a LiquidPiston motorja azt állíthatja magáról, hogy hatékonyabb és kompaktabb, mint a Wankel, ezek a dolgok nem biztos, hogy sokat számítanak, ha a gép csak segédüzemmódban működik.
Radikális új motorkonstrukciók mindig felbukkannak, de ritkán jutnak nagy dobásra. Emlékszel az 1960-as évek gázturbináira? Az 1980-as évek szuperforró, szuperhatékony kerámia motorjaira? A radikálisan továbbfejlesztett kétütemű motor, amelynek kipufogógáza tisztább lett volna, mint a környezeti levegő? Még a Wankel is többször kudarcot vallott, amíg a Mazda mérnökei fel nem gördítették az ingujjukat, és nem tették a siker érdekében.
A LiquidPiston mentőmellénye azonban a mindenféle motorok egyre bővülő felhasználási köre. Még ha soha egyetlen autó sem fog kizárólag az egyik termékével működni, rengeteg piaci rést betölthetnek: hibridek, drónok, talán még láncfűrészek is.
Szerkesztői megjegyzés: a gáztömítésekre utaló részt az egyértelműség kedvéért átfogalmaztuk.