Հակադիր մխոցներով շարժիչների վերածնունդը. ինչպես EcoMotors-ի OPOC-ը կարող է հեղափոխություն կատարել դիզելային տեխնոլոգիայում

Երբ միլիարդատեր Բիլ Գեյցը և Khosla Ventures-ը որոշեցին միլիոնավոր դոլարներ ներդնել EcoMotors-ում՝ հակադիր մխոցներով շարժիչներ նախագծող ընկերությունում, ավտոմոբիլային աշխարհն ուշադրություն դարձրեց դրա վրա: Հակադիր մխոցներով շարժիչներն ունեն երկար ու հարուստ պատմություն, սակայն դրանք մեծ մասամբ բացակայել են ճանապարհային տրանսպորտից: EcoMotors-ը ձեռնամուխ եղավ դա փոխելու՝ նոր մոտեցում ցուցաբերելով այս անտեսված տեխնոլոգիայի նկատմամբ:

Ի՞նչ է OPOC շարժիչը

EcoMotors-ն իր շարժիչն անվանել է OPOC՝ Opposed Piston Opposed Cylinder (հակադիր մխոց, հակադիր գլան) արտահայտության հապավումը: Կառուցվածքն ունի երկու գլան, որոնցից յուրաքանչյուրում տեղադրված է իրար դեմ-հանդիման ուղղված երկու մխոց: Թեև OPOC ճարտարապետությունը համատեղելի է բենզինային շարժիչների հետ (ներառյալ սպիրտով աշխատող տարբերակները), EcoMotors-ը հիմնականում կենտրոնացել է դիզելային կիրառությունների վրա:

Ինչպես է աշխատում OPOC շարժիչը

OPOC շարժիչն աշխատում է երկտակտ ցիկլով, ինչը նշանակում է, որ յուրաքանչյուր գլանի հակադիր մխոցները ուժային տակտն ավարտում են ծնկաձև լիսեռի մեկ պտույտի ընթացքում: Երբ մխոցները շարժվում են դեպի իրենց մեռյալ կետերը, նրանք բացում են գլանների պատերին գտնվող անցքերը (պատուհանները)՝ մի մխոցը կառավարում է ներծծումը, մյուսը՝ արտանետումը: Անցքերի բացման-փակման պահերը խնամքով համաձայնեցված են այնպես, որ արտանետման անցքը բացվի մի փոքր ավելի շուտ և փակվի ավելի շուտ, քան ներծծման անցքը, ինչը կարևոր է գազափոխանակության արդյունավետության համար:

Գլանների գլխիկների, փականների և դրանց հետ կապված շարժաբեր մեխանիզմների վերացումը զգալի առավելություններ է տվել: EcoMotors-ի տվյալներով՝ համարժեք հզորության սովորական դիզելային շարժիչի համեմատ՝ OPOC-ն ապահովում է.

• շփման կորուստների 50%-ով նվազեցում
• յուղի սպառման 50%-ով կրճատում
• դետալների ընդհանուր քանակի 50%-ով պակասեցում
• քաշի 30–50%-ով նվազեցում
• կապոտի տակ 2–4 անգամ փոքր զբաղեցրած տարածք

Հիմնական նորամուծությունը. մեկ կենտրոնական ծնկաձև լիսեռ

OPOC-ը նախկին հակադիր մխոցներով կառուցվածքներից առանձնացնում է մեկ կենտրոնական ծնկաձև լիսեռի կիրառությունը: Նախորդ տարբերակները պահանջում էին երկու ծնկաձև լիսեռ՝ մեկական շարժիչի յուրաքանչյուր ծայրում, ինչը դրանք դարձնում էր զգալիորեն ավելի մեծ ու ծանր: Այդ ծավալունությունն այդ հին կառուցվածքները սահմանափակում էր դիզելային լոկոմոտիվներով և նավերով: Ամեն ինչ մեկ կենտրոնական ծնկաձև լիսեռի շուրջ համախմբելով՝ EcoMotors-ը հակադիր մխոցների ձևաչափը դարձրել է կիրառելի փոխադրամիջոցների շատ ավելի լայն շրջանակի համար:

Էլեկտրական տուրբոլիցքավորիչը. երկտակտ շարժիչի փչմամբ մաքրման խնդրի լուծումը

Ինչպես բոլոր երկտակտ շարժիչները, OPOC-ը պահանջում է արտաքին սարք՝ գլանները փչմամբ մաքրելու համար, երբ անցքերը բաց են: EcoMotors-ն այս դերը հանձնարարել է տուրբոլիցքավորիչին, սակայն դա ակնհայտ խնդիր է առաջացնում. տուրբոլիցքավորիչն անօգուտ է գործարկման պահին, քանի դեռ արտանետվող գազերը ճնշում չեն ստեղծել:

Լուծումը տուրբոլիցքավորիչի լիսեռի վրա տեղադրված ինտեգրված էլեկտրաշարժիչն է: Սա ամբողջովին նոր գաղափար չէ, սակայն EcoMotors-ն առաջիններից էր, որ այն կիրառեց արտադրությանն ուղղված կառուցվածքում: Ահա թե ինչպես է այն աշխատում.

• Գործարկման պահին. էլեկտրաշարժիչը սնվում է բորտային մարտկոցների փաթեթից՝ տուրբոլիցքավորիչը պտտելու և գլանների փչմամբ մաքրումն ապահովելու համար, քանի դեռ շարժիչը չի հասել աշխատանքային պտտաթվին:
• Հաստատուն ընթացքի ժամանակ. էլեկտրաշարժիչն անջատվում է, և տուրբոլիցքավորիչն աշխատում է սովորական եղանակով:
• Բարձր բեռնվածության դեպքում. երբ արտանետվող գազերի հոսքն ուժեղ է, էլեկտրաշարժիչը փոխում է իր դերը և գործում որպես գեներատոր՝ վերականգնելով էներգիան և լիցքավորելով մարտկոցը:

Ցուցանիշների ներուժը և տեսական առավելությունները

OPOC-ի երկտակտ ճարտարապետությունը տեսականորեն ընդունակ է ապահովելու համեմատելի քառատակտ շարժիչից երկու անգամ բարձր հզորություն/աշխատածավալ հարաբերակցություն, թեև գործնականում այս առավելագույն սահմանին դեռ չի հասել: Մեկ այլ մեխանիկական առավելություն բխում է մխոցի ընթացքից. քանի որ երկու հակադիր մխոցները կիսում են ընթացքի տարածությունը, յուրաքանչյուր մխոց նույն պտտաթվի դեպքում ստիպված է անցնել սովորական մխոցի անցած ճանապարհի միայն կեսը: Սա ուղղակիորեն վերածվում է մխոցների ավելի ցածր արագությունների և շփման կորուստների կրճատման:

EcoMotors-ը նաև պնդում է, որ OPOC-ի այրման խցիկի երկրաչափությունն ապահովում է գլանների բացառիկ մանրակրկիտ փչմամբ մաքրում՝ առավելագույնի հասցնելով երկտակտ ցիկլի արդյունավետությունը:

Փիթեր Հոֆբաուեր. ինժեները, ով կանգնած է շարժիչի հետևում

OPOC-ն իր հնարամտության մեծ մասով պարտական է Փիթեր Հոֆբաուերին՝ EcoMotors-ի հիմնադրին, նախագահին և տեխնիկական տնօրենին (CTO): Հոֆբաուերն ավելի քան երկու տասնամյակ ղեկավարել է շարժիչների առաջատար մշակումները Volkswagen-ում, որտեղ պատասխանատու է եղել մի շարք նորամուծությունների, այդ թվում՝ VR6-ի համար՝ VW-ի կոմպակտ, 15 աստիճանի նեղ անկյունով V6 շարժիչի: Նա սկսել էր մտածել OPOC-ի դասավորության շուրջ դեռ 2008 թվականին EcoMotors-ը հիմնադրելուց մի քանի տարի առաջ, և նրա փորձառությունը նախագծին զգալի վստահելիություն է հաղորդում:

Իրական ցուցանիշներ. EM100 մոդելը

EcoMotors-ի դրոշակակիր դիզելային նախատիպը՝ EM100-ը, շասսիի դինամոմետրի վրա կուտակել է ավելի քան 500 ժամ աշխատանք՝ բավարար հաստատելու, որ կառուցվածքի հիմքն աշխատում է այնպես, ինչպես նախատեսված էր: Սակայն պատկերն ավելի բարդ է, երբ խոսքը վերաբերում է հայտարարված ցուցանիշներին: Առավելագույն հզորության կարգավորումների դեպքում EM100-ը հասնում է իր հզորության և ոլորող մոմենտի թիրախներին միայն այն դեպքում, երբ արտանետումների վերահսկման համակարգերն անջատված են: Այդ կազմաձևման մեջ EcoMotors-ն այն առաջարկում է հիմնականում ռազմական կիրառությունների համար, որտեղ հզորություն/քաշ հարաբերակցությունն առաջնահերթ է արտանետումների չափանիշներին համապատասխանելու նկատմամբ:

Քաղաքացիական ճանապարհային փոխադրամիջոցների համար EcoMotors-ն առաջարկում է նույն շարժիչի այլ կերպ կարգաբերված տարբերակը հետևյալ ցուցանիշներով.

• Հզորություն. 300 ձիաուժ
• Ոլորող մոմենտ. 746 Ն·մ
• Վառելիքի արդյունավետության բարելավում. ~15% սովորական դիզելի համեմատ
• Արտանետումներ. այս կազմաձևման մեջ համապատասխանում է ճանապարհային ստանդարտ նորմերին

Թեև 15%-ը կարող է համեստ թվալ հայտարարված 45–50% արդյունավետության համեմատ, այն այնուամենայնիվ զգալի առաջընթաց է մի ոլորտում, որտեղ ինժեներները սովորաբար պայքարում են տոկոսի կոտորակների համար:

Մոդուլային կառուցվածք. երկու շարժիչ՝ մեկ ուժային ագրեգատ

OPOC ճարտարապետության ամենագրավիչ կողմերից մեկը նրա մոդուլային մասշտաբայնությունն է: EcoMotors-ն առաջարկում է զուգակցել երկու OPOC բլոկ՝ էլեկտրոնային կառավարմամբ կցորդիչով միացված մեկ քառագլան ուժային ագրեգատի մեջ: Համակարգն աշխատում է հետևյալ կերպ.

• Ցածր բեռնվածության դեպքում. աշխատում է միայն մեկ մոդուլ՝ իր ամենաարդյունավետ տիրույթում:
• Բարձր բեռնվածության դեպքում. երկրորդ մոդուլն անխափան միանում է էլեկտրոնային կցորդիչի միջոցով:
• Թրթռում. քանի որ OPOC-ն ի սկզբանե լավ հավասարակշռված է, քնած մոդուլի վերամիացումն առաջացնում է նվազագույն աղմուկ կամ կոշտություն:

Սա հայեցակարգային առումով նման է խոշոր V-աձև շարժիչներում գլանների անջատմանը, սակայն կա կարևոր տարբերություն: Գլանների անջատման սովորական համակարգերում անջատված մխոցները շարունակում են շարժվել վեր ու վար՝ առաջացնելով մակաբույծ դիմադրություն: OPOC-ի մոդուլային կառուցվածքում ոչ ակտիվ բլոկը լիովին կանգ է առնում՝ ամբողջությամբ վերացնելով այդ կորուստը: Զուգակցված կազմաձևման մեջ յուրաքանչյուր մոդուլ ունի 240 ձիաուժ հզորություն՝ ապահովելով 480 ձիաուժ համակցված հզորություն, ընդ որում, ըստ հաղորդումների, հասնելով վառելիքի արդյունավետության առավելագույն՝ 45% բարելավման և համապատասխանելով արտանետումների խստ չափանիշներին:

Ի՞նչ է սպասվում. EM65-ը և ընդլայնման ծրագրերը

EcoMotors-ը նաև մշակել է EM100-ի ավելի փոքր «եղբորը»՝ EM65-ը՝ 75 ձիաուժ հզորությամբ երկգլան բլոկ, որն ավելի թեթև ու կոմպակտ է, քան դրոշակակիր դիզելային մոդելը: Ի տարբերություն EM100-ի՝ EM65-ը նախատեսված է որպես բենզինով աշխատող շարժիչ, ինչը դուռ է բացում կիրառությունների ավելի լայն շրջանակի համար.

• Թեթև բեռնատարներ և միկրոավտոբուսներ (ֆուրգոններ)
• Մարդատար ավտոմեքենաներ
• Հիբրիդային-էլեկտրական փոխադրամիջոցներ

OPOC-ը դեռևս զարգացող տեխնոլոգիա է, և EcoMotors-ի ամենահամարձակ պնդումներից շատերը դեռ պետք է հաստատվեն իրական պայմաններում: Այնուամենայնիվ, նրա գլխավոր նախագծողի համբավը՝ մի մարդ, ով երկու տասնամյակ նվիրել է Volkswagen-ին, էական վստահելիություն է հաղորդում: Արժե նաև նշել, որ Հոֆբաուերի աշխատանքը OPOC-ի շուրջ արձագանքում է վաղ շրջանի Porsche-ի ինժեներական փիլիսոփայությանը՝ տեղին զուգահեռ՝ հաշվի առնելով հենց Ֆերդինանդ Պորշեի հիմնարար դերը Volkswagen ապրանքանիշի կառուցման գործում:

Սա թարգմանություն է: Բնօրինակը կարող եք կարդալ այստեղ. https://www.drive.ru/technic/4efb337600f11713001e5522.html