Миллиардер Билл Гейтс пен Khosla Ventures қарсы поршенді қозғалтқыштарды жасайтын EcoMotors компаниясына миллиондаған доллар инвестиция салуды шешкен кезде, автомобиль әлемі бұған ерекше назар аударды. Қарсы поршенді қозғалтқыштардың ұзақ та қызықты тарихы бар, дегенмен олар жол көліктерінде іс жүзінде мүлдем дерлік қолданылмай келді. EcoMotors компаниясы осы назардан тыс қалып келген технологияны жаңа тұрғыдан дамытуды мақсат етті.
OPOC қозғалтқышы дегеніміз не?
EcoMotors өз қозғалтқышына OPOC деген атау берді — бұл Opposed Piston Opposed Cylinder (Қарсы поршенді қарсы цилиндрлі) деген сөздердің қысқартылған нұсқасы. Конструкция бір-біріне қаратылған екі поршені бар екі цилиндрден тұрады. OPOC сәулеті бензинді қозғалтқыштармен де (спирт отынын пайдаланатын нұсқаларды қоса алғанда) үйлесімді болғанымен, EcoMotors компаниясы негізінен дизельдік қосымшаларға назар аударды.
OPOC қозғалтқышы қалай жұмыс істейді?
OPOC қозғалтқышы екі тактілі цикл бойынша жұмыс істейді, яғни әр цилиндрдегі қарсы поршендер иінді біліктің бір айналымында жұмыс тактісін аяқтайды. Поршендер өлі нүктелерге қарай жылжыған кезде, олар цилиндр қабырғаларындағы терезелерді ашады — бір поршень кіріс ауасын, екіншісі шығарылатын газды басқарады. Терезелердің ашылу уақыты мұқият реттелген: шығыс терезесі кіріс терезесіне қарағанда сәл ертерек ашылып, ертерек жабылады — бұл тиімді газ алмасу үшін өте маңызды.
Цилиндр басын, клапандарды және оларға байланысты басқару механизмдерін жою елеулі жетістіктерге қол жеткізуге мүмкіндік берді. EcoMotors компаниясының мәліметі бойынша, бірдей қуаттағы кәдімгі дизельдік қозғалтқышпен салыстырғанда, OPOC мынадай артықшылықтарды ұсынады:
- Үйкеліс шығынын 50%-ға азайту
- Майды тұтынуды 50%-ға төмендету
- Жалпы бөлшектер санын 50%-ға қысқарту
- Салмақты 30–50%-ға азайту
- Қозғалтқыш бөлімінің өлшемін 2–4 есе кішірейту
Негізгі инновация: Бір орталық иінді білік
OPOC-ты бұрынғы қарсы поршенді конструкциялардан ерекшелендіретін нәрсе — бір орталық иінді білікті пайдалану. Бұрынғы конструкцияларда екі иінді білік қажет болды — қозғалтқыштың әр ұшынан бірден — бұл оларды айтарлықтай үлкен және ауыр етті. Осы масса оларды тек дизельдік локомотивтер мен кемелерде қолданумен шектеп тастады. Барлығын бір орталық иінді біліктің айналасына жинақтай отырып, EcoMotors компаниясы қарсы поршенді форматты анағұрлым кең ауқымды көліктерде қолдануға жарамды етіп жасады.
Электрлі турбокомпрессор: Екі тактілі сыпыру мәселесін шешу
Барлық екі тактілі қозғалтқыштар сияқты, OPOC да терезелер ашық кезінде цилиндрлерді сыпыруға арналған сыртқы құрылғыны қажет етеді. EcoMotors бұл міндетті турбокомпрессорға жүктеді — бірақ бұл айқын мәселе туғызады: турбокомпрессор жұмысқа кіріспес бұрын шығарылатын газдардың қысым жасауы керек, ал іске қосу кезінде мұндай қысым жоқ.
Шешім — турбокомпрессор білігіне орнатылған кірістірілген электр қозғалтқышы. Бұл мүлдем жаңа идея емес, бірақ EcoMotors компаниясы оны өндіріске бағытталған конструкцияда алғаш қолданғандардың бірі болды. Ол мынадай жұмыс істейді:
- Іске қосу кезінде: Электр қозғалтқышы бортта орналасқан аккумулятор батареясынан энергия алып, турбокомпрессорды айналдырады және қозғалтқыш жұмыс жылдамдығына жеткенге дейін цилиндрлерді сыпыруды қамтамасыз етеді.
- Круиз кезінде: Электр қозғалтқышы сөнеді, турбокомпрессор кәдімгі режимде жұмыс істейді.
- Жоғары жүктемеде: Шығарылатын газ ағыны күшейген кезде, электр қозғалтқышы генератор рөліне ауысып, энергияны өндіріп, аккумуляторды қайта зарядтайды.
Өнімділік мүмкіндіктері және теориялық артықшылықтар
OPOC-тың екі тактілі сәулеті теория жүзінде салыстырмалы төрт тактілі қозғалтқышпен салыстырғанда қуат пен жұмыс көлемінің екі есе жоғары қатынасын қамтамасыз ете алады — дегенмен бұл шегіне іс жүзінде жетілген жоқ. Тағы бір механикалық артықшылық поршень жүрісінен туындайды: қарама-қарсы орналасқан екі поршень жүріс қашықтығын бөліскендіктен, бірдей қозғалтқыш жылдамдығында әр поршень кәдімгі поршеннің жартысы ғана жол жүреді. Бұл тікелей поршень жылдамдығының төмендеуіне және үйкеліс шығынының азаюына әкеледі.
EcoMotors компаниясы сонымен қатар OPOC-тың жану камерасы геометриясы цилиндрлерді аса мұқият сыпыруға мүмкіндік беріп, екі тактілі циклдің тиімділігін одан әрі арттырады деп мәлімдейді.
Петер Хофбауэр: Қозғалтқыш артындағы инженер
OPOC өзінің инженерлік ойларының көп бөлігін EcoMotors компаниясының негізін қалаушысы, төрағасы және бас технологиялық директоры Петер Хофбауэрге парыздар. Хофбауэр жиырма жылдан астам уақыт бойы Volkswagen компаниясында перспективалы қозғалтқыш жасауды басқарды, онда VR6 — VW-дың ықшам 15 градустық тар бұрышты V6 қозғалтқышы сияқты инновациялар үшін жауапты болды. Ол 2008 жылы EcoMotors компаниясын құрардан бірнеше жыл бұрын OPOC сұлбасын ойластыра бастады, ал оның тәжірибесі жобаға айтарлықтай беделділік береді.
Нақты сипаттамалар: EM100 үлгісі
EcoMotors компаниясының флагмандық дизельдік прототипі EM100 шасси динамометрінде 500 сағаттан астам жұмыс жасады — бұл негізгі конструкцияның ойдағыдай жұмыс істейтінін растауға жеткілікті. Дегенмен, мәлімделген өнімділік көрсеткіштеріне келетін болсақ, жағдай күрделірек. Максималды шығыс параметрлерінде EM100 тек шығарылатын газды тазалау жүйесі белсенді болмаған кезде ғана қуат пен момент мақсаттарына жетеді. Осы конфигурацияда EcoMotors оны негізінен әскери қосымшалар үшін ұсынады, онда қуат пен салмақ қатынасы шығарылатын газ нормаларынан маңыздырақ болып табылады.
Жол жүргіш көліктер үшін EcoMotors бірдей қозғалтқыштың бөлек баптамасын мынадай сипаттамалармен ұсынады:
- Қуат: 300 а.к.
- Момент: 746 Н·м
- Отын тиімділігін жақсарту: кәдімгі дизельмен салыстырғанда шамамен 15%
- Шығарылатын газ: бұл конфигурацияда стандартты жол нормаларына сәйкес келеді
15% мәлімделген 45–50% тиімділік көрсеткішімен салыстырғанда аз болып көрінуі мүмкін, бірақ инженерлер пайыздың үлестері үшін үнемі күресетін саланы ескерсек, бұл да елеулі жетістік болып табылады.
Модульдік конструкция: Екі қозғалтқыш, бір жетек жүйесі
OPOC сәулетінің ең тартымды жақтарының бірі — оның модульдік масштабталуы. EcoMotors екі OPOC блогын электронды басқарылатын муфта арқылы жалғасқан төрт цилиндрлі бір жетек жүйесіне жұптастыруды ұсынады. Жүйе мынадай жұмыс істейді:
- Төмен жүктемеде: Тек бір модуль жұмыс істеп, ең тиімді диапазонда жұмыс атқарады.
- Жоғары жүктемеде: Екінші модуль электрондық муфта арқылы үздіксіз іске қосылады.
- Тербеліс: OPOC тума табиғатынан жақсы теңестірілген болғандықтан, тыныштықта тұрған модульдің іске қосылуы минималды шу немесе діріл тудырады.
Бұл тұжырымдамалық тұрғыдан ірі V-тәрізді қозғалтқыштардағы цилиндрлерді ажыратуға ұқсас — бірақ маңызды айырмашылықпен. Кәдімгі цилиндрді ажырату жүйелерінде ажыратылған поршендер жоғары-төмен жылжуды жалғастырып, паразиттік кедергі туғызады. OPOC модульдік жүйесінде жұмыс істемейтін блок толықтай тоқтайды, осылайша бұл шығын мүлдем жойылады. Жұпталған конфигурацияда әр модуль 240 а.к. қуатқа ие болып, жалпы 480 а.к. береді, ал мәлімдеулерге сәйкес отын тиімділігін 45%-ға арттырып, қатаң шығарылатын газ стандарттарына сай болады.
Келесі қадам: EM65 және даму жоспарлары
EcoMotors компаниясы EM100-дің кішірек нұсқасын да жасады: EM65 — 75 а.к. қуаттылықтағы екі цилиндрлі блок, ол флагмандық дизельдік үлгіден жеңіл және ықшам. EM100-ден айырмашылығы, EM65 бензинді қозғалтқыш ретінде жоспарланған, бұл қосымшалардың кең ауқымына есік ашады:
- Жеңіл жүк автомобильдері мен фургондар
- Жеңіл жолаушы автомобильдері
- Гибридті-электрлік көліктер
OPOC әлі де дамып келе жатқан технология болып табылады және EcoMotors компаниясының ең батыл мәлімдемелерінің көпшілігі нақты жағдайда тексерілуі тиіс. Дегенмен, Volkswagen компаниясына жиырма жылын арнаған бас конструктордың тәжірибесі жобаға маңызды беделділік береді. Хофбауэрдің OPOC-тағы жұмысы Porsche компаниясының алғашқы инженерлік философиясын еске түсіретінін де атап өту орынды — бұл Фердинанд Поршенің Volkswagen брендін қалыптастырудағы өз негізгі рөлін ескерсек, орынды параллель.
Бұл аударма. Түпнұсқасын мында оқи аласыз: https://www.drive.ru/technic/4efb337600f11713001e5522.html
Жарияланды Қазан 21, 2021 • 7м оқуға
