Када су милијардер Бил Гејтс и Khosla Ventures одлучили да улажу милионе у EcoMotors — компанију која пројектује моторе са наспрамним клиповима — свет аутомобилске индустрије обратио је пажњу. Мотори са наспрамним клиповима имају дугу и богату историју, али су углавном остали одсутни из друмског саобраћаја. EcoMotors је поставио циљ да то промени свежим приступом овој занемареној технологији.
Шта је OPOC мотор?
EcoMotors је свом мотору дао назив OPOC — скраћеница од Opposed Piston Opposed Cylinder (наспрамни клипови, наспрамни цилиндри). Конструкција садржи два цилиндра, а у сваком се налазе два клипа окренута један ка другом. Иако је OPOC архитектура компатибилна са бензинским моторима (укључујући варијанте на алкохол), EcoMotors се примарно усредсредио на дизел примене.
Kako функционише OPOC мотор
OPOC мотор ради на двотактном циклусу, што значи да наспрамни клипови у сваком цилиндру завршавају радни ход у једној револуцији радилице. Када се клипови крећу ка мртвим тачкама, откривају отворе у зидовима цилиндра — један клип контролише усисавање, а други издувавање. Временско подешавање отвора пажљиво је измакнуто тако да се издувни отвор отвара незнатно раније и затвара раније од усисног, што је неопходно за ефикасну измену гасова.
Елиминација глава цилиндара, вентила и припадајуће механике за њихово управљање донела је значајне уштеде. Према тврдњама компаније EcoMotors, у поређењу са конвенционалним дизел мотором еквивалентне снаге, OPOC пружа:
- 50% смањење губитака услед трења
- 50% нижу потрошњу уља
- 50% мање укупних компоненти
- 30–50% смањење масе
- 2–4 пута мање просторно заузимање под хаубом
Кључна иновација: Јединствена централна радилица
Оно што OPOC издваја од ранијих конструкција са наспрамним клиповима јесте употреба јединствене централне радилице. Претходне верзије захтевале су две радилице — поједну на сваком крају мотора — чинећи их знатно крупнијим и тежим. Та габаритност ограничила је старије конструкције на дизел локомотиве и бродове. Концентрисањем свега oko једне централне радилице, EcoMotors је учинио конфигурацију са наспрамним клиповима применљивом за знатно шири опсег возила.
Електрични турбопуњач: Решење проблема проветравања двотактног мотора
Kao и сви двотактни мотори, OPOC захтева спољни уређај за проветравање цилиндара када су отвори отворени. EcoMotors је ту улогу доделио турбопуњачу — али то уводи очигледан проблем: турбопуњач је бескористан при покретању, пре него што издувни гасови изграде притисак.
Решење је интегрисани електромотор уграђен на осовину турбопуњача. То није потпуно нов концепт, али је EcoMotors био међу првима да га примени у конструкцији оријентисаној ка производњи. Ево kako то функционише:
- При покретању: Електромотор се напаја из уграђеног пакета батерија и окреће турбопуњач, обезбеђујући проветравање цилиндара пре него што мотор достигне радну брзину.
- При крстарењу: Електромотор се искључује, а турбопуњач ради на конвенционалан начин.
- При великом оптерећењу: Када је проток издувних гасова јак, електромотор мења улогу и делује као генератор, рекуперирајући енергију и пунећи батерију.
Перформансни потенцијал и теоријске предности
Двотактна архитектура OPOC-а теоретски је способна да обезбеди двоструко већи однос снаге и запремине у поређењу са упоредивим четворотактним мотором — иако овај максимум није достигнут у пракси. Још једна механичка предност произлази из хода клипа: будући да два наспрамна клипа деле раздаљину хода, сваки клип мора да пређе само половину пута конвенционалног клипа при истој брзини мотора. То се директно одражава на нижу брзину клипова и смањене губитке трења.
EcoMotors такође тврди да геометрија коморе за сагоревање OPOC-а омогућава изузетно темељно проветравање цилиндара, додатно максимизирајући ефикасност двотактног циклуса.
Питер Хофбауер: Инжењер иза мотора
OPOC много дугује генијалности Питера Хофбауера, оснивача, председника и техничког директора компаније EcoMotors. Хофбауер је провео преко две деценије водећи развој напредних мотора у компанији Volkswagen, где је био одговоран за иновације укључујући VR6 — Volkswagenов компактни V6 мотор уског угла од 15 степени. Неколико година пре него што је 2008. основао EcoMotors, почео је да концептуализује OPOC конфигурацију, а његово искуство пружа значајан кредибилитет пројекту.
Реалне спецификације: Модел EM100
Главни дизел прототип компаније EcoMotors, EM100, акумулирао је преко 500 сати на шасијском динамометру — довољно да потврди да основна конструкција функционише како је замишљено. Међутим, слика је нијансиранија када је реч о декларисаним перформансама. На максималним поставкама излазне снаге, EM100 испуњава циљеве снаге и обртног момента само без активних контрола емисије. У тој конфигурацији, EcoMotors га примарно нуди за војне примене, где однос снаге и масе има предност над усклађеношћу са прописима о издувним гасовима.
За цивилна путна возила, EcoMotors нуди другачије подешену верзију истог мотора са следећим спецификацијама:
- Снага: 300 КС
- Обртни момент: 746 Нм
- Побољшање потрошње горива: ~15% у односу на конвенционални дизел
- Емисија: Усклађена са стандардним прописима за путна возила у овој конфигурацији
Иако 15% може изгледати скромно у поређењу са насловном тврдњом о 45–50% ефикасности, то и даље представља знатан добитак у индустрији где инжењери рутински воде борбу за делиће процента.
Модуларна конструкција: Два мотора, један погонски склоп
Један од најзанимљивијих аспеката OPOC архитектуре јесте њена модуларна скалабилност. EcoMotors предлаже спајање два OPOC блока у јединствени четвороцилиндарски погонски склоп повезан електронски контролисаном спојницом. Систем функционише на следећи начин:
- При малом оптерећењу: Ради само један модул, у свом најефикаснијем опсегу.
- При великом оптерећењу: Други модул се беспрекорно укључује путем електронске спојнице.
- Вибрације: Будући да је OPOC инхерентно добро уравнотежен, реактивација мировног модула производи минималну буку или нелагодност.
Ово је концептуално слично деактивацији цилиндара у великим V-моторима — али са кључном разликом. У конвенционалним системима за искључивање цилиндара, деактивирани клипови настављају да се крећу горе-доле, генеришући паразитски отпор. У модуларном OPOC склопу, неактивна јединица потпуно престаје, у потпуности елиминишући тај губитак. У упареној конфигурацији, сваки модул је оцењен на 240 КС, дајући комбиновану снагу од 480 КС, уз наводно постизање максималног 45% побољшања потрошње горива и усклађеност са строгим стандардима издувних емисија.
Шта следи: EM65 и планови ширења
EcoMotors је такође осмислио мањег сродника EM100: EM65, двоцилиндарску јединицу снаге 75 КС, лакшу и компактнију од главног дизел модела. За разлику од EM100, EM65 је планиран као мотор на бензин, отварајући врата ширем опсегу примена:
- Лаки камиони и комбија
- Путнички аутомобили
- Хибридно-електрична возила
OPOC је још увек технологија у развоју, и многе од најсмелијих тврдњи компаније EcoMotors тек треба да буду потврђене у реалним условима. Ипак, порекло његовог главног пројектанта — човека који је Volkswagenu посветио две деценије — пружа значајан кредибилитет. Вреди такође напоменути да Хофбауеров рад на OPOC-у одражава рану Porscheову инжењерску филозофију, прикладан одјек с обзиром на темељну улогу коју је Фердинанд Порше одиграо у изградњи бренда Volkswagen.
Ово је превод. Оригинал можете прочитати овде: https://www.drive.ru/technic/4efb337600f11713001e5522.html
Објављено октобар 21, 2021 • 6m за читање
