Julkaisemme joulunajan lukemiseksi teille joitakin Motouutisten vanhoja juttuja uudelleen. Tämän jutun alkuperäinen julkaisupäivä oli 9.3.2015.
Duke Enginesin takana on uusiseelantilainen insinööri Noel Duke. Yritys ei ole mikään propellihattusetien temmellyskenttä vaan täynnään vakavasti otettavaa insinööri- ja tohtorivoimaa, jotka ovat 17 vuoden ajan kehittäneet moottoria. Patentein suojattu aksiaalimoottori on ehtinyt jo kolmanteen sukupolveen.
Työn alla on V3i-aksiaalimoottori, jonka toimintaperiaate on helpoimmin ymmärrettävissä katsomalla oheinen erittäin selkeä ja avartava video.
Aksiaalimoottoriksi sanotaan moottoria, jonka sylinterit ovat ympyrässä säteittäin pystyssä toisinkuin perinteisessä rivimoottorissa, jossa ne ovat vierekkäin rivissä, ja kampiakselin sytytyskulma on esimerkiksi 90°. Aksiaalimoottorin ongelmana on perinteisesti ollut monimutkainen kampiakselikoneisto, jonka pitäisi välittää mäntien liike eteenpäin.
Jos unohdetaan muut aiemmat aksiaalimoottorit, niin Duke Enginesin moottorissa on viisi sylinteriä ja kolme sytytystulppaa ja näillä varusteilla siinä on yhtä monta työtahtia kuin 6-sylinterisellä moottorilla. Lisäksi se on käytännössä värinätön ja siitä puuttuu kokonaan venttiilikoneisto. Kuten arvata saattaa, kampiakseli ja toimintajärjestys on monimutkainen, mutta looginen, ja palotilat sijaitsevat käytännössä mäntien päissä. Dukella puhutaan 3-ulotteisesta vastarotaatiosta, ja paha on mennä väittämään vastaan.
V3i-moottori on tilavuudeltaan kolmilitrainen, mutta työtahtiensa määrän vuoksi vastaa 3,6 litran moottoria. Optimi sylinterien määrä on ilmeisesti moottoritilavuudesta riippumatta viisi. Tällöin kuusisylinteristä vastaava työrytmiikka hoidetaan kolmen sytytystulpan sekä kolmen polttoaineen syöttö- ja kolmen pakoportin avulla.
Etuja runsain mitoin
Duken aksiaalimoottori painaa tässä vaiheessa noin 20 % vähemmän kuin vastaavalla kuutiotilavuudella varustettu moottori. Lisäksi aksiaalimoottorit ovat kompakteja ja pienikokoisia, jopa 36 % pienempiä kuin perinteiset moottorit, joten sellainen on helppo sijoittaa esimerkiksi moottoripyörän moottoriksi.
Duke Enginesin aksiaalimoottori pako- ja imusarjojejn puolelta.
Yksinkertaista ulkoista rakennetta korostaa venttiilikoneiston täydellinen puuttuminen. Moottori ei myöskään tarvitse erikseen tasapainoakseleita. Koska moottorissa ei ole tulikuumaa pakoventtiiliä, polttoaineen esisyttymisen vaara on perinteistä pienempi. Samoin siinä voi käyttää korkeaa puristussuhdetta, jopa 14:1:een 91-oktaanisella bensiinillä, jolloin polttoaineenkulutus sekä saastepäästöjen määrä pienenee.
Moottorille käy miltei mikä tahansa polttoaine kuten tietenkin bensiini, biopolttoaineet, kerosiini ja dieselöljy. Moottori sopii esimerkiksi moottoripyöriin, autoihin, sotilas- ja merenkulkukäyttöön sekä kevyisiin lentokoneisiin.
Moottorin pieni koko ja yksinkertainen ulkoinen rakenne helpottavat myös sen asentamista eri laitteisiin. Moottorin palo- ja ilman- sekä polttoaineensyöttötapahtumien syöttö- ja poistotiloissa käytetään tiivisteinä samoja menetelmiä ja tuotteita kuin esimerkiksi kaupallisissa Wankel-moottoreissa.
Vääntöä kuin isossa kylässä
Moottorin tuottama vääntö on aksiaalirakenteesta ja esimerkiksi venttiilikoneiston puuttumisesta johtuen täysin ylivoimainen perinteiseen moottoriin verrattuna, vaikka moottori on kohtuullisen varhaisessa kehitysvaiheessa. Myös teho ja polttoaineenkulutus lupaavat hyvää, molemmat ovat jo tällä hetkellä samaa tasoa moderneimpien nelitahtimoottoreiden rinnalla.
Esimerkiksi vuoden 2012 helmikuun kehitysversion testissä vääntö oli 240 Nm - 339 Nm kierroslukuvälillä 2000-4500 rpm. Tämä siis kehitysvaiheessa olevalla ahtimettomalla moottorilla.
Duke Enginesin aksiaalimoottorin toimintaperiaate.
– Tällä hetkellä Duke Engine on tilanteessa, jossa se tarvitsisi kipeästi lisää pääomaa, yhtiön perustajajäsen John Garvey kertoo viestissään. – Olemme suunnittelu- ja kehitysyritys, joka toimittaa moottoriteknologiaa yhteistyökumppaneilleen lisensioitavaksi.
Riittävän investointikykyinen ja yhteistyöhaluinen pääyhteistyökumppani on kuitenkin vielä etsinnän alla.
– Meillä on useita neuvotteluja meneillään, ja kunhan löydämme sopivan kumppanin, moottorit ovat tuotannossa 2-3 vuoden sisällä. Etsimme noin 6 miljoonan Yhdysvaltain dollarin rahoituspottia.
– Teknologian houkuttelevuutta lisää nykytilanteessa myös se, että moottori on varustettavissa myös pakokaasu- tai mekaanisella ahtimella, Garvey vakuuttaa.
Lisätietoja, myös hyvin teknillisiä sellaisia Duke Enginesin kotisivuilta.
Koko moottori.