Yhdysvaltain energiaministeriö on myöntänyt 9 miljoonaa dollaria kolme vuotta kestävän tutkimushankkeen rahoittamiseen, ja lisäksi tutkimuslaitokset itse rahoittavat tutkimusta 4 miljoonalla dollarilla. Yhteensä rahoitusta on siis käytettävissä 11,5 miljoonan euroa.
Uusi moottori yhdistää kaksi lupaavaa teknologiaa: polttoaineen puristussytytyksen ja vastakkaiset männät, ja tavoitteena on "supermoottori", joka voi perustavanlaatuisesti muuttaa tavan, miten keveän liikenteen polttomoottorit toimivat.
– Perinteiset sähkökipinällä sytetttävät moottorit ovat parantuneet niin dramaattisesti viimeisen muutaman vuosikymmenen aikana, että niiden tehokkuuteen on vaikea saada aikaan suuria parannuksia, toteaa Argonnen tutkimusjohtaja Steve Ciatti. – Tarvitaan todellinen pelin muuttaja, jotta päästään suuriin kaksinumeroisiin lukuihin tehon parantamisessa, ja me uskomme, että tämä moottori pystyy siihen.
Puristussytytys kaksitahtisyklissä
Uusi moottori yhdistää kaksi parasta ominaisuutta, mitä bensiini- ja puristussytytyksellä toimivilla moottoreilla sekä Achates Powerin hiomalla innovatiivisella mäntäarkkitehtuurilla voidaan saavuttaa. Siinä kaksi mäntää liikkuu vastakkain edestakaisin samassa sylinteriputkessa, kuten jutun aloituskuva osoittaa.
Samalla kun mäntien päät liikkuvat lähemmäs toisiaan, ne puristavat ilman ja bensiinin seoksen kasaan niin äärimmäisellä paineella, että seos syttyy itsestään ilman sytytystulppien käyttöä kuten dieseleissä.
Kun mäntien liike muuttuu vastakkaisekseti, sylinteriin koneistetut pakoaukot poistavat palokaasut ja samalla puhdasta ilmaa tulee sisään. Silloin männät lähtevät liikkumaan taas vastakkain puristumaan ja sytyttämään polttoaine-ilmaseoksen kaksitahtisyklissä.
Design eliminoi sylinterikannet, jotka ovat perinteisen moottorin heikkous lämmön haihtumisineen sekä monimutkaisine mekaanisine osineen. Samalla se mahdollistaa sen, että moottori toimii dieselinkaltaisella tehokkuudella ja voimalla samalla säilyttäen bensiinin päästöhyödyt.
Puolet enemmän tehoa
Achates Powerin tekemän analyysin mukaan uusi moottori on 50 % tehokkaampi verrattuna pienikokoiseen turboahdettuun suoraruiskubensiinipolttomoottoriin. Samalla se vähentää voimansiirtojärjestelmän kustannuksia.
Uudentyyppisen moottorin luominen vaatii kaikkien kolmen yrityksen yhteisen osaamisen. Argonne on erikoistunut tieteelliseen tutkimukseen ja suunnitteluun, Achates Power moottorin rakenteeseen ja Delphi taas polttoaineruiskutukseen ja suoraruiskutetun bensiinin puristussytytykseen.
Moottorin suunnittelussa hyödynnetään monimutkaisten virtausdynamiikkojen sekä palamisrekation mallintamista ja simulointia, jotka hoitaa Argonnen Virtual Engine Research Institute and Fuels Initiative (VERIFI). Käyttämällä suuritehoisia tietokoneita polttoaineen ja ilman liikkeiden ja virtausten mallintamiseen sylintereissä, VERIFI:n tiimi pystyy optimoimaan moottorin suunnittelun. Laskennan ja mallien käyttö tehostaa suunnittelua ja nopeuttaa kehitysprosessia.
Lyhyempi kehitysaika ja tehokkuuden maksimointi, jotka saadaan kokeellisen tutkimuksen kautta, ovat kriittisiä laajaan kaupalliseen käyttöön adoptoitavan moottorin menestyksen takaamiseksi.
Asiasta lisää ANL:n sivuilla.
Kuten jutun aloituskuvan piirroskuvassa näkyy, moottorin heikkous tehon osalta saattaa olla siinä, että se vaatii kaksi kampiakselia, mikä monimutkaistaa rakennetta ja tekee siitä isokokoisemman. Toisaalta kannen ja venttiilimekanismien sekä nokka-akseleiden puuttuminen säästävät tilaa ja mekaanisia osia.