12 Τεχνολογίες που θα βελτιώσουν την απόδοση των μελλοντικών κινητήρων ΜΕΚ
Τα συστήματα μετάδοσης κίνησης των μελλοντικών αυτοκινήτων, θα αλλάξουν τον τρόπο που μετακινούμαστε.
Για τα περισσότερα από τα 130 χρόνια ζωής τους, οι τροφοδοτούμενες από υδρογονάνθρακες μηχανές εσωτερικής καύσης (Μ.Ε.Κ.) αποτελούσαν το μονοπώλιο στην κίνηση των αυτοκινήτων. Ο ατμός και ο ηλεκτρισμός δεν ήταν ποτέ πραγματικοί ανταγωνιστές τους για μεγάλο διάστημα μετά το τέλος του 20ου αιώνα. Στην πραγματικότητα, ήταν τέτοια η κυριαρχία των Μ.Ε.Κ., που αν προσθέσετε τις πωλήσεις όλων των εναλλακτικών, πάλι θα ισοδυναμούν με ένα μικρό κλάσμα των παγκοσμίων πωλήσεων Μ.Ε.Κ. ενός μόνο έτους. Οι Μ.Ε.Κ. έχουν διατηρήσει την ηγετική τους θέση χάρη στην υψηλή πυκνότητα ισχύος, τον κυβισμό και το χαμηλό κόστος. Για τους λόγους αυτούς, δεν πρόκειται σύντομα να σταματήσουμε να τις βλέπουμε στο προσκήνιο. Όμως, η απτή πραγματικότητα του κόσμου μας σήμερα θα επιφέρει περισσότερες αλλαγές στις ερχόμενες δεκαετίες συγκριτικά με όσες έχουμε δει από τον καιρό που έγινε η μετάβαση από τις άμαξες στο αυτοκίνητο.
1. Ηλεκτρικά συστήματα 48-Volt: Μοτέρ ηλεκτρικών εξαρτημάτων
Η πραγματικότητα της παγκόσμιας επένδυσης σε υποδομές κατασκευής και ανεφοδιασμού αφήνουν εύκολα να εννοηθεί ότι ο κινητήρας εσωτερικής καύσης θα αποτελεί πιθανότατα το κυρίαρχο μέσω κίνησης για μερικές ακόμη δεκαετίες. Μια από τις βασικές τεχνολογίες που θα βοηθήσουν τον κινητήρα εσ. καύσης να γίνει αποδοτικότερος, είναι το ηλεκτρικό σύστημα 48-volt. Οι περισσότεροι σημερινοί κινητήρες δίνουν κίνηση στους εναλλάκτες, τις αντλίες ψύξης, τις αντλίες λαδιού και τους συμπιεστές των συστημάτων κλιματισμού μηχανικά μέσω ιμάντων ή απευθείας, και γενικότερα λειτουργούν συνεχώς. Τα κοινά ηλεκτρικά συστήματα 12-volt των αυτοκινήτων έχουν μέγιστη απόδοση τα 2 έως 3 kW ισχύος, με τη σημερινή ευρέως αναπτυσσόμενη χρήση ηλεκτρονικού ελέγχου του κινητήρα, της μετάδοσης και του αμαξώματος, συν τις ανέσεις και τα χαρακτηριστικά πληροφόρησης και ψυχαγωγίας, να χρησιμοποιούν σχεδόν όλη αυτή την ισχύ. Καθώς προστίθενται όλο και περισσότερα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά, όπως τα ημιαυτόνομα και αυτόνομα συστήματα, απαιτείται περισσότερη ηλεκτρική ισχύς. Αυξάνοντάς την στα 10-kW με τη χρήση γεννητριών 48-volt, θα επιτρέψει σε αυτά τα νέα χαρακτηριστικά και τα μοτέρ των σημερινών μηχανικών εξαρτημάτων να μετατραπούν σε ηλεκτρικά. Αυτό θα έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση των παρασιτικών φορτίων στους κινητήρες και ενδεχομένως θα βελτιώσει την οικονομία καυσίμου σε ποσοστό περίπου 10%. Η εξωπραγματικά σύνθετη Bentley Bentayga και το Audi SQ7 TDI, με τον ηλεκτρικό υπερτροφοδότη (Turbo), διαθέτουν σήμερα ηλεκτρικά υποσυστήματα 48-volt, όμως αναμένεται ότι αυτά θα εξαπλωθούν και στις επικρατούσες κατηγορίες στα επόμενα χρόνια.
2. Ηλεκτρικά συστήματα 48-Volt: «Ήπια υβριδικά»
Οι πρώιμες προσπάθειες στα αποκαλούμενα ήπια υβριδικά συστήματα, ιδιαίτερα από την General Motors, δεν έγιναν αποδεκτές με μεγάλο ενθουσιασμό από το αγοραστικό κοινό. Συνδυάζοντας χαμηλότερης ισχύος μπαταρίες και μικρότερης απόδοσης κινητήρες από αυτούς που τοποθέτησε η Toyota στο Prius, αυτά τα συστήματα κατάφεραν να επιτύχουν πολύ μικρότερο όφελος στην απόδοση κοστίζοντας εξίσου το ίδιο. Οι μηχανικοί περιμένουν τώρα την έλευση των ηλεκτρικών συστημάτων 48-volt για να δημιουργήσουν νέα ήπια υβριδικά συστήματα που θα επιτυγχάνουν το 70% της βελτίωσης συγκριτικά με ένα υβριδικό σαν της Toyota σε ποσοστό μόλις 30% του κόστους. Καθώς αυτά τα πρώιμα ήπια υβριδικά λειτουργούσαν στα 100 έως 170 volt, εξακολουθούσαν να απαιτούν όλα τα επιπλέον χαρακτηριστικά ασφαλείας ενός συστήματος που υπερβαίνει τα 60 volts. Με την ηλεκτρική αρχιτεκτονική των 48-volt, τα νέα ήπια υβριδικά μπορούν να χρησιμοποιούν λεπτότερες καλωδιώσεις και χαμηλότερου κόστους επαφές παρέχοντας ταυτόχρονα ανάκτηση της ενέργειας από την πέδηση, ηλεκτρική ενίσχυση της ισχύος και διευρυμένες δυνατότητες αυτόματης εκκίνησης και διακοπής λειτουργίας του κινητήρα.
3. Σύνθετη απενεργοποίηση κυλίνδρων
Πολλοί κατασκευαστές αυτοκινήτων γνωρίζουν τους κινδύνους του να είσαι πρώτος στο λανσάρισμα στην αγορά μιας τεχνολογίας που δεν είναι στην πραγματικότητα έτοιμη. Για τη χρονιά 1981, η Cadillac παρουσίασε έναν πρωτοποριακό νέο κινητήρα V-8 που μπορούσε αυτόματα να απενεργοποιήσει δύο ή τέσσερις κυλίνδρους. Συνδυασμένος με ψεκασμό καυσίμου και αργά ηλεκτρονικά, ο V-8-6-4 μόνο επιτυχία δεν ήταν. Σήμερα, η χρήση απενεργοποίησης κυλίνδρου είναι κοινό φαινόμενο και ανεπαίσθητη στον οδηγό. Στα επόμενα χρόνια, πρόσθετοι αισθητήρες και εκλεπτυσμένοι αλγόριθμοι ελέγχου θα επιτρέψουν αυξητικά στους κινητήρες να λειτουργούν για το μεγαλύτερο διάστημα με λιγότερους από τον πλήρη αριθμό των κυλίνδρων τους. Μέχρι το τέλος της δεκαετίας, η GM και Delphi, με τεχνολογία δανεισμένη από την Tula Technology, αναμένεται να διαθέτουν κινητήρες V-8 οι οποίοι θα έχουν βελτιωμένα συστήματα απενεργοποίησης κυλίνδρων – αφήνοντας σε λειτουργία μέχρι και έως 2 κυλίνδρους σε περιπτώσεις μικρού φόρτου – και το ποιοι κύλινδροι θα απενεργοποιούνται θα είναι μια συνεχής μεταβλητή, εξαρτημένη από τις συνθήκες λειτουργίας. Σύμφωνα με την GM, αυτό θα μπορούσε να μειώσει την κατανάλωση καυσίμου έως και 15%.
4. Υβριδικά plug-in με κυψέλες καυσίμου (Fuel-Cell Plug-In Hybrids)
Η τεχνολογία κυψελών καυσίμου υδρογόνου εικάζεται ότι απέχει δέκα χρόνια, τα τελευταία 20 χρόνια. Με την πρόσφατη παρουσίαση των Toyota Mirai και Honda Clarity αργότερα μέσα στο έτος, συν το Hyundai Tucson Fuel Cell για ενοικίαση σε κατοίκους στην California, ίσως τελικά το ηλεκτρικό αυτοκίνητο με καύσιμα υδρογόνου είναι προ των πυλών. Για την ώρα, οι κυψέλες καυσίμου παραμένουν ακριβές, και οι υποδομές ανεφοδιασμού είναι ακόμη διάσπαρτες. Μια πιθανή λύση σε αυτό το πρόβλημα προτάθηκε από την Ford σχεδόν μια δεκαετία πριν στο πρωτότυπο της εταιρείας, το Airstream, το οποίο χρησιμοποιούσε διάταξη υβριδικής φόρτισης ώστε να προσπαθήσει να επιτύχει καλύτερη κατανομή του κόστους και της χρηστικότητας. Το ακολούθησε ένα άλλο πρωτότυπο της μονάδας κίνησης τοποθετημένης σε ένα μοντέλο Edge crossover. Η ουσία όμως είναι αυτή: οι κυψέλες καυσίμου λειτουργούν αποδοτικότερα όταν παράγουν συνεχή ροή ισχύος. Χρειάζονται μία μπαταρία ή έναν πυκνωτή για να αποθηκεύουν και να διαχειρίζονται την αναπόφευκτη κυμαινόμενη ανάγκη σε ισχύ της οδήγησης σε πραγματικές συνθήκες. Χρησιμοποιώντας τις κυψέλες καυσίμου για την αύξηση της αυτονομίας θα μπορούσε να επιτευχθεί μεγαλύτερη συνολικά απόδοση με μηδενικές εκπομπές ρύπων (σαν σύλληψη είναι κάτι παρόμοιο με το Chevrolet Volt, αντικαθιστώντας με μια κυψέλη καυσίμου τον βενζινοκινητήρα του Volt). Παρά το ότι η Ford έφτιαξε μόνο ένα Edge σαν όχημα επίδειξης, η Mercedes-Benz ανακοίνωσε πρόσφατα ότι θα ξεκινήσει την παραγωγή μιας υβριδικής έκδοσης με κυψέλες καυσίμου της GLC crossover, την GLC F-Cell, το 2017.
5. Προσαρμόσιμες δεξαμενές αποθήκευσης υδρογόνου
Πέρα από το κόστος μιας συστοιχίας κυψελών καυσίμου και την έλλειψη υποδομών ανεφοδιασμού, το άλλο μείζον θέμα με αυτή την εναλλακτική των τροφοδοτούμενων από μπαταρίες αυτοκινήτων, είναι η αποθήκευση του υδρογόνου. Μέχρι σήμερα, τα οχήματα που τροφοδοτούνται με κυψέλες καυσίμου, έχουν αποθηκευμένο αέριο υδρογόνο σε ογκώδεις τυλιγμένους με ανθρακονήματα κυλίνδρους σε πιέσεις έως και 10,000 psi. Για αρκετά χρόνια το τμήμα του αμερικανικού υπουργείου Προηγμένων Ερευνών Ενέργειας (ARPA-E) χρηματοδοτούσε μια ποικιλία ερευνητικών έργων για την ανάπτυξη σύμφωνων συστημάτων αποθήκευσης συμπιεσμένου φυσικού αερίου. Ένα ιδιαίτερα ανάλογο σύστημα θα μπορούσε να προσαρμοστεί στην αποθήκευση του υδρογόνου. Το κεντρικό σύστημα αποθήκευσης που αναπτύχθηκε από την εταιρεία Volute με έδρα το San Francisco αποτελείται από μια σειρά ουσιαστικά μικρών κυλίνδρων αερίου συνδεδεμένων μεταξύ τους σε σειρά και τυλιγμένων εμπρός και πίσω ο ένας επάνω στον άλλο. Μια διάταξη όπως αυτή παρέχει ακόμη μεγαλύτερη ευελιξία στην κατανομή του χώρου αποθήκευσης σε σύγκριση με έναν ή δύο μεγάλους κυλίνδρους, κάτι που τους κάνει δύσχρηστους σε μικρότερα αυτοκίνητα και ακανόνιστους χώρους.
6. Μπαταρίες σιλικονούχων ανοδίων
Το ηλεκτρικό αυτοκίνητο με μπαταρίες είναι σχεδόν όσο παλιό και το ίδιο το αυτοκίνητο σαν ιδέα. Δυστυχώς, ακόμη και με τις προόδους που έχουν γίνει τις πρόσφατες δεκαετίες στις ηλεκτροχημικές μπαταρίες, η πυκνότητα ενέργειάς τους ωχριά σε σύγκρισή με τα υγρά καύσιμα. Η 435 κιλών, απόδοσης 60.0-kWh μπαταρία του επερχόμενου Chevrolet Bolt EV περιέχει την ίδια ενέργεια με περίπου 7 λίτρα βενζίνης, αφού ένα λίτρο βενζίνης περιέχει περίπου 9 kWh ενέργειας. Οι μηχανικοί και οι επιστήμονες όμως δεν έχουν εγκαταλείψει τις προσπάθειες, και υπάρχουν κάποιες πολλά υποσχόμενες τεχνολογίες στον ορίζοντα, στις οποίες περιλαμβάνονται και μπαταρίες με ανόδια σιλικόνης. Η σιλικόνη μπορεί να απορροφήσει πολύ περισσότερα ηλεκτρόνια επιτυγχάνοντας μεγαλύτερη πυκνότητα ενέργειας από τις υπάρχουσες χημικές ενώσεις που αποτελούνται κυρίως από νικέλιο, μαγγάνιο και κοβάλτιο. Δυστυχώς, η απορρόφηση όλων αυτών των φορτισμένων σωματιδίων δημιουργεί «φούσκωμα» στα ηλεκτρόδια, έτσι τα ανόδια καθαρής σιλικόνης δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε μπαταρίες αυτοκινήτων. Παρόλα αυτά, εταιρείες όπως η Nissan αναπτύσσουν μίγματα σιλικόνης που θα μπορούσαν να αυξήσουν την χωρητικότητα σε ποσοστό 10 έως 40 τοις εκατό μέσα στα επόμενα πέντε με δέκα χρόνια.
7. Κινητήρες χωρίς εκκεντροφόρο άξονα
Για την μετατροπή της θερμικής ενέργειας σε μηχανικό έργο, ένας μηχανισμός πρέπει να τροφοδοτεί αποτελεσματικά με αέρα (ειδικότερα οξυγόνο) και καύσιμο τους κυλίνδρους και να εξάγει τα καυσαέρια. Όμως, ο βέλτιστος χρονισμός ανοίγματος και κλεισίματος των βαλβίδων εισαγωγής και εξαγωγής ποικίλει ανάλογα με την ταχύτητα και το φορτίο του κινητήρα. Οι σύγχρονες τεχνολογίες μεταβλητού ανοίγματος και χρονισμού των βαλβίδων έχουν κάνει θαύματα στην επίτευξη της βέλτιστης ροής, υπάρχουν όμως όρια στο πόσα μπορεί κανείς να καταφέρει με τον κλασσικό εκκεντροφόρο, και είναι δύσκολο να μεταβάλεις τον χρονισμό ανεξάρτητα στους κυλίνδρους. Ιδανικά, κάθε βαλβίδα θα την διαχειρίζεται ο δικός της ενεργοποιητής, ιδανικά χρονισμένος για ότι συμβαίνει στον συγκεκριμένο κύλινδρο σε αυτή τη θέση του εκκεντροφόρου άξονα. Παρά το ότι ηλεκτρομηχανικά και υδραυλικά σωληνοειδή έχουν χρησιμοποιηθεί σε εργαστηριακές έρευνες για την εξομοίωση διαφόρων προφίλ εκκεντροφόρων προτού αυτοί κατασκευαστούν, αυτά κατανάλωναν υπερβολικά πολύ ισχύ ώστε να κρίνονται ευεργετικά στην παραγωγή, για να μην αναφέρουμε ότι ήταν και θορυβώδη κατά τη λειτουργία. Η μετάβαση στα ηλεκτρικά συστήματα 48-volt και στους μικρότερους κινητήρες με λιγότερους κυλίνδρους και βαλβίδες μπορούν να μετατρέψουν σε πραγματικότητα την ύπαρξη κινητήρων χωρίς εκκεντροφόρο άξονα στα επόμενα χρόνια. Η Lotus Engineering παρουσίασε πρώτη έναν κινητήρα χωρίς εκκεντροφόρο άξονα στα τέλη του 1980 και η εταιρεία κατασκευής supercar Koenigsegg, στις αρχές του 2016 είχε να επιδείξει το πρωτότυπο του κινητήρα της χωρίς βαλβίδες (FreeValve). Θα εξετάσουμε αναλυτικά το θέμα σε επόμενο άρθρο.
8. Υβδριδικά Plug-In με τουρμπίνα
Οι μπαταρίες είναι ένα πολύ υποσχόμενο μέσο για την μετατροπή των αυτοκινήτων και των μικρών φορτηγών σε ηλεκτρικά, όμως οι μπαταρίες είναι πολύ ογκώδεις για να είναι και πρακτικές. Για τα μεγαλύτερων φορτίων οχήματα όπως τα απορριμματοφόρα και τα ρυμουλκούμενα, οι μπαταρίες καταλαμβάνουν πολύ χώρο φόρτωσης και ο χρόνος φόρτισής τους είναι πολύ μεγάλος για να χρησιμοποιούνται μόνες τους. Η εταιρεία Wrightspeed, του Ian Wright, ενός από τα πρώτα μέλη της ομάδας της Tesla, έχει επινοήσει μια υβριδική plug-in μονάδα κίνησης για μεγάλα ρυμουλκούμενα που περιέχει αρκετές μπαταρίες για απόσταση περίπου 50 χιλιόμετρα ανά φόρτιση και μια τουρμπίνα που τροφοδοτεί μια γεννήτρια παράτασης της εμβέλειας. Ένα παρόμοιο σύστημα διαθέτει η εταιρεία Nikola Motors, σχεδιασμένο να λειτουργεί με συμπιεσμένο φυσικό αέριο. Το ενδιαφέρον με τις τουρμπίνες είναι ότι μπορούν να λειτουργήσουν με οποιοδήποτε καύσιμο μπορεί να τις τροφοδοτήσει, και είναι ιδιαίτερα αποδοτικές όταν λειτουργούν σε συνεχές υψηλό φορτίο, επιτρέποντας στην μπαταρία να διαχειρίζεται την επιτάχυνση και να ανακτά την ενέργεια από το φρενάρισμα.
Ο υπερσυμπιεστής είναι άλλο ένα κλασσικό παράδειγμα της τεχνολογίας των κινητήρων που έχει αναζωογονηθεί τα πρόσφατα χρόνια, χάρη στα ηλεκτρονικά συστήματα ελέγχου και στον υψηλής πίεσης άμεσο ψεκασμό καυσίμου. Παρά τα πλεονεκτήματα στο σχεδιασμό και τον έλεγχο, οι βασικοί κανόνες της φυσικής υποδεικνύουν ότι τα τούρμπο που λειτουργούν με τα καυσαέρια θα έχουν πάντα κάποια υστέρηση στην απόκριση, και οι σωληνώσεις στον χώρο του κινητήρα είναι επίσης ένας παράγοντας που περιπλέκει τα πράγματα. Όμως, η αντικατάσταση της τουρμπίνας καυσαερίων με ένα ηλεκτρικό μοτέρ είναι το επόμενο βήμα για τη δημιουργία μικρότερων σε όγκο κινητήρων. Η απόκριση ενός ηλεκτρικά κινούμενου συμπιεστή μπορεί να είναι σχεδόν στιγμιαία, επειδή η μπαταρία μπορεί να τον περιστρέψει εκμηδενίζοντας την υστέρηση στην απόκριση (Turbo lug). Με έναν ηλεκτρικό υπερσυμπιεστή, ένας κινητήρας με σύστημα απενεργοποίησης των κυλίνδρων μπορεί να διατηρεί σε λειτουργία λιγότερους κυλίνδρους, ενώ παράλληλα μεγαλύτερη ποσότητα αέρα διοχετεύεται σε όσους παραμένουν σε λειτουργία ώστε να παρέχεται η απαιτούμενη ροπή για την κίνηση σε ανηφόρα. Όταν ένα όχημα κινείται σε κατηφορικούς δρόμους, η ροή του αέρα από τον συμπιεστή μπορεί να κινεί το μοτέρ, το οποίο με τη σειρά του θα στέλνει ενέργεια πίσω στην μπαταρία. Το Audi SQ7 TDI είναι το πρώτο αυτοκίνητο παραγωγής με ηλεκτρικό υπερσυμπιεστή, και περιμένουμε να ακολουθήσουν και άλλα.
10. Μπαταρίες στερεάς κατάστασης (solid-state)
Η ηλεκτροχημική μπαταρία εξακολουθεί να είναι μια πηγή αποθήκευσης ενέργειας για τα ηλεκτρικά οχήματα που δημιουργεί προβληματισμούς, χάρη στην επίμονα μικρή πυκνότητα ενέργειας. Σημαντική πρόοδος έχει γίνει σε κάθε άλμα στη χημεία από τις μπαταρίες οξέος μολύβδου, στις μπαταρίες υδριδίου μετάλλου νικελίου μέχρι τις ιόντων λιθίου. Παρόλα αυτά, όπως αναφέραμε ήδη, μια μπαταρία τελευταίας τεχνολογίας ιόντων λιθίου απόδοσης 60.0-kWh με βάρος σχεδόν 435 κιλά έχει την ίδια χωρητικότητα σε ενέργεια με μόλις 7 λίτρα βενζίνης. Ένας από τους περιοριστικούς παράγοντες στην απόδοση των μπαταριών είναι ο υγρός ή σε μορφή τζελ ηλεκτρολύτης που βρίσκεται ανάμεσα στα ηλεκτρόδια. Δεν είναι ο καλύτερος αγωγός του ηλεκτρισμού και αν τα ηλεκτρόδια βραχυκυκλώσουν, ο ηλεκτρολύτης μπορεί να είναι πολύ εύφλεκτος. Καλωσορίστε λοιπόν τις μπαταρίες στερεάς κατάστασης, με ένα κρυσταλλικό ηλεκτρολυτικό υλικό που αφήνει τα ηλεκτρόνια να διέρχονται ταχύτερα και δεν μειώνεται η απόδοσή του. Αυτές οι μπαταρίες θα μπορούσαν να διαρκούν περισσότερο με μεγαλύτερη πυκνότητα και σε μικρότερο κόστος. Ή τουλάχιστον υπάρχει αυτό το ενδεχόμενο, μόλις οι ερευνητές από τις Sakti3, Samsung, Google, και άλλες εταιρείες καταφέρουν να βρούνε τρόπο να κατασκευάσουν περισσότερες από μια κυψέλες κάθε φορά.
11. Ομογενές Αυταναφλεγόμενο μίγμα (Ανάφλεξη Συμπίεσης Ομογενοποιημένης πλήρωσης – Homogeneous Charge Compression Ignition-HCCI)
Στην προσπάθεια για την επίτευξη βελτιωμένης απόδοσης και μείωσης των εκπομπών ρύπων, οι ερευνητές έχουν προσπαθήσει να αναπτύξουν νέες στρατηγικές ανάφλεξης που συνδυάζουν τα καλύτερα χαρακτηριστικά των λειτουργιών του βενζινοκινητήρα (κύκλος Otto) και του πετρελαιοκινητήρα (κύκλος diesel). Η τεχνολογία αυτή ονομάζεται αυτανάφλεξη ομογενοποιημένου μίγματος. Ένας κινητήρας με λειτουργία HCCI θα τροφοδοτούνταν με βενζίνη και όπως στους κινητήρες πετρελαίου, η ανάφλεξη του καυσίμου θα γινόταν χωρίς τη χρήση μπουζί, αλλά με τη θερμότητα που αναπτύσσεται από τη συμπίεση του εισερχόμενου αέρα. Οι κινητήρες με λειτουργία HCCI θα μπορούν να βελτιώσουν την οικονομία καυσίμου κατά 15% ή και περισσότερο χωρίς τις σύνθετες και ακριβές λύσεις μετεπεξεργασίας των καυσαερίων που απαιτούν οι κινητήρες πετρελαίου. Όταν κατασκευαστές αυτοκινήτων όπως οι General Motors και Daimler, παρουσίαζαν κινητήρες HCCI στα τέλη του 2000, προέβλεπαν ότι αυτού του τύπου οι κινητήρες θα μπορούσαν να είναι διαθέσιμοι περίπου την χρονική περίοδο που διανύουμε. Αν και οι εργασίες και έρευνες συνεχίζονται, η τεχνολογία αυτή παραμένει αρκετά χρόνια μακριά.
12. Μεταβλητή αναλογία συμπίεσης
Όταν απαιτείται η μέγιστη ροπή από έναν κινητήρα, μια υψηλότερη αναλογία συμπίεσης μπορεί να είναι η απλή απάντηση. Δυστυχώς, η μέγιστη απόδοση σπάνια είναι απαιτούμενη και όταν ένα όχημα λειτουργεί κάτω από μικρότερα φορτία, η υψηλή συμπίεση μειώνει την αποδοτικότητα. Καθώς τα σύγχρονα ηλεκτρονικά συστήματα ελέγχου έχουν επιτρέψει την συνεχή ρύθμιση άλλων παραμέτρων, οι αναλογίες συμπίεσης μπορούν επίσης να ρυθμιστούν σύμφωνα με τις κυμαινόμενες συνθήκες λειτουργίας του κινητήρα. Πρώιμες εργαστηριακές μελέτες σε μεταβλητές αναλογίες συμπίεσης χρησιμοποιούσαν σύνθετα μηχανικά συστήματα για τη ρύθμιση της κίνησης των εμβόλων σε σχέση με τον εκκεντροφόρο. Αυτή η προσέγγιση πρόσθετε επιπλέον βάρος και τριβές, που αντιστάθμιζε κάποια από τα πλεονεκτήματα. Το επεκτεινόμενο εύρος λειτουργίας των μεταβλητής φάσης εκκεντροφόρων και χρονισμού βαλβίδων επέτρεψε την επίτευξη μεταβλητής αναλογίας συμπίεσης διατηρώντας την βαλβίδα εισαγωγής σε ανοικτή θέση για περισσότερο χρόνο (ώστε να μειωθεί η αποτελεσματική αναλογία συμπίεσης) – αυτό είναι γνωστό και σαν κύκλος Atkinson που χρησιμοποιεί πχ. στους κινητήρες της η Toyota – ή κλείνοντάς την νωρίτερα (για την αύξηση της αναλογίας) κατά τη διάρκεια του κύκλου συμπίεσης. Εάν οι κινητήρες χωρίς εκκεντροφόρους γίνουν πραγματικότητα, οι ρυθμίσεις θα μπορούσαν να γίνουν ακόμη και σε επίπεδο μεμονωμένων κυλίνδρων.
 |
Η τεχνολογία μας επιφυλάσσει πολλές εκπλήξεις και το μόνο που μπορούμε να κάνουμε είναι να την παρακολουθούμε καθώς αυτή εξελίσσεται και εφαρμόζεται στην πράξη. Μείνετε μαζί μας συντονισμένοι, μείνετε με την 50 χρόνων τεχνική εφημερίδα που εκδίδει τα τελευταία 16 χρόνια το Ινστιτούτο ΙΔΕΕΑ. |
