Cum funcționează motorul Graal

Motorul Graal. Vezi mai multe poze cu motoare. Amabilitate Grail Engine Technologies

Ce se întâmplă dacă ți s-ar fi spus că într-o zi, mașina ta ar putea avea sub capota un motor cu un cilindru care are 100 de cai putere, are 100 de mile pe galon (42,5 kilometri pe litru) și poate funcționa cu orice tip de combustibil.?

Probabil este că, probabil, ați crede că este ceva dintr-un film de science-fiction sau că este un fel de concept îndepărtat care este încă decenii departe de realitate.

Nu este așa, potrivit Matthew Riley, CEO și om de știință de cercetare la Grail Engine Technologies, bazat pe Kansas. El spune că compania sa în doi timpi Grail Engine ar putea fi în mașinile consumatorilor în termen de doi până la cinci ani. În februarie 2012, după trei ani de dezvoltare, compania și-a stabilit primul prototip de funcționare, iar marile companii auto ca Honda și Ford au arătat deja interes.

Riley spune că motorul Graal ar putea fi construit cu 50 la sută mai ieftin, în timp ce se mândrește cu o economie de combustibil cu 30% mai bună față de motoarele actuale și că este flexibil cu ce combustibil funcționează. Are o mare varietate de aplicații posibile, a spus el. De asemenea, nu are probleme de poluare și fiabilitate observate în majoritatea celorlalte motoare în doi timpi.

„Va schimba modul în care funcționează lucrurile”, a spus Riley, un om de știință cu mai mult de 20 de ani de experiență în dezvoltarea motoarelor experimentale. "Ideea vine de la gândul că trebuie să existe o modalitate mai bună de a face în doi timpi pentru că sunt mai performanți."

Ce face motorul Graal atât de uimitor? Destul de interesant, nu se bazează pe o singură tehnologie avansată pentru a finaliza treaba. Motorul preia o varietate de tehnologii actuale, de ultimă generație și le pune pe toate într-un singur pachet. „Este toată tehnologia dovedită care a fost folosită în trecut”, a spus Riley.

În esență, este un motor în doi timpi foarte înalt, care folosește inducție forțată, injecție directă și alte tehnologii pentru o putere și eficiență impresionante. Este, de asemenea, un pionier în ceea ce compania numește "aprindere prin compresie încărcată semi-omogenă". Vom acoperi ceea ce înseamnă toate acestea puțin.

În acest articol, vom afla totul despre cum funcționează Graal Engine și vom explora cum ar putea fi folosit în viitorul apropiat.

cuprins

1. Cele elementare
2. Proiectarea motorului de graal
3. Funcții ale motorului de graal
4. Beneficiile motoarelor de graal
5. Aplicații pentru motorul de graal
6. Nota autorului

Înainte de a afla despre motorul Graal, să definim mai întâi câteva dintre conceptele din spatele său, astfel încât să putem înțelege pe deplin cum funcționează.

Motor în doi timpi: Spre deosebire de majoritatea motoarelor moderne pentru mașini și motociclete, Graal Engine este un motor în doi timpi. În vehicule, este mai frecvent să găsești motoare în patru timpi. Iată ce înseamnă asta: pe un motor în patru timpi, există patru faze până la procesul de ardere internă care determină mișcarea unui vehicul - aportul de aer și combustibil, compresia acelor ingrediente, aprinderea aerului și a combustibilului care forțează pistonul în jos și eliberarea gazelor de evacuare.

Cu toate acestea, un motor în doi timpi finalizează același proces în doar doi pași. Etapele de admisie și evacuare sunt combinate împreună, la fel ca etapele de compresie și aprindere. Motoarele în doi timpi sunt mai ușoare și mai puternice; dar nu sunt la fel de eficiente în materie de combustibil, tind să se descompună mai des și produc, de asemenea, multă gaze de evacuare, deoarece uleiul și combustibilul se amestecă împreună în timpul procesului de ardere. Acesta este motivul pentru care motoarele în doi timpi sunt utilizate în mod obișnuit doar în vehicule de agrement mici și echipamente în curte.

Injecție directă: DI este un nou copil fierbinte de pe bloc, când vine vorba de tehnologii cu motor. A devenit o caracteristică obișnuită a motoarelor de performanță și începe să își găsească drumul și în mașini din ce în ce mai numeroase. La un motor DI, combustibilul este pulverizat direct în camera de ardere, în loc să se amestece cu aerul într-o galerie separată. Acest lucru permite amestecul de aer / combustibil să ardă mai uniform și mai eficient, ceea ce duce la creșterea puterii și la o economie mai bună.

Inducție forțată: Chiar dacă nu ați auzit niciodată de inducție forțată, probabil că ați auzit despre supraalimentatoare sau turbocompresoare. Ambele fac în esență aceeași treabă: forțează mai mult aer în motor, astfel încât acesta arde mai tare și mai tare, producând mai multă putere. Motorul Graal folosește un tip unic de inducție forțată (în care vom intra în puțin).

Aprindere cu compresie încărcată semi-omogenă forțată: Cunoscută și sub denumirea de FS-HCCI, aceasta este o producătoare de tehnologii care urmăresc de ani buni, a spus Riley. Acest proces comprimă aerul și combustibilul până în punctul în care aproape că ard singuri fără aprindere prin scânteie (similar modului în care funcționează un motor diesel). Și atunci când amestecul aer / combustibil se aprinde, tot combustibilul din cameră arde simultan, oferind o eficiență mult mai bună. Asta înseamnă mai multă energie și o economie de combustibil mai bună [sursa: Congresul mașinii ecologice].

Motorul Graal Curtoazie a Graal Engine Technologies

La doar 500 de centimetri cubi, motorul Graal este destul de mic - aproximativ o pătrime din dimensiunea motorului pe o mașină economică tipică.

La prima vedere, prototipul companiei arată ca orice motor obișnuit în doi timpi, până când observați robinetul de admisie mare, orientat în sus, care iese din centrul pistonului. Aceasta are o funcție importantă pe care o vom explora într-un pic - Graal Engine folosește mult mai mult presiunea aerului decât un motor normal cu ardere internă. Motorul este format din:

• Un cilindru și un piston
• O singură supapă de evacuare din partea superioară a cilindrului care permite evacuarea gazelor de eșapament după finalizarea procesului de ardere
• Trei bujii, de asemenea în partea de sus a cilindrului. Acestea creează „scânteia” care antrenează aprinderea (majoritatea motoarelor auto au o bujie pe cilindru)
• O "cameră de precompresie" care adăpostește o supapă de trestie, o componentă care menține aerul proaspăt care curge în motor într-o direcție (supapele Reed sunt o parte comună la motoarele în doi timpi)
• O supapă de admisie unică, care atrage aer și combustibil, amplasată în interiorul pistonului
• Două porturi de evacuare a pistonului și două porturi de admisie a pistonului
• Un mic carter care traduce mișcarea pistonului în mișcare a roții

[Sursa: Grail Engine Technologies]

Motorul Graal Curtoazie a Graal Engine Technologies

Ca orice motor cu ardere internă, Graal Engine arde aer și combustibil și folosește explozia rezultată pentru a împinge un piston în sus și în jos pentru a conduce mișcarea. Însă modul în care face acest lucru motorul Graal îl face atât de unic.

Pe măsură ce pistonul se deplasează în sus, sub el este creat un vid, care aspiră aer proaspăt printr-o supapă cu o singură direcție. Apoi umple trei camere - camera de precompresie, orificiile de evacuare a pistonului și porturile de admisie a pistonului.

Când pistonul ajunge în partea de sus a traseului său de deplasare, aprinderea se produce datorită celor trei bujii. Aceasta forțează pistonul în jos, ceea ce comprimă aerul prins în carter până în acest moment.

Pe măsură ce pistonul atinge centrul mort de jos, supapa de evacuare se deschide și evacuează evacuarea cilindrului, în timp ce aerul comprimat intră în camera de combustie prin orificiile de evacuare-piston și de admisie a pistonului, așa cum s-a menționat mai sus printr-o supapă unidirecțională situată în interiorul pistonului.

Aerul comprimat se învârte în sus, într-un mod asemănător unui vortex, evacuând cilindrul de gaze de evacuare și reumple cilindrul cu aer proaspăt. Odată ce robinetul de evacuare se închide, combustibilul este injectat direct și amestecat în cameră. Amestecul de aer și combustibil este comprimat și aprins de cele trei bujii, creând o explozie care împinge pistonul în jos și creează mișcare pentru următorul ciclu.

Pare destul de simplu, nu? În general, motorul Graal pare foarte similar cu un motor obișnuit în doi timpi, cu excepția faptului că aerul comprimat joacă un rol mult mai mare aici. Dar există și câțiva factori unici la locul de muncă. Dintr-o dată, Riley spune că amestecarea în vârtej a aerului comprimat și a combustibilului este cel mai eficient amestec de atomizare aer / combustibil care poate fi obținut pentru o combustie optimă. În plus, el spune că niciun alt motor nu are un design cu inducerea forțată a aerului comprimat care intră în camera de ardere, în același timp, răcirea cu aer a vârfului pistonului pentru a reduce emisiile.

În cele din urmă, cele trei bujii creează o înflorire rapidă a exploziilor, care ajută la generarea de "aprindere forțată a compresiei încărcate semi-omogene" sau FS-HCCI. Acest proces comprimă aerul și combustibilul până în punctul în care aproape că se ard singuri (fără scânteie). Și atunci când fac combustie, tot combustibilul rămas în cameră arde simultan - simultan - oferind o eficiență mult mai bună. Aceasta duce la o mai mare putere și o economie de combustibil mai bună [surse: Green Car Congress, Wojdyla].

Motorul Graal Curtoazie a Graal Engine Technologies

Deci, Graal Engine are o formă foarte eficientă de ardere internă. Este ușor, ieftin și produce multă putere pentru dimensiunile sale. Așa cum am spus mai devreme, prototipul de 500 cmc poate produce 100 de cai putere în timp ce obține 100 de mile pe galon (42,5 kilometri pe litru). Dar ce altceva mai poate face?

Riley a spus că Graal Engine elimină multe dintre dezavantajele care se văd în mod normal pe un motor tipic în doi timpi. Pentru unul, uleiul și combustibilul nu se amestecă niciodată aici, deci nu are o problemă de fum. Acesta este, de asemenea, foarte liniștit și scăzut la vibrații, a spus el.

Deoarece motorul are aer comprimat proaspăt care se deplasează în permanență, nu are nicio problemă să rămână rece. Abilitatea de a menține uniform camera rece de combustie este ceea ce ajută să facă posibilă FS-HCCI, a spus Riley. Acest lucru crește eficiența termică și reduce emisiile de oxizi de azot. De asemenea, nu se limitează doar la un singur cilindru. Motorul Graal are un design modular, astfel că mai multe pot fi strânse împreună pentru a crea un motor cu mai multe cilindri [sursa: Wojdyla].

Dar după cum îi place lui Riley să spună: „Stai - devine mai bine”. Motorul Graal este proiectat să funcționeze cu practic orice tip de combustibil, inclusiv benzină, propan, motorină și gaze naturale. De asemenea, poate transporta mai multe tipuri de combustibil simultan în rezervoare separate. Motorul poate face acest lucru, deoarece un computer de bord își poate ajusta raportul de compresie pe zbor, reglând motorul în consecință ori de câte ori șoferul dorește să utilizeze un combustibil diferit.

De asemenea, designul său previne contaminarea hidrogenului care se vede în prezent pe autoturismele cu combustibil, ceea ce face ca acest tip de combustibil să fie mai posibil ca niciodată. "Acest lucru pune celulele de combustibil într-o lumină cu totul nouă", a spus Riley.

Am vorbit deja despre cât de puternic este Grail Engine și despre cum se mândrește cu o mai bună economie de combustibil și eficiență decât un motor normal în doi timpi. Dar unde ar putea fi folosit? Ei bine, aproape oriunde, a spus Riley.

„Acesta ar putea fi aplicat la fiecare domeniu al vieții, de la automobile la avioane și motoare recreative și industriale”, a spus el. „Avem mult interes în diferite domenii”.

În afară de producătorii de automobile, Riley a declarat că Departamentul Apărării și-a exprimat interesul, dar a spus că nu poate vorbi despre exact ce este acel proiect. De asemenea, acesta ar putea face un motor ideal pentru elicopter, a spus el.

În timp ce prototipul actual Grail Engine are 500 de centimetri cubi, oamenii de știință lucrează la modele mai mari, inclusiv motoare de 1.000 cc și 2,5 litri.

În plus, Riley spune că el și angajații săi sunt motivați de dorința de a face lumea un loc mai bun, de a nu se îmbogăți. Scopul lor este de a determina companiile auto existente să producă versiuni autorizate ale tehnologiei. El speră că ar putea deschide calea către un viitor mai verde. "Nu vrem să scoatem pe nimeni din afaceri", a spus Riley. "Vrem să ajutăm oamenii. Vrem să schimbăm lumea în bine."

Nu m-am putut abține să fiu impresionat de designul Grail Engine Technologies. Cu siguranță este ambițios, dar se bazează pe tehnologia existentă, deci pare mai posibil decât unele motoare experimentale. Se pare că au găsit o modalitate de a obține puterea unui motor în doi timpi fără poluare și cu o economie de combustibil mai bună decât majoritatea motoarelor actuale. Este interesant faptul că compania pare să aibă motivații „verzi”, mai degrabă decât să fie determinată de profit. Poate vom vedea cândva în curând o mașină Grail Engine - nu mi se pare prea îndepărtată.

Articole similare

• 5 noi tehnologii cu motor pe gaz
• 5 idei de combustibil alternativ care nu au fost făcute niciodată din laborator
• Cum funcționează motoarele auto
• Cum funcționează motoarele diesel
• Cum funcționează mașinile hibride
• Cum funcționează motoarele cu injecție directă
• Cum funcționează motoarele în doi timpi

surse

• Tehnologii Grail Engine. "Motor Graal". (14 februarie 2012) http://www.grailengine.com/index.php
• Congresul mașinii ecologice. "Motor Graal adoptă dopuri de impulsuri Enerpulse pentru aprindere forțată cu compresie semi-omogenă forțată în conceptul în doi timpi." 8 septembrie 2009. (14 februarie 2012) http://www.greencarcongress.com/2009/09/grail-20090908.html
• Riley, Matthew. CEO al Grail Engine Technologies. Interviu personal. Realizat pe 13 februarie 2012.
• Wojdyla, Ben. "Motor Graal". Mecanica populară. (15 februarie 2012) http://www.popularmechanics.com/cars/news/fuel-economy/6-prototype-engines-to-get-your-brain-firing-grail-engine#slide-2