"Υβριδικός" κινητήρας Avadi - Εμβολοφόρος και περιστροφικός μαζί [VIDEO]

Mοτέρ που συνδυάζει στοιχεία από τετράχρονο, δίχρονο και Wankel - Κορυφαία αποδοτικό και ιδιαίτερα ελαφρύ
Εμβολοφόρος και περιστροφικός κινητήρας σε ένα Avadi
Από τον

Θοδωρή Ξύδη

5/7/2024

Ένας ακόμη "περίεργος" 4χρονος κινητήρας εσωτερικής καύσης κερδίζει δημοσιότητα καθώς καταφέρνει και συνδυάζει αταίριαστα μέχρι πρότινος στοιχεία, για κορυφαία θερμική απόδοση, με εμπλοκή στο project ενός Έλληνα μηχανολόγου, του Δρ. Δημήτριου Δάρδαλη!

Πολλοί είναι αυτοί που έχουν προσπαθήσει να επανεφεύρουν τον κινητήρα εσωτερικής καύσης παρουσιάζοντας μοτέρ με καινοτομίες που θα μπορούσαν, στα δικά τους τουλάχιστον μάτια, να αλλάξουν τα δεδομένα.

Η πλειοψηφία αυτών των καινοτόμων σε σχεδίαση μοτέρ τελικά όμως δεν άλλαξε τίποτα επί της ουσίας, τα περισσότερα ξεχάστηκαν ενώ στο σύνολό τους δεν υιοθετήθηκαν από κανένα “παραδοσιακό” κατασκευαστή.

Η αμερικάνικη Avadi είναι η τελευταία μέχρι στιγμής εταιρεία που θέλει να αλλάξει το παραπάνω και να κερδίσει τη δική της θέση στην ιστορία του θερμικού κινητήρα έχοντας παράλληλα το βλέμμα της στο μέλλον.

Εμβολοφόρος και περιστροφικός κινητήρας σε ένα Avadi

Ο κινητήρας της αμερικάνικης εταιρείας ονομάζεται MA-250 και έφτασε τώρα στο στάδιο της εμπορικής διαθεσιμότητας καθώς η Avadi κατάφερε να λύσει τα προβλήματα στεγανοποίησης στην κεφαλή του κυλίνδρου που αντιμετώπιζε μέχρι και πριν από λίγους μόλις μήνες.

Ο 4χρονος μονοκύλινδρος MA-250 είναι ένας εμβολοφόρος κινητήρας όπου η κεφαλή-βαλβίδα, το ένα πιστόνι που παλινδρομεί με τις δύο μπιέλες του, ο κύλινδρος και ο στρόφαλος όλα περιστρέφονται μαζί μέσα σε ένα κέλυφος!

Οι μπιέλες του πιστονιού εδράζουν σε έναν στρόφαλο, ο οποίος στα άκρα του φέρει κωνικά γρανάζια με ρουλεμάν και αυτά με τη σειρά τους γυρνούν επάνω σε ένα οδοντωτό δακτυλίδι. Στη μέση του ο στρόφαλος συνδέεται με άξονα που μεταφέρει το παραγόμενο έργο, ενώ μέσα από αυτόν τον άξονα περνάει το λιπαντικό προς το μοτέρ και λιπαίνει από το κέντρο προς τα έξω. Το λιπαντικό περνά μάλιστα ανάμεσα από δύο κάθετα τοποθετημένες διάτρητες πλάκες που φροντίζουν για τη σωστή διασπορά του.

Στην κορυφή του μοτέρ βρίσκεται ο δίσκος-βαλβίδα ο οποίος έχει ενσωματωθεί στον κύλινδρο και περιστρέφεται μαζί με αυτόν και το πιστόνι. Φέρει δύο τρύπες, με τη μικρότερη στο κέντρο του να προορίζεται για το μπουζί. Η μεγαλύτερη τρύπα παίζει τον ρόλο της βαλβίδας. Καθώς περιστρέφεται ο κύλινδρος, η βαλβίδα περνά από την εισαγωγή και την εξαγωγή, και ανάλογα με τη φάση επιτρέπει στο μίγμα να εισέλθει στον κύλινδρο ή στα καυσαέρια να εξέλθουν από αυτόν. 

Για τη στεγανοποίηση της εισαγωγής και της εξαγωγής, όπως και για τη διατήρηση της συμπίεσης φροντίζουν κεραμικοί δακτύλιοι που έχουν τοποθετηθεί σε εσοχές πάνω από τον δίσκο-βαλβίδα, ανάμεσα σε αυτόν και τη σταθερή κεφαλή και πιέζονται πάνω του με ελατήρια.

Εμβολοφόρος και περιστροφικός κινητήρας σε ένα Avadi

Με αυτή τη διάμετρο πιστονιού -μπορεί να αλλάξει ανάλογα με την επιθυμητή απόδοση και εφαρμογή όπως και η διαδρομή- ο κινητήρας έχει χωρητικότητα 250 κ.εκ. και αποδίδει 16 ίππους και 3,1 κιλά ροπής. Η ισχύς του σίγουρα δεν εντυπωσιάζει με την πρώτη ματιά, ωστόσο η μέγιστη τιμή κάνει την εμφάνισή της στις μόλις... 3.500 σ.α.λ. όπως και εκείνη της ροπής! Παράλληλα, η θερμική απόδοση φτάνει σύμφωνα με την Avadi στο εντυπωσιακό 42,12% (!), πάνω από το 35%-36% των καλύτερων μοτέρ βενζίνης και πιο κοντά σε εκείνο των diesel που βρίσκεται στο 45%-46%.

Η σαφώς υψηλότερη θερμική απόδοση προκύπτει από τις μικρότερες απώλειες λόγω των μειωμένων τριβών και των λιγότερων κινούμενων μηχανικών μερών, όπως οι εκκεντροφόροι και οι βαλβίδες, τη στιγμή που δεν χρειάζεται να μετατραπεί η παλινδρομική κίνηση του εμβόλου σε περιστροφική. Έτσι προκύπτει και σημαντική οικονομία σε καύσιμο.

Κέρδος προέρχεται και από το βάρος του μοτέρ που βρίσκεται στα 10,7 κιλά, χωρίς, ωστόσο σε αυτό το νούμερο να υπολογίζεται το βάρος ενός κιβωτίου ταχυτήτων. Το τελευταίο δεν απασχολεί τους ανθρώπους της αμερικάνικης εταιρείας που δεν "βλέπουν" το μοτέρ τους να χρησιμοποιείται σε κάποιο σμβατικό τουλάχιστον δίκυκλο.

Εμβολοφόρος και περιστροφικός κινητήρας σε ένα Avadi

Η Avadi έχει εξελίξει τον 4χρονο κινητήρα της για να χρησιμοποιηθεί σε μη επανδρωμένα και ελαφριά αεροσκάφη, μηχανοκίνητα αλεξίπτωτα πλαγιάς (παραμοτέρ) και μεγάλα drone, ενώ αργότερα θα εξελιχθεί για να λειτουργεί με πετρέλαιο ή ακόμη και με υδρογόνο. 

Το μοτέρ θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί σε υβριδικά συστήματα κίνησης στους τέσσερεις τροχούς (ή στους δύο) όπου ο ηλεκτρικός κινητήρας αναλαμβάνει αποκλειστικά την κίνηση, αλλά και ως range extender-γεννήτρια σε ηλεκτρικά με μεγάλη μπαταρία που λειτουργούν κυρίως με ρεύμα. Οι Αμερικανοί τον βλέπουν επίσης να εκτελεί απλά χρέη γεννήτριας αλλά να τοποθετείται και σε υβριδικά συστήματα βαρέων οχημάτων.

Αρχικός σχεδιαστής του συγκεκριμένου κινητήρα είναι ο Michael Arsenaeu ο οποίος ξεκίνησε να εργάζεται στο project πριν από δύο δεκαετίες, ωστόσο η ουσιαστική εξέλιξή του μοτέρ έγινε τα τελευταία 7-8 χρόνια. 

Ο Arsenaeu απομακρύνθηκε πριν από μερικούς μήνες από τον ρόλο του διευθύνοντα τεχνικού συμβούλου και τη θέση του πήρε ο Δρ. Δημήτριος Δάρδαλης! Απόφοιτος του πανεπιστημίου του Texas-Austin ο Έλληνας μηχανικός μηχανολόγος, με έρευνα επίσης πάνω στους κινητήρες με περιστρεφόμενο κύλινδρο (ο Dr. Δαρδάλης αναφέρεται σε αυτόν ως περιστρεφόμενο χιτώνιο, έχοντας κάνει πολλή δουλειά πάνω στη λύση RLE, ήτοι Rotating Liner Engine, με περιστρεφόμενο χιτώνιο), επανασχεδίασε το μοτέρ για να λύσει τα προβλήματα με την κεφαλή, μαζί με την συνεισφορά του Αμερικανού Mark Cherry που έδωσε τελικά την λύση.

Ετικέτες

BMW: Πατέντες για περισσότερο Downforce χωρίς φτερά

Εξισορροπώντας τον αέρα
BMW M1000RR Competition 2023
Μπάμπη Μέντη
Από τον

Μπάμπη Μέντη

1/2/2024

Η αεροδυναμική των φαίρινγκ έχει γίνει στις μέρες ένα από τα βασικότερα στοιχεία μιας αγωνιστικής μοτοσυκλέτας των MotoGP και σιγά-σιγά η τεχνογνωσία των κατασκευαστών περνά και στις superbike παραγωγής, η οποίες αποτελούν τη βάση των μοτοσυκλετών που συμμετέχουν στο WSBK. Προφανώς είναι δύσκολο να βάλεις το ίδιο ακριβώς φαίρινγκ μιας πρωτότυπης μοτοσυκλέτας των MotoGP σε μια superbike παραγωγής, καθώς στις μοτοσυκλέτες παραγωγής υπάρχουν περιορισμοί που αφορούν την πρακτικότητα και την νομοθεσία για την ασφαλή κυκλοφορία στους δημόσιους δρόμους. Επίσης στις μοτοσυκλέτες των MotoGP μπορεί να αλλάξεις τα αεροδυναμικά χαρακτηριστικά του φαίρινγκ ανάλογα την πίστα και τις συνθήκες, κάτι που δεν είναι πρακτικά εφικτό σε μια μοτοσυκλέτα παραγωγής.

BMW M1000RR Competition Serres

Έτσι τα φτερά των καινούριων superbike είναι σαφώς λιγότερα και μικρότερα σε μέγεθος από των MotoGP και φυσικά επηρεάζουν σε μικρότερο βαθμό τη συμπεριφορά της μοτοσυκλέτας, ώστε να μην έχουν αρνητικές επιπτώσεις όταν αλλάζουν οι συνθήκες.

Η BMW το 2023 πρόσθεσε στη γκάμα της μια καινούρια έκδοση της M1000RR που ονομάζει Competition και ο μοναδικός λόγος ύπαρξής ήταν να πάρει την σχετική έγκριση της FIM για χρήση ενός νέου φαίρινγκ με πολύ μεγαλύτερα φτερά από της “απλής” M1000RR στο παγκόσμιο πρωτάθλημα SBK.

Το συγκεκριμένο φαίρινγκ του Competition Pack που μπορεί να μπει σε οποιαδήποτε S1000RR/M1000RR Gen2, προσφέρει επιπλέον downforce αλλά ταυτόχρονα και μικρότερη αεροδυναμική αντίσταση, αυξάνοντας την τελική ταχύτητα της μοτοσυκλέτας!

Οπότε το κλισέ πως τα φτερά αυξάνουν την αεροδυναμική αντίσταση είναι μεν λογικό, αλλά δεν αποτελεί τον κανόνα σε όλες τις περιπτώσεις.

Τώρα η BMW κατέθεσε άλλη μια πατέντα που αφορά την αεροδυναμική των φαίρινγκ και επικεντρώνεται κυρίως στη συμπεριφορά του αέρα όταν η μοτοσυκλέτα είναι πλαγιασμένη μέσα στη στροφή.

Όπως είναι λογικό, τα φτερά προσφέρουν αναλογική κάθετη πίεση δεξιά-αριστερά όταν η μοτοσυκλέτα είναι όρθια, αποτρέποντας τις σούζες και σταθεροποιώντας τη μοτοσυκλέτα στις υψηλές ταχύτητες.

BMW M1000RR Competittion Serres Circuit 2023

Όταν όμως πλαγιάζει και το φαίρινγκ πλησιάζει κοντά στην άσφαλτο και ταυτόχρονα το σώμα του αναβάτη βγαίνει από τη σέλα, αλλάζοντας το σχήμα της μοτοσυκλέτα από την εσωτερική πλευρά, η ροή του αέρα δεν είναι πλέον συμμετρική στις δύο πλευρές του φαίρινγκ.

Αυτή η διαφοροποίηση της ροής του αέρα δεξιά-αριστερά δημιουργεί παρενέργειες στη λειτουργία των φτερών, με αποτέλεσμα η μοτοσυκλέτα να μεταβάλει τη συμπεριφορά της.

Επίσης η BMW παρατήρησε πως στις στροφές, στην εσωτερική πλευρά της μοτοσυκλέτας αυξάνεται κάθετη δύναμη, ενώ στην εξωτερική πλευρά της μοτοσυκλέτας μειώνεται.

Για να εξισορροπήσει όσο είναι δυνατόν τις πιέσεις που δημιουργεί η ροή του αέρα και στις δύο πλευρές του φαίρινγκ, οι αεροδυναμιστές της BMW σχεδίασαν ένα σύστημα αεραγωγών που “ρουφάει” αέρα από την μία πλευρά και τον στέλνει στην άλλη!

BMW M1000RR new AERO patent

Οι αεραγωγοί έχουν σχήμα “X” και διασταυρώνονται μεταξύ τους για να μην δημιουργείται εύκολα υποπίεση μέσα τους όταν η μοτοσυκλέτα αλλάζει απότομα κλίση από την μια πλευρά στην άλλη (π.χ. μέσα σε ένα S).

Είναι τοποθετημένοι στο κάτω τμήμα του φαίρινγκ και η εισαγωγή του αέρα γίνεται από το κέντρο του φαίρινγκ όπου έχει πάντα την μικρότερη απόσταση από την άσφαλτο και εκτονώνεται κάτω από τα μαρσπιέ του αναβάτη, όπου συνήθως είναι ένα σημείο όπου δημιουργούνται οι περισσότεροι στροβιλισμοί υποπίεσης.

Έτσι όχι μόνο εξισορροπούν την πίεση στις δύο πλευρές του φαίρινγκ, αλλά “γεμίζουν” με αέρα ένα σημείο που έχει ανεπιθύμητους στροβιλισμούς.

3