Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn được thông báo rằng một ngày nào đó, ô tô của bạn có thể có động cơ một xi-lanh dưới mui xe, công suất 100 mã lực, chạy được 100 dặm / gallon (42,5 km / lít) và có thể chạy bằng bất kỳ loại nhiên liệu nào?
Kỳ lạ là, bạn có thể nghĩ đó là thứ gì đó từ một bộ phim khoa học viễn tưởng, hoặc đó là một loại khái niệm xa vời nào đó vẫn còn xa thực tế hàng thập kỷ.
Không phải như vậy, theo Matthew Riley, Giám đốc điều hành và nhà khoa học nghiên cứu chính của Grail Engine Technologies có trụ sở tại Kansas. Anh ấy nói rằng Động cơ Grail hai thì của công ty anh ấy có thể có mặt trên xe hơi của người tiêu dùng trong vòng 2 đến 5 năm nữa. Vào tháng 2 năm 2012, sau ba năm phát triển, công ty đã thành lập nguyên mẫu hoạt động đầu tiên và các công ty ô tô lớn như Honda và Ford đã thể hiện sự quan tâm.
Riley nói rằng Grail Engine có thể rẻ hơn 50% để chế tạo trong khi vẫn tự hào tiết kiệm nhiên liệu hơn 30% so với các động cơ hiện tại và nó linh hoạt về loại nhiên liệu mà nó chạy. Ông nói, nó có rất nhiều ứng dụng khả thi. Nó cũng không có các vấn đề về ô nhiễm và độ tin cậy thường thấy ở hầu hết các động cơ hai thì khác.
Riley, một nhà khoa học với hơn 20 năm kinh nghiệm phát triển động cơ thử nghiệm cho biết:“Nó sẽ thay đổi cách mọi thứ hoạt động. "Ý tưởng xuất phát từ suy nghĩ rằng phải có một cách tốt hơn để tạo ra hai cú đánh vì chúng hoạt động tốt hơn."
Điều gì khiến Grail Engine trở nên tuyệt vời như vậy? Điều thú vị là nó không dựa vào một công nghệ đột phá nào để hoàn thành công việc. Động cơ sử dụng nhiều công nghệ động cơ tiên tiến, hiện tại và đặt tất cả chúng lại với nhau trong một gói. "Đó là tất cả công nghệ đã được chứng minh đã được sử dụng trong quá khứ," Riley nói.
Về bản chất, đó là một động cơ hai thì công nghệ cao sử dụng cảm ứng cưỡng bức, phun xăng trực tiếp và các công nghệ khác cho công suất và hiệu suất ấn tượng. Đây cũng là công ty tiên phong trong lĩnh vực mà công ty gọi là "đánh lửa nén tích điện bán đồng nhất". Chúng tôi sẽ trình bày một chút về tất cả những điều đó có nghĩa là gì.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu tất cả về cách hoạt động của Grail Engine và khám phá cách nó có thể được sử dụng trong tương lai gần.
Nội dung
Trước khi tìm hiểu về Grail Engine, trước tiên chúng ta hãy xác định một số khái niệm đằng sau nó để chúng ta có thể hiểu đầy đủ về cách hoạt động của nó.
Động cơ hai thì : Không giống như hầu hết các động cơ xe hơi và xe máy hiện đại, Động cơ Grail là động cơ hai thì. Trong các phương tiện giao thông, việc tìm thấy động cơ bốn thì phổ biến hơn. Điều đó có nghĩa là:Trên động cơ bốn thì, có bốn giai đoạn đối với quá trình đốt trong làm cho xe chuyển động - hút không khí và nhiên liệu, nén các thành phần đó, đốt cháy không khí và nhiên liệu. piston đi xuống và xả khí thải.
Tuy nhiên, động cơ hai thì hoàn thành quá trình tương tự chỉ trong hai bước. Các bước nạp và xả được kết hợp với nhau, cũng như bước nén và đánh lửa. Động cơ hai thì nhẹ hơn và mạnh hơn; nhưng chúng không tiết kiệm nhiên liệu bằng, chúng có xu hướng bị hỏng thường xuyên hơn và chúng cũng tạo ra nhiều khí thải do dầu và nhiên liệu trộn lẫn với nhau trong quá trình đốt cháy. Đây là lý do tại sao động cơ hai thì thường chỉ được sử dụng trong các phương tiện giải trí nhỏ và thiết bị sân bãi.
Tiêm trực tiếp : DI là đứa trẻ mới nổi trong khối khi nói đến công nghệ động cơ. Nó đã trở thành một tính năng phổ biến trên các động cơ hiệu suất và nó cũng bắt đầu tìm thấy đường vào ngày càng nhiều xe hơi hàng ngày. Trên động cơ DI, nhiên liệu được phun trực tiếp vào buồng đốt thay vì trộn với không khí trong một ống góp riêng biệt. Điều này cho phép hỗn hợp không khí / nhiên liệu đốt cháy đồng đều và hiệu quả hơn, dẫn đến tăng công suất và tiết kiệm tốt hơn.
Cảm ứng cưỡng bức: Ngay cả khi bạn chưa bao giờ nghe nói về cảm ứng cưỡng bức, bạn có thể đã nghe nói về bộ tăng áp hoặc bộ tăng áp. Về cơ bản, cả hai đều thực hiện cùng một công việc:chúng tạo ra nhiều không khí hơn vào động cơ để động cơ đốt nóng hơn và khó hơn, tạo ra nhiều năng lượng hơn. Grail Engine sử dụng một loại cảm ứng cưỡng bức duy nhất (chúng ta sẽ tìm hiểu ngay sau đây).
Bắt buộc đánh lửa nén tính phí bán đồng nhất: Còn được gọi là FS-HCCI, đây là công nghệ mà các nhà sản xuất ô tô đã theo đuổi trong nhiều năm, Riley nói. Quá trình này nén không khí và nhiên liệu đến mức chúng gần như tự bốc cháy mà không cần đánh lửa (tương tự như cách vận hành của động cơ diesel). Và khi hỗn hợp không khí / nhiên liệu bốc cháy, tất cả nhiên liệu trong buồng đốt cháy đồng thời, mang lại hiệu quả tốt hơn nhiều. Điều đó có nghĩa là nhiều năng lượng hơn và tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn [nguồn:Green Car Congress].
Chỉ 500 phân khối, động cơ Grail khá nhỏ - chỉ bằng 1/4 động cơ trên một chiếc xe phổ thông thông thường.
Thoạt nhìn, nguyên mẫu của công ty trông giống như bất kỳ động cơ hai thì thông thường nào, cho đến khi bạn nhận thấy van nạp lớn, hướng lên trên thoát ra khỏi tâm piston. Điều đó có một chức năng quan trọng mà chúng ta sẽ khám phá một chút - Động cơ Grail sử dụng nhiều áp suất không khí hơn nhiều so với động cơ đốt trong thông thường. Động cơ bao gồm:
[Nguồn:Grail Engine Technologies]
Giống như bất kỳ động cơ đốt trong nào, Grail Engine đốt cháy không khí và nhiên liệu, đồng thời sử dụng vụ nổ để đẩy một pít-tông lên và xuống để dẫn động chuyển động. Nhưng chính cách mà công cụ Grail thực hiện đã khiến nó trở nên độc đáo.
Khi piston di chuyển lên trên, một khoảng chân không được tạo ra bên dưới nó, hút không khí trong lành thông qua van lau sậy một chiều. Sau đó, không khí sẽ lấp đầy ba khoang - khoang nén trước, các cổng thông hơi đến pít-tông và các cổng nạp-pít-tông.
Khi piston lên đến đỉnh hành trình của nó, quá trình đánh lửa xảy ra nhờ ba bugi. Điều này ép pít-tông đi xuống, nén không khí bị mắc kẹt trong cacte cho đến thời điểm này.
Khi piston chạm đến tâm chết dưới cùng, van xả sẽ mở ra và xả khí thoát ra khỏi xi lanh khi không khí nén đi vào buồng đốt qua các cổng thông hơi đến piston và piston - cửa nạp như đã đề cập ở trên thông qua một van một chiều nằm trong piston.
Không khí trong lành được nén sẽ xoáy lên theo kiểu xoáy giống như xoáy, hút khí thải ra khỏi xi lanh và bổ sung không khí trong lành vào xi lanh. Khi van xả đóng lại, nhiên liệu được phun trực tiếp và trộn lẫn trong buồng. Hỗn hợp không khí và nhiên liệu được nén và đốt cháy bởi ba bugi, tạo ra tiếng nổ đẩy piston xuống và tạo ra chuyển động cho chu trình tiếp theo.
Có vẻ khá đơn giản, phải không? Nhìn chung, Grail Engine trông rất giống với một động cơ hai thì thông thường, ngoại trừ khí nén đóng một vai trò lớn hơn nhiều ở đây. Nhưng cũng có một số yếu tố độc đáo tại nơi làm việc. Riley nói rằng sự pha trộn xoáy của khí nén và nhiên liệu là hỗn hợp phun nhiên liệu / không khí hiệu quả nhất có thể thu được để đốt cháy tối ưu. Ngoài ra, ông cho biết không có động cơ nào khác có thiết kế với cảm ứng cưỡng bức của không khí nén đi vào buồng đốt đồng thời làm mát bằng không khí trên đỉnh của pít-tông để giảm lượng khí thải.
Cuối cùng, ba bugi tạo ra một vụ nổ nhanh chóng, giúp tạo ra "đánh lửa nén tích điện bán đồng nhất cưỡng bức", hay còn gọi là FS-HCCI. Quá trình này nén không khí và nhiên liệu đến mức chúng gần như tự bốc cháy (không có tia lửa). Và khi chúng đốt cháy, tất cả nhiên liệu còn lại trong buồng sẽ cháy cùng một lúc - đồng thời - mang lại hiệu quả tốt hơn nhiều. Điều này dẫn đến nhiều năng lượng hơn và tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn [nguồn:Green Car Congress, Wojdyla].
Vì vậy, Grail Engine có dạng đốt trong rất hiệu quả. Nó nhẹ, rẻ tiền và tạo ra nhiều năng lượng cho kích thước của nó. Như chúng tôi đã nói trước đó, nguyên mẫu 500 cc có thể tạo ra 100 mã lực trong khi đạt tốc độ 100 dặm / gallon (42,5 km / lít). Nhưng nó có thể làm gì khác?
Riley cho biết Grail Engine loại bỏ nhiều nhược điểm thường thấy trên động cơ hai thì điển hình. Thứ nhất, dầu và nhiên liệu không bao giờ trộn lẫn với nhau ở đây, vì vậy nó không có vấn đề về khói. Nó cũng rất yên tĩnh và ít rung động, anh ấy nói.
Vì động cơ luôn có không khí nén mới, luôn di chuyển qua nó nên động cơ luôn mát. Riley cho biết, khả năng giữ cho buồng đốt mát đồng đều là điều giúp làm cho FS-HCCI trở nên khả thi. Điều này làm tăng hiệu suất nhiệt và giảm lượng khí thải nitơ oxit. Ngoài ra, nó không chỉ giới hạn ở một hình trụ duy nhất. Grail Engine được thiết kế theo mô-đun, vì vậy một số có thể được kết hợp với nhau để tạo ra động cơ nhiều xi-lanh [nguồn:Wojdyla].
Nhưng như Riley thích nói, "Chờ đã - mọi chuyện sẽ tốt hơn." Grail Engine được thiết kế để chạy trên hầu hết mọi loại nhiên liệu, bao gồm xăng, propan, diesel và khí tự nhiên. Nó cũng có thể chở nhiều loại nhiên liệu cùng một lúc trong các thùng riêng biệt. Động cơ có thể làm như vậy vì một máy tính trên máy bay có thể điều chỉnh tỷ số nén của nó khi đang bay, điều chỉnh động cơ cho phù hợp bất cứ khi nào người lái muốn sử dụng một loại nhiên liệu khác.
Ngoài ra, thiết kế của nó ngăn ngừa sự ô nhiễm của hydro hiện đang thấy trên ô tô chạy bằng pin nhiên liệu, làm cho loại nhiên liệu đó trở nên khả thi hơn bao giờ hết. Riley nói:“Điều này đưa pin nhiên liệu thành một thứ ánh sáng hoàn toàn mới.
Chúng ta đã nói về mức độ mạnh mẽ của Động cơ Grail và cách nó tự hào về khả năng tiết kiệm nhiên liệu và hiệu quả hơn so với động cơ hai thì thông thường. Nhưng nó có thể được sử dụng ở đâu? Chà, ở bất cứ đâu, Riley nói.
Ông nói:“Nó có thể được ứng dụng vào mọi lĩnh vực của cuộc sống, từ ô tô đến máy bay, động cơ giải trí và công nghiệp. "Chúng tôi có rất nhiều mối quan tâm trong các lĩnh vực khác nhau."
Bên cạnh các nhà sản xuất ô tô, Riley cho biết Bộ Quốc phòng đã bày tỏ sự quan tâm, nhưng ông nói rằng ông không thể nói chính xác dự án đó là gì. Ngoài ra, nó có thể tạo ra một động cơ trực thăng lý tưởng, ông nói.
Trong khi động cơ nguyên mẫu hiện tại Grail Engine có dung tích 500 phân khối, các nhà khoa học đang nghiên cứu các mô hình lớn hơn, bao gồm động cơ 1.000 cc và 2,5 lít.
Thêm vào đó, Riley cho biết anh và các nhân viên của mình được thúc đẩy bởi mong muốn làm cho thế giới trở nên tốt đẹp hơn chứ không phải để làm giàu. Mục tiêu của họ là khiến các công ty ô tô hiện có sản xuất các phiên bản được cấp phép của công nghệ này. Ông hy vọng nó cũng có thể mở đường cho một tương lai xanh hơn. Riley nói:“Chúng tôi không muốn đưa bất kỳ ai ra khỏi lĩnh vực kinh doanh. "Chúng tôi muốn giúp đỡ mọi người. Chúng tôi muốn thay đổi thế giới trở nên tốt đẹp hơn."
Tôi không thể không ấn tượng với thiết kế của Grail Engine Technologies. Nó chắc chắn là đầy tham vọng, nhưng nó dựa trên công nghệ hiện có, vì vậy nó có vẻ khả thi hơn một số động cơ thử nghiệm. Họ dường như đã tìm ra cách để có được sức mạnh của động cơ hai kỳ mà không gây ô nhiễm và tiết kiệm nhiên liệu hơn hầu hết các động cơ hiện tại. Thật thú vị khi công ty dường như có những động lực "xanh", thay vì chỉ vì lợi nhuận. Có lẽ chúng ta sẽ sớm thấy một chiếc xe Grail Engine - điều đó nghe có vẻ không quá xa vời đối với tôi.
Cách hoạt động của động cơ kích nổ quay
Cách hoạt động của động cơ làm mát bằng không khí
Cách hoạt động của mô-đun điều khiển động cơ
Cách hoạt động của động cơ diesel