Jak działa silnik sferyczny Hüttlin

Silnik sferyczny Hüttlin prezentowany na targach motoryzacyjnych w Genewie w 2011 roku. Zobacz więcej zdjęć silników samochodowych. Dzięki uprzejmości Innomot AG

Wygląda na to, że za każdym razem, gdy wprowadzany jest nowy model hybrydowy lub aktualny model jest aktualizowany, następuje drobne poprawki lub aktualizacje, które zapewniają tylko najmniejszy wzrost w stosunku do konkurencji… tak naprawdę wystarczy do celów marketingowych, a takie ulepszenia są chwalone za nie koniec. Ale nie ma powodu do pogardy - jeśli chodzi o wpływ na środowisko i oszczędność energii, każdy szczegół naprawdę pomaga.

Ale ponieważ te pomniejsze kamienie milowe były chwalone przez lata, niemiecki inżynier i jego zespół szwajcarskich programistów trudzili się… odkąd hybryda rozpoczęła ewolucję od budzącego strach do modnego do głównego nurtu. Rezultat jest inny niż wszystko, co ktokolwiek mógł przewidzieć, będzie w ogóle możliwy. Jest więc niczym niezwykłym, że najlepsza innowacja w technologii hybrydowej od lat, której geneza sięga na długo przed powszechnym zastosowaniem obecnego napędu hybrydowego, została ujawniona w samą porę, gdy hybrydy i pojazdy elektryczne (choć sprzedawane i ever) były należne za nową opłatę.

Silnik Hüttlin zadebiutował publicznie na targach motoryzacyjnych w Genewie w marcu 2011 r., Zamontowany na stojaku obok innych przyjaznych dla środowiska wystaw technicznych i podobno przyciągał uwagę w sposób, jaki mógł uzyskać tylko kulisty silnik aluminiowy. Zaczniemy więc od pobłażania dr Hüttlin i Innomot AG, zespołowi stojącemu za silnikiem Hüttlin, porzucając niedowierzanie i zakładając, że kształt jest rzeczywiście najbardziej praktyczną możliwością do tego celu. Nawet jeśli lśniący wzór kulisty jest trochę szaleństwem, nauka wydaje się solidna, a statystyki imponujące.

Silnik kulowy Hüttlin (lub „kugelmotor”) ma wiele zalet pojazdu elektrycznego bez typowych wad, takich jak ograniczenia infrastruktury ładowania i to, co krytycy pojazdów elektrycznych nazywają „lękiem przed zasięgiem”, wszechobecną obawą, że bateria wyczerpie się, zanim ładunek stanie się dostępny, a bez rezerwowego zasilania benzyną, kierowca zostanie unieruchomiony. Co więcej, typowe właściwości wydajności hybrydowej - takie jak mniejsza masa, oszczędność paliwa i mniejszy wpływ na środowisko - zostały ulepszone. Silnik sferyczny Hüttlin obiecuje, że może zapewnić niezbędny impuls, aby przenieść inżynierię hybrydową na wyższy poziom, a pokonując ograniczenia zasięgu, może pomóc pojazdom elektrycznym uzyskać powszechną akceptację.

Silnik sferyczny Hüttlin prezentowany na targach motoryzacyjnych w Genewie w 2011 r. Dzięki uprzejmości Innomot AG

Silnik sferyczny Hüttlin sam wyglądałby trochę głupio tocząc się pod maską, ale bez obaw: został zaprojektowany jako część systemu, a nie samodzielne źródło zasilania.

„Przedłużacz zasięgu” jest zasadniczo tym, co odróżnia pojazd hybrydowy od pojazdu czysto elektrycznego. Jest to dodatkowe źródło zasilania, które pozwala hybrydzie przekroczyć granice użyteczności elektryczne. Ponieważ zasięg jest często wymieniany jako jeden z głównych powodów, dla których samochody elektryczne nie zyskują powszechnej akceptacji, to rozróżnienie odgrywa znaczącą rolę w postrzeganiu tych dwóch typów pojazdów..

Znalezienie niezawodnego urządzenia zwiększającego zasięg nie jest jednak tak proste, jak przejrzenie reklam na końcu męskich magazynów. We wczesnych hybrydach przedłużacz zasięgu był po prostu wydajnym silnikiem benzynowym, który pomagał silnikowi elektrycznemu przenosić obciążenie, a konstrukcja wyglądała bardzo podobnie do zwykłego silnika: generator prądu dostarczał sok do pompowania wału, który z kolei przenosił resztę części silnika, które rozpoczęły cykl spalania. Wiele hybryd na drogach nadal działa w ten sposób, mniej więcej, chociaż różni producenci mogą podkreślać, powiedzmy, „normalność” nad wydajnością, przy czym układ napędowy samochodu został zaprojektowany tak, aby faworyzować jedno źródło zasilania w przeciwieństwie do drugiego. (Chociaż technologia hybrydowa przeszła długą drogę w ciągu zaledwie kilku lat, podstawowe opcje układu niewiele się zmieniły).

Teraz jednak opracowywane są różne typy silników, które mają pomóc pchnąć grę naprzód i testują granice możliwości hybryd. Niektóre wzmacniacze zasięgu działają ze stałym przesterowaniem; inne włączają się tylko wtedy, gdy silnik elektryczny wymaga odrobiny stymulacji. Niektóre projekty są nadal dość proste, inspirowane i czerpiące z tradycyjnej technologii motoryzacyjnej. A inni, jak widzieliśmy… cóż, oni tam są.

Dr Hüttlin i jego zespół wymyślili nowy projekt, który jest sprzeczny z ustalonymi i zaakceptowanymi zasadami projektowania silników. Zamiast owijać swój projekt wokół typowej mechaniki (wspólny wał i konfiguracja generatora), chciał bardziej eleganckiego i funkcjonalnego projektu, w dużej mierze samodzielnego silnika, który wytwarzałby własną moc potrzebną do uruchomienia. Jego projekt odzwierciedla myślenie, że przedłużacz zasięgu nie powinien marnować zasobów hybrydy; powinien być lekki, kompaktowy, ekonomiczny i możliwie niedrogi. To nie jest nowy pomysł, ale uświadomił sobie, że powrót do deski kreślarskiej może być wart wysiłku.

Po przeczytaniu następnej strony zastanów się nad tym podejściem… a silnik kulowy Hüttlin może wydawać się o wiele mniej kapryśny i nieco bardziej wdzięczny.

Hüttlin-kugelmotor (silnik kulisty) na stanowisku testowym - zasilany CNG Dzięki uprzejmości Innomot AG

Hüttlin ma na celu uzupełnienie mocy elektrycznej samochodu hybrydowego, ale dla uproszczenia udawaj przez chwilę, że to samodzielny silnik. W praktyce wytwarzana przez nią moc będzie kierowana zgodnie z projektem podziału mocy tej konkretnej hybrydy, ale dla celów zrozumienia, w jaki sposób sam silnik wytwarza moc, nie ma znaczenia, gdzie moc jest następnie przekazywana. Trudno jest to opisać.

Oto prosta sprawa: prototyp Hüttlin, który produkuje pociski, wytwarza około 104 koni mechanicznych, ale w przeciwieństwie do tradycyjnego silnika benzynowego dr Hüttlin twierdzi, że projekt jest łatwy do skalowania, aby dopasować się do prawie każdego zapotrzebowania na moc. Nowoczesne samochody są chłodzone cieczą, ale silnik kugel można również dostosować do konfiguracji chłodzonych powietrzem. Jest zbudowany z zaledwie ułamka części tradycyjnego silnika (około 60 elementów w Hüttlin, w porównaniu do około 250 w przeciętnym czterotłokowym), co pomaga osiągnąć cele wydajności i oszczędności, ponieważ jest mniej części do produkować i montować. Oznacza to po części, że Hüttlin osiąga ponad 30 procent sprawności (innymi słowy, mniej niż 70 procent wytwarzanej mocy jest marnowane na ciepło, hałas i marnowane tarcie), co oczywiście oznacza, że ​​silnik będzie zużywał mniej paliwa, a także będzie emitować mniej szkodliwych dla środowiska emisji. Dla porównania tradycyjne silniki osiągają tylko około 20 procent sprawności. Pomyśl o tym następnym razem, gdy zatankujesz.

Tutaj sprawa staje się bardziej skomplikowana: ruch silnika, określany jako „trójwymiarowa kinematyka”, charakteryzuje się spalaniem benzyny i czterotłokową konstrukcją, ale potem przypomina to przebywanie na innej planecie. Widok silnika to drapak w głowę - srebrna kula z wychodzącymi rurami. Jak statek kosmiczny Ziemia w Epcot… w jaki sposób ta kula obejmuje to, co wszyscy twierdzą, że jest w środku? W lekkiej aluminiowej kuli znajduje się więcej kugeli, które poruszają się po torach wewnątrz dwóch tłoków na tym samym łożysku, które znajdują się wewnątrz wirnika, który obraca się w zewnętrznej aluminiowej powłoce. Gdy wirnik obraca się, tłoki pompują przeciwnie, a kugele ślizgają się po swoich torach… których ruch powoduje obrót wirnika. Zrozumiałeś? (Fakt, że podstawowe części mają takie same nazwy i role jak zwykłe części silnika, naprawdę nie pomaga.)

Po drodze niektóre cewki i magnesy pomagają generować moc i przenosić ją poza sferę do zestawu akumulatorów, które działają jako tymczasowe pakiety podtrzymujące, aby w razie potrzeby przenieść moc wzdłuż układu napędowego. Moc jest wysyłana do innego silnika, który bezpośrednio napędza koła (zamiast przesyłać moc bezpośrednio do tradycyjnego układu napędowego), który według Innomot AG jest bardziej wydajny.

Dr Hüttlin powiedział, że wymyślenie i opracowanie silnika kugelmotorowego zajęło kilka dziesięcioleci, ale spodziewa się, że pojawi się w pojazdach seryjnych za około 2 do 5 lat. Patenty zostały zgłoszone w grudniu 2010 r. (Uzupełniając portfolio Dr. Hüttlin, które obejmuje ponad 150), a Innomot AG planuje licencję na tę technologię, aby Hüttlin mógł wkrótce zostać umieszczony w komorze silnikowej szeregu hybryd.

To zadanie początkowo uderzyło mnie ze strachu: strach przed wpisaniem w Google „zasięgu rozszerzenia” w połączeniu z dowolnym słowem zawierającym umlaut. Po dalszych badaniach odkryłem, że wynalazca Hüttlina podobno odnosi się do swojego stworzenia jako „kugelmotor”. „Kugel”, co może brzmieć znajomo dla miłośników kuchni żydowskiej, w rzeczywistości po niemiecku oznacza „bal”. Wcale nie uspokajające. Ale nadal miałem iskierkę nadziei na silnik kulisty. Zwykle lubię niemiecką inżynierię ponad wszelki powód (na przykład moje dziwaczne przywiązanie do określonego typu sprężarki doładowującej, najbardziej znanej z obecności w późnych latach 80-tych i połowie 90-tych VW, które praktycznie gwarantowały spektakularną porażkę w precyzyjnym 60 000 mil).

To powiedziawszy, zajęło trochę czasu, aby zrozumieć, jak ta piłka się toczy. Każdy opis, który przeczytałem, wydawał się drastycznie inny, skrajnie sprzeczny. I nie było podręcznego podręcznika, który by mnie przekonał. Tak więc, biorąc pod uwagę moje doświadczenie z niemieckim rozwojem motorycznym, wydaje się, że kilka dziesięcioleci zmieniło świat. (I w tej notatce mój puls przyspieszył, gdy odkryłem, że Hüttlin ma potencjał chłodzenia powietrzem. Mój fantastyczny projekt przyszłości Karmann Ghia nabrał zupełnie nowego wymiaru.)

Powiązane artykuły

• 5 przyszłych technologii samochodowych, które naprawdę mają szansę
• 5 najważniejszych nadchodzących technologii samochodowych
• Jak działają silniki obrotowe
• Jak działa silnik cykliczny Atkinsona
• Jak działa silnik Graala
• Jak działają zestawy do konwersji samochodów elektrycznych
• Jak działa Venturi Astrolab
• Jak lekkie będą samochody w przyszłości?

Źródła

• Cars21.com. „Ekskluzywny wywiad z firmą Innomot na temat Hüttlin-Range-Extender”. 7 kwietnia 2011 r. (24 lutego 2012 r.) Http://www.cars21.com/content/articles/55220110407.php
• Innomot AG. „Technologia napędów Hüttlin”. (24 lutego 2012) http://www.innomot.org/compressor.11.html%23Compressor#Home
• PRNewswire. „Przedłużacze zasięgu do pojazdów elektrycznych 2011-2021”. 3 listopada 2011 r. (24 lutego 2012 r.) Http://www.prnewswire.com/news-releases/range-extenders-for-electric-vehicles-2011-2021-133155548.html
• Ryż, Vincent. „Kulisty geniusz Hüttlin Kugelmotor”. Gizmag. 25 września 2011 r. (24 lutego 2012 r.) Http://www.gizmag.com/huttlin-kugelmotor/19923/
• Vorano, Neil. „Zielona przyszłość na Geneva Motor Show”. Narodowy. 5 marca 2011 r. (24 lutego 2012 r.) Http://www.thenational.ae/lifestyle/motoring/the-green-future-at-geneva-motor-show
• Wojdyła, Ben. „Sześć prototypowych silników, które pobudzą mózg”. Popularna mechanika. 13 lutego 2011 r. (24 lutego 2012 r.) Http://www.popularmechanics.com/cars/news/fuel-economy/6-prototype-engines-to-get-your-brain-firing?click=main_sr # slide-5