Ilmor: Ο «πεντάχρονος» κινητήρας σε εξέλιξη

Οι δίχρονοι και τετράχρονοι κινητήρες βενζίνης ή πετρελαίου αποτελούν το αποκλειστικό σύστημα κίνησης σε όλους τους κινητήρες εσωτερικής καύσης. Από την αυγή της μηχανολογίας οι ερευνητές πειραματίζονταν με τους κινητήρες έξι χρόνων που βασίζονται στις ίδιες αρχές λειτουργίας με τους 4χρονους.

Ο «πεντάχρονος» κινητήρας αποτελεί μια επινόηση του Gerhard Schmitz. Η εταιρεία Ilmor δημιούργησε πριν από μια πενταετία έναν πειραματικό κινητήρα για να διερευνήσει αν όντως αυτή η παλιά ιδέα έχει ενδιαφέρον για την αυτοκινητοβιομηχανία. Η Ilmor κατασκευάζει και εξελίσσει κινητήρες για τα τα IndyCars και τη Formula 1 για λογαριασμό της Mercedes και προσπαθεί εδώ και αρκετό καιρό να διερευνήσει αν ένας «πεντάχρονος» κινητήρας έχει επαναστατικό μέλλον. Σκοπός του «πεντάχρονου» κινητήρα είναι η δημιουργία ενός βενζινοκινητήρα με κατανάλωση αντίστοιχη ενός diesel χωρίς ωστόσο τις εκπομπές οξειδίων του αζώτου και μικροσωματιδίων.  

Ο παραδοσιακός τετράχρονος κινητήρας αποτελείται από 4 φάσεις σε κάθε κύκλο καύσης: εισαγωγή, συμπίεση, καύση, εκτόνωση με εξαγωγή καυσαερίων. Από τις τέσσερις φάσεις μόλις σε μία παράγεται έργο. Το μεγάλο του μειονέκτημα είναι οι μεγάλες απώλειες λόγω της υψηλής θερμοκρασίας των καυσαερίων. Ο «πεντάχρονος» κινητήρας έρχεται να αξιοποιήσει τις απώλειες αυτές παράγοντας έργο από τα καυσαέρια. Τα οδηγεί  σε ιδιαίτερο κύλινδρο όπου ψεκάζεται νερό και λόγω της υψηλής θερμοκρασίας ατμοποιείται παράγοντας επιπλέον έργο κατά την εκτόνωσή του.

 

Πειραματικός κινητήρας Ilmor

Ο πειραματικός κινητήρας της Ilmor είναι τρικύλινδρος με turbo κι έχει κυβισμό 700 κ.εκ. Οι δύο κύλινδροι εργάζονται όπως οι συμβατικοί τετράχρονοι βενζινοκινητήρες κι ανάμεσά τους υπάρχει ένας κύλινδρος χαμηλής πίεσης. Πάνω από το μποκ του κινητήρα υπάρχουν δύο επικεφαλής εκκεντροφόροι οι οποίοι περιστρέφονται με τις μισές στροφές σε σχέση με αυτές του στρόφαλου και κινούν τις βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής των δύο κυλίνδρων υψηλής πίεσης. Ένας τρίτος εκκεντροφόρος που περιστρέφεται με τις ίδιες στροφές με αυτές του στροφάλου φροντίζει για την εισαγωγή των θερμών καυσαερίων στον κύλινδρο χαμηλής πίεσης όπου γίνεται η ατμοποίηση. Κατά την εκτόνωση του ατμού παράγεται επιπλέον έργο για 180^ο μοίρες, δηλαδή στον κύκλο λειτουργίας εντάσσεται ένας ακόμη χρόνος. Τα πλεονεκτήματα του συγκεκριμένου κινητήρα είναι επιγραμματικά: υψηλότερος θερμοδυναμικός βαθμός απόδοσης λόγω μεγαλύτερη φάσης εκτόνωσης, μειωμένες απώλειες ροής κατά την αναπνοή, υψηλός λόγος εκτόνωσης παρόμοιος με αυτόν στους diesel, συμπαγείς εξωτερικές διαστάσεις, χαμηλή κατανάλωση και ρύποι. Το συγκεκριμένο μοτέρ αποδίδει 130 ίππους στις 7.000 rpm και μέγιστη ροπή 166 Nm στις 5.000 rpm. Με ειδική απόδοση 185 ίππους ανά λίτρο γίνεται ιδιαίτερα ελκυστικός αφού μπορεί να πάει την έννοια του downsize σε πρωτόγνωρα επίπεδα. Δείτε στο video πώς λειτουργεί.