Новый двигатель Waissi, поршни, но нет шатунов

Хотя большая часть внимания, уделяемого новым автомобильным трансмиссиям в последнее время, сосредоточена на гибридах и аккумуляторных электромобилях, простой факт заключается в том, что двигатели внутреннего сгорания будут существовать еще некоторое время. Они все еще учат старую собаку нескольким трюкам и даже придумывают одну или две новые породы, что можно увидеть каждый год на Всемирном конгрессе Общества инженеров автомобильной промышленности в Детройтском зале Кобо. На конференции SAE всегда присутствует как минимум несколько изобретателей и промоутеров, демонстрирующих свои новые конструкции двигателей. Возможно, это романтическая идея одинокого изобретателя, пытающегося доказать свою концепцию перед лицом скептически настроенного мира, но, просмотрев программу конференции, больше всего мне хотелось посетить стенд Waissi Engine, изобретения Гэри Вайси. , профессор инженерного дела в Университете штата Аризона.

Примечание. Всемирный конгресс SAE проходил в апреле. Публикация была отложена, пока я переписывался с профессором Вайсси и уточнял некоторые вопросы о его двигателе.

Новый двигатель Waissi представляет собой оппозитную конфигурацию поршня, в которой используются традиционные конструкции головки, клапана и камеры сгорания. Отличие состоит в том, что двигатель Waissi не имеет шатунов между поршнями и коленчатым валом. Вместо этого поршни толкают непосредственно на то, что Вайси называет «коленчатым диском». Выходной вал двигателя имеет большую шейку, установленную эксцентрично на валу, с кольцом подшипника, которое вращается на шейке. Наружная поверхность кольца подшипника входит в канавку в нижней части конструкции поршня. Когда поршень толкается вниз во время рабочего хода, движение поршня вниз вызывает вращение кривошипа из-за смещения, поскольку кольцо подшипника катится под посадкой поршня. Каждый поршень имеет оппозитный двойник, который затем вращает кривошипный диск еще на 180 градусов, совершая оборот. Два поршня прикреплены друг к другу с помощью стальных стержней, что обеспечивает правильную синхронизацию. В своей последней конструкции Вайсси заменил стержни цельными пластинами.

Последняя разработка Вайсси, которая станет основой для прототипа, который, как мы надеемся, будет работать. Более жесткие твердые пластины заменили стальные стержни, которые удерживают поршни прикрепленными друг к другу и правильно фазированными.

Преимущество перед обычным шатунным двигателем заключается в уменьшении трения, уменьшении веса и уменьшении сложности. В четырехцилиндровом двигателе узел поршень/кривошип Waissi имеет всего пять движущихся частей против девяти в стандартном двигателе. Меньше деталей означает меньшую стоимость.

Гордый изобретатель.

Многие современные конструкции двигателей ориентированы на снижение трения. Двигатель Waissi имеет девять опорных поверхностей по сравнению с 11 у стандартного двигателя. Четыре из этих девяти поверхностей, где поршни встречаются с кольцом подшипника коленчатого диска, представляют собой поверхности качения, которые имеют значительно меньшее трение, чем поверхности скольжения в подшипниках больших головок штока поршня обычного двигателя. Поскольку два поршня прикреплены друг к другу, трение, возникающее из-за раскачивания поршней и последующего соскальзывания со стенок цилиндра, уменьшается. Вайсси подсчитал, что общее трение составит 50% от трения обычного двигателя.

«Коленчатый диск», лежащий в основе конструкции двигателя Waissi.

Динамическая балансировка также проще, поскольку в ней нет качающихся шатунов, создающих вторичные силы. Вайсси утверждает, что, поскольку шатунов нет, кривые ускорения и силы поршня следуют идеальной, идеально синусоидальной траектории, что было бы возможно только в обычном двигателе, если бы шатуны были бесконечно длинными. Это должно привести к более плавной работе двигателя.

Меньшее количество деталей означает более дешевую сборку.

Эта концепция не зависит от топлива или цикла, поэтому возможны двухтактные и дизельные двигатели. За исключением того, как энергия передается от поршней к выходному валу, все остальное работает одинаково. Концепция основана на двухцилиндровом модуле, поэтому возможны версии с 4, 6 и 8 (или более) цилиндрами путем простой установки модулей с правильной фазировкой для поддержания динамического баланса. Два модуля четырехцилиндрового двигателя будут сдвинуты по фазе на 180° друг от друга, у шестицилиндрового двигателя они будут расположены на расстоянии 120° друг от друга, а у восьмицилиндрового двигателя модули будут сдвинуты по фазе на 90°. Как и в аналогичном модульном двигателе OPOC от Ecomotor или в неработающем двигателе Gemini от Chrysler, разработанном Роушем, отключение цилиндров может осуществляться за счет сцепления между модулями, что позволяет полностью отключить модуль, в отличие от обычного многообъемного двигателя, который до сих пор существует. потери энергии на трение и накачку из деактивированных цилиндров.