Next Generation belsőégésű motor

Next Generation belsőégésű motor (ami leváltja az otto és diesel motort)

12 4

Készítette:

Hortobágyi János



: [email protected] www.hjanos.uw.hu

Tartalomjegyzék Előszó .......................................................................................................................................................3 Az ötlet rövid leírása ................................................................................................................................3 Az G motor bemutatása .........................................................................................................................3 Néhány érdekesség, főleg szakembereknek! ............................................................................................5 Az első ütem, a szívás ..............................................................................................................................9 A második ütem, a sűrítés ......................................................................................................................10 A harmadik ütem, az égés és az expanzió ..............................................................................................10 A negyedik ütem, a kipufogás ................................................................................................................12 Szakmai és üzleti cél ..............................................................................................................................13 Hosszú távú célok...................................................................................................................................13 Összefoglalás ..........................................................................................................................................14 Megjegyzés, megszívlelendő..................................................................................................................15 Utóirat.....................................................................................................................................................15

____________________________________________________________________________________________________ -2-

Előszó

Az G, egy teljesen új konstrukciós belsőégésű motor. A konstrukció egy új „matematikai szabályt” állított fel, mely matematikailag nem értelmezendő, de az előnyöket mindenképpen jól mutatja:

?!

belső terű

G motor

hengeres (belső terű) hagyományos motor

A két konstrukció összehasonlítási alapja, hogy mindkettőben egyszerre, - egy időben -, 3 belső tér „dolgozik”, ad munkát. (Még a nem szakembernek is sokat mond.) A nagyságjel pedig a több mint 50%-os hatásfokjavulást mutatja, fejezi ki! Az érdeklődésfelkeltő összehasonlításból nagyon jól lehet látni, hogy az G mennyivel kevesebb alkatrészből, részegységből tudja előállítani a jóval több „munkát”, mint a hagyományos. Az G motor le fogja váltani az otto és diesel motort. Ha ezek Önt nem villanyozták fel, nem kell, hogy tovább olvassa. (De tanulságképpen olvassa csak el, mi az, ami nem kell Magyarországnak!)

Az ötlet rövid leírása Az G motor bemutat ása Az G motor előnyei az új konstrukciónak köszönhető.

A szabadalmi bejelentésig az ötletről, konstrukcióról a következők mondhatók el: 

A konstrukcióban nincs alternáló mozgás. (A dugattyú oda-vissza mozgása nincs.) A motor teljesen kiegyensúlyozott. Fordulatszám a „versenymotorokét” meghaladóan is tervezhető. (Nagyobb lesz a teljesítmény!)

____________________________________________________________________________________________________ -3-

 Az alkatrészek száma minimum 50%-val kevesebb a hagyományoshoz képest. (Nincs hajtókar, könyökös főtengely, vezérmű, szelepek, stb..)

 Az G motor súlya, tömege minimum 50%-val kisebb.  A konstrukció az energiát egy irányba mozgó erőátviteli rendszerrel alakítja át forgómozgássá.  Az otto és diesel motorhoz képest a teljesítmény minimum négyszer nagyobb. Ezt megmagyarázni a konstrukció ismerete nélkül kicsit nehéz, de lehet, és igaz. Olyan technikai megoldás van, aminek csak a végeredményét lehet itt most megértetni, elfogadtatni. Az, hogy ez az állítás, hogy igaz, azt egy példán keresztül mutatjuk be: Ha egy hagyományos 1.600 cm3 négyhengeres motornál 4 db. 400 cm3 szívótér van, és az G motorban is 1.600 cm3 (1 db.) szívótér lenne, akkor tényleg minimum négyszer nagyobb teljesítményű lenne. Ez azért van, mert az az 1 db. 1.600 cm3 G szívótér két teljes főtengelyfordulat alatt 4x1.600 cm3 levegőt fog beszívni, és így négyszer több üzemanyag lesz elégetve, (míg a hagyományos ugyanennyi fordulat alatt csak 4x400 cm3 levegőt szív be). Hát így igaz ez az állítás. Elméletileg éppen ezért kell negyedannyi szívótér - a konkrét példánál maradva az G esetében 1 db. 400 cm3 szívótér -, kb. azonos teljesítmény eléréséhez. Tehát a négyszeres teljesítménynövekedés a négyszeres üzemanyag mennyiség logikáját tartalmazza azonos fordulat alatt, ami remélhetőleg érthető. Egyébként, ha az G-nél negyedannyi a szívótérfogat, természetesen nem lesz négyszer nagyobb teljesítményű, mivel közel azonos üzemanyag kerül elégetésre. A teljesítménynövelés másik alapja a kiterjesztett expanzió lehetősége, alkalmazása. Ez több mint 50%-os munkaterület növelést biztosít, ami a középnyomás, a nyomaték, a teljesítmény radikális növekedését jelenti. A teljesítmény témakörhöz tartozik a fordulatszám is, - ami már említésre került -, ami további teljesítménynövelési lehetőségeket tartalmaz. Ide tartozik egyébként a nyomaték fogalma és logikája is (mivel teljesítményről van szó), és előre jelezzük, hogy a szívótértől függetlenül, egyéb konstrukciós megoldásból adódóan, radikális nyomatéknövekedéssel lehet számolni, ami a „nyomaték karjának” ismertetésekor fejtünk ki. A teljesítményszabályozás is sokkal jobb lehet. A pillangó szelep, a fojtás is elhagyható. A diesel motoroknál, kis teljesítménynél az égés alatti jelentős légfelesleg sincs. A „teljesítmény” kérdéskört összefoglalva, ugyanolyan teljesítmény eléréséhez maximum negyedannyi (75%-kal kevesebb) szívótérfogat is elegendő, melyből következik a minimum 50%-os súlycsökkenés. A súlycsökkenés alapvetően a fajlagos fogyasztást is csökkenti.  A motor alapesetben résvezérlésű, ami méret szempontból sokkal jobb megoldást ad. (A réskeresztmetszet nagyobbra tervezhető.)

 A kompresszió viszony az igényeknek megfelelően szabályozható. (Vegyes üzemanyag használat benzin, gázolaj, gáz, stb. - is megvalósítható, ami speciális igény, de megemlítendő, mert az alkalmazási kört bővíti.)

Ezzel a károsanyag kibocsátás lényeges csökkenése, a hatásfokok javulása, a fajlagos fogyasztás lényeges csökkentése várható! (A súlycsökkentés mellett ez lenne az egyik leglényegesebb, világraszóló előny!)  Az expanziótér nagyobb lehet, mint a szívótér. Az expanzió viszony is „szabályozható”. Ez a jelenlegi elvektől eltérő tulajdonság! Az előnyök rendkívüliek. A számítások is azt mutatják, hogy a motor indikált munkaterületének növekedése az 50%-ot is meghaladja! (Az expanziótérben rendelkezésre álló nyomás- és hőenergia kihasználása jobb lesz. A kipufogón, a hűtőn kevesebb energia veszik el, több kerül hasznosításra. A kompressziónál nagyobb expanzió viszony a hatásfokok javításának leglényegesebb eleme. Ez a tulajdonság a károsanyag keletkezésének egyik alapvető befolyásoló tényezője is, ami az átlagnyomás és átlaghőmérséklet csökkenésével, azok jelentős csökkentését fogják eredményezni. Ez a károsanyag csökkentés a „világnak” nagyon kell. A szabályozható expanzió viszony nagymértékű teljesítményszabályozást is biztosít. Az G motor gyártása folyamán keletkezett károsanyag kibocsátás megtakarítása, és az üzemeltetése folyamán keletkezett megtakarítások, a jelenlegiekhez képest rendkívül nagyarányú megtakarítást - károsanyag kibocsátás csökkenést - fog jelenteni, mutatni. Ezt a megtakarítást forradalmian nagynak lehet nevezni, legalábbis a jelenlegiekhez képest. Szerénytelenség nélkül kijelenthető, hogy ezt a technikai eszközt használó országok, akik még nem írták alá a Kioto-i egyezményt, nyugodtan aláírhatják.) ____________________________________________________________________________________________________ -4-

 Az expanzió folyamán az un. „erőkar”, ill. annak hossza nem változik. A jelenlegi forgattyús mechanizmushoz képest ez a tulajdonság is rendkívüli előnyöket biztosít. Ide kapcsolódik az, hogy az erőkar hossza lényegesen nagyobb, mint a jelenlegi konstrukcióknál. (Ez is a hatásfokok javításának egyik legfontosabb eleme. Az adott konstrukciótól függően, de mégis, általánosan kijelenthető, hogy a nyomaték radikálisan, forradalmian növekszik. Ha a nyomaték növekszik, akkor a teljesítmény is növekszik. Ha a fordulatszám növekszik, akkor a teljesítmény is növekszik.)

 A kompresszió résvesztesége nem keveredik a kartertérben az égésnél, expanziónál, kitolásnál jelentkező résveszteségekkel.  A fentiekből kiemelve: azonos teljesítményű otto vagy diesel motorral összehasonlítva az G szívótérfogata csak negyede-ötöde lesz. Ez a negyed-ötöd szám is minimális, ami a gyakorlatban a nagyobb fordulatszámú személygépkocsi motorok vonatkozásában a hatod-nyolcad számot is meghaladhatja, ami a tömeg vonatkozásában nagy előnyt biztosít! Az G motor konstrukciójáról a szabadalmi kérelmének benyújtásáig lényegesen több nem mondható el. Ami még megemlíthető összefoglalásképpen az, hogy a motor rendkívül egyszerű megoldású. Néhány érdekesség, f őleg szakembereknek ! Az ellenőrző számítások már elkészültek. A 400 cm3 „sima szívó diesel” G motornál, (ami 1.600 cm3 hagyományos motornak felel meg), 300 Nm-nél is nagyobb indikált nyomaték adódott! (Ez világcsúcs lenne!) Ez főleg a már említett nyomaték karjának fizikájából, a magas indikált középnyomásból származik. A számítás kontrolálásának lehetőségét a magyarországi egyetemek szakemberei, szakértői visszautasították. (Még pénzért sem voltak hajlandók erre!) Érdekesség még, hogy egy ütem „lefutása” nem csak 180o-onként tervezhető, hanem 360o egész számú része is lehet. Ez akár 360o, 180o, 90o, … stb. is lehet. Az G konstrukcióját egy 4 hengeres hagyományos motorral is össze lehet hasonlítani: Az G-nél is ki lehet alakítani olyan konstrukciót, ahol egyszerre, egy időben csak egy tér ad munkát. (Ez a hagyományos 4 hengeres soros, 4 terű, 4 ütemű motornál van, mellyel az összehasonlítást be lehet mutatni, melyekből a rendkívüli előnyök is láthatók.)

Ezt a feltételt, - hogy egy időben csak egy tér ad munkát - az G konstrukció esetében egy 2 térből álló (hengeresnek nem definiálható) szerkezet már biztosítani tudja. (Az G fogalomkörében a dugattyú feladatát ellátó szerkezet, vagy az elválasztó, a nyomatékhoz az erőt közvetítő szerkezet két tere - alatta, felette, és/vagy előtte, utána lévő tere - részt vesz a körfolyamatban.)

A munkaterek aránya a hagyományosnál 1:4, az G-nél 1:2, ami lényeges különbséget mutat. (Természetesen az G javára.) A kapcsolódó rengeteg előny pedig magáért beszél. (Ezt most nem soroljuk fel.) Mindkét konstrukció nagy hátránya, hogy egy-egy expanzió során, - a 180o-os ütemeken belül - a nyomaték nagymértékben változik. Sőt, van olyan szögtartomány, ahol alig van, ill. „negatív” a nyomaték, (csak veszteség van), amit a forgó tömeg tehetetlensége, többek között a lendkerék (mozgási energiája) tud csak kompenzálni. Az G ezt a problémát is meg tudja oldani! A megoldást egy plusz tér alkalmazása, a 3 térrel rendelkező G szerkezet biztosítja. Ebben az esetben a 3 térből 2 mindig „munkát ad”, és azok un. „fáziseltolással” tudnak dolgozni. Az expanziók 180o-osak lennének, és minden 90o-ban kezdődne el egy expanzió. Ebben az esetben a munkatér arány már 2:3 lenne, azzal a nagy előnnyel, hogy a nyomaték o 180 -on belül „kevésbé” változna, és mindig pozitív lenne! Így a lendkerék tömege és tehetetlenségi funkciója is kiváltható. Az eggyel több tér természetesen nagyobb gyártási költséget jelent (a 2 teres G-hez képest!), és a veszteségek is kismértékben nőnek, de az előnyök, hátrányok komplex vizsgálata - több mint valószínű - azt ____________________________________________________________________________________________________ -5-

fogják mutatni, hogy ez az úgymond „költség hátrány” nem nagy jelentőségű. A 3 teres G szerkezet, egy 8 hengeres hagyományos szerkezettel lesz egyenértékű, mivel itt is egyszerre 2 égő-expanziótér van, ami éppen „dolgozik”! A 8 hengeres hagyományos, és a 3 terű G gyártási költségeit összehasonlítva kijelenthető, - a konkrét fizikai ismeretek nélkül is -, hogy az G-nél radikálisan kisebb lesz (és egy 8 hengeressel „egyenértékű” G gép pedig nem semmi)! G jellemző az is lehet (de nem feltétlenül kötelező), hogy 1 (egy darab) szívó-kompresszió tér, több égőexpanzióteret szolgál ki, ami természetesen tervezői feladat. Egyéb fontos jellemző még az, hogy az egyes belső terek (a szívó-sűrítő, az égő-expanzióterek) a főtengelyről le-, ill. felkapcsolhatók. Ez azért valósítható meg, mert a le-, és felkapcsolással a szerkezet súlypontja nem változik. Konstrukciós szempontból megfelelő szinkronizálással a fel- és lekapcsolás jól, és egyszerűen megoldható! Ez a konstrukciós lehetőség, a „nagyobb” teljesítményigény változást tudja jobb hatásfokkal kielégíteni. Az égő-expanzióterek a teljesítményigény függvényében több lépésben, - programozhatóan, nem mindig ugyanolyan sorrendben -, a főtengelyről „le-, ill. felkapcsolhatóak”. Például, egy 4 égő-expanzióterű gépkocsi motornál (ahol minimum 5 tér van, ami a hagyományosnál egy 16 hengeresnek felelne meg, ahol a teljesítményigény nagy tartományban mozog), nagy valószínűséggel átlagban csak 2-3 tér fog dolgozni, alacsony teljesítményigénynél pedig csak 1, (és ez logikusan programozottan nem mindig ugyanaz lesz). Ez a szerkezet alapjaiban egy nyomatékváltónak is felfogható, ami rengeteg előnyt biztosíthatna. Ez a rendszer a kompresszió oldaláról is jól rendszerbe foglalható, jól szabályozható. Semmiféle fizikai problémát nem okoz, csak a hatásfokot növeli, és nem is kis mértékben. Az G szerkezeti előnyeiből adódóan még mindig van olyan megoldható probléma, jellemző, ami érdemleges, és megemlíthető. Ez is az energiahatékonyság fokozását biztosítja. A gépjármű lassításakor, ill. a motorféküzemből visszanyerhető, és eltárolható energia problémájáról van szó. Ezen energiák visszanyerésére már léteznek technikák, - főleg elektromos megoldásúak -, és már alkalmazzák is egyes típusoknál, de a hosszú megtérülésük, súlyuk még nem teszi lehetővé a széleskörű alkalmazásukat. Az G az energiát sűrített levegő formájában tudná tárolni, és majd felhasználni. Már említésre került az a lehetőség, hogy az egyes „terek” a teljesítményigény függvényében a főtengelyre könnyedén le-, ill. felkapcsolhatóak. Ez minden térre is vonatkozhat, többek között a szívósűrítő térre is. Az is kiolvasható a már leírtakból, hogy a szívó-kompresszió tér és az égő-expanziótér között bizonyos esetekben szükségessé válik, un. puffer tároló beiktatása. Ez nem kell mindig, de ebben az esetben szükség van rá, mint energiatároló elemre. A motorféküzem a járműveknél egy általános üzemi körülmény. A motorféket tulajdonképpen nagyobbrészt a kompresszió teljesítményigénye biztosítja, mellyel nyomásenergia előállítására is lehetőség nyílik. A nyomásenergia, a sűrített levegő a már említett puffer tárolóban kerülhet eltárolásra. Ennek a puffernek a nagysága tervezhető. (Ezt a puffert általában nyomástartó tartálynak is szokták nevezni, ami logikusan a méret és a súly problematikáját is felveti, amit most ebben az anyagban másodlagos, de megoldható problémának tekintünk. Erre is van javaslatunk!) A motorféküzemben a kompresszió 100%-kal üzemelhet. (Sőt a sebváltót is vissza lehet „kapcsolni, visszaváltani”, hogy nagyobb fordulatszámon, nagyobb kompresszió teljesítményt generáljunk, több energiát tárolhassunk.) A pufferben a fel nem használt sűrített levegő, vagy keverék eltárolódik.

A tárolt energia felhasználása a féküzem utáni időszakban történhet. A tárolt sűrített levegő egy ideig biztosítani tudja az égéshez szükséges „levegőt”. Ez idő alatt nincs szükség a szívó-kompresszió térre, feladatra, teljesítményre, így ezt a teret le lehet kapcsolni a főtengelyről, majd szükség esetén visszakapcsolni. Ez több mint 16%-os energianyerést, megtakarítást jelent ekkor. Ez bizonyos üzemi viszonyok mellett, ahol sokszor van szükség motorfékre, „nagyon sok” energiát jelent. A szívó-kompresszió tér le-, és felkapcsolása technikailag egyszerű. A le-, és felkapcsolás ve____________________________________________________________________________________________________ -6-

zérlése sem bonyolult, és sokkal „olcsóbb”, mint az egyéb hasonló feladatokat ellátó megoldások. Sűrített levegő „pufferelés” egyéb előnye az, hogy bizonyos esetekben teljesítménynövelő feladatokat is elláthatna, mint a „feltöltők” esetében. A tárolt plusz levegőt a „rendszerbe” be lehet vezetni, - a szívás végén, a kompresszió elején, rögtön, turbólyuk nélkül -, ami a többletteljesítményt fogja biztosítani. A különbség az, hogy ebben az esetben a plusz levegő előre kiszámítható idő után el fog fogyni, ami viszont a vezetőnek kijelezhető, pl. másodpercek, percek formájában. (Az időkorlát miatt lehet, hogy ezt egyesek nem javasolnák alkalmazni, de mint olcsó, feltöltő nélküli, időkorlátos teljesítménynövelési lehetőség lett megemlítve, ami szerintünk kapásból nem is elvetendő dolog. Igazából a személygépkocsik vonatkozásában a maximális teljesítmény kihasználása sok esetben korlátozott, korlátolt szokott lenni. A motor „vissza-, leszabályozása”, a vezetőtől független szokott lenni. A maximális teljesítményre az igényt tudatosan is időkorlátossá lehetne tenni. Ez a felvetés megfontolást kíván még, de ebből a logikából kiindulva, „kisebb”, feltöltő nélküli motorok alkalmazása mellett is megoldható az időleges nagyobb teljesítményigény kielégítése, és ez jó áron el is „adható”, lásd az F1-ben! A „kis”, és olcsó motor is biztosítani tudná az időben korlátozott teljesítményigényeket. Ez többféle megtakarítást eredményezne, ami nem elhanyagolható, megvizsgálandó probléma lenne.)

Az előbbiekben leírt működési körülményeket, előnyöket több ábrán összefoglaltuk. Az ábrák teljes mértékben elvi, logikai alapúak, a konkrét fizikai megoldást semmiben sem tükrözik. Az ábrákhoz a következő magyarázat fűzhető:  Az un. „terek” az ábrán „szívás - kompresszió”, „égés expanzió, kitolás” jelölésekkel szerepelnek. A terekben lévő mozgó elválasztó szerkezet mindkét oldala részt vesz a folyamatokban.  Az expanziótér szinte függetlenül tervezhető a kompressziótértől. Az expanzió viszony nagyobb a kompressziónál.  A kompresszió és az expanzió viszony, működés közben is változtatható.  A nyilak, vonalak az egyes terek közötti „kapcsolatot” mutatják, melyek egyes működési körül1. ábra. mények, igények függvényében változnak.  Az ábrák az un. szenzorokat, szabályzóelemeket, befecskendezőket, stb. nem mutatják.  Az ábrák, a „terek” számát tekintve (4 tér), egy 12 hengeres hagyományos motorral egyenértékű G-t jelképeznek. o

(Egy ütem lefutása 180 . Egyszerre 3 o tér ad munkát! 60 -onként kezdődik egy expanzió.)

2.

ábra.

3.

ábra.

A 2. ábra a 100% körüli teljesítményigény esetét mutatja, az egyes terek közötti kapcsolatot. A 3. ábra a 100%-nál lényegesen kisebb teljesítményigény esetét mutatja 2. expanzió beiktatással. Itt azt is lehet látni, hogy az 1. expanziónál a bevitt energia nagysága nagyobb is lehet, az

____________________________________________________________________________________________________ -7-

expanzió viszony viszont kisebb, azért, hogy a 2. expanzióban is legyen, maradjon „elegendő” menynyiségű munka. (Ha nem akarunk 2. expanziót, akkor a felesleges terek a főtengelyről lekapcsolhatók.) Ebben az esetekben a „szívó kompresszió” teljesítményfeleslege a „puffer 1”-ben tárolódik. A pufferek megtelése után az 4. ábra szerint a „szívó kompresszió” tér is lekapcsolható. Az 4. ábrában jelzett „szívó kompresszió” tér lekapcsolása addig ad megoldást, amíg a pufferekben megfelelő mennyiségű levegő van. Itt akár több „expanzió kitolás” tér is „üzemelhet”. A lényeg, hogy a pufferekben tároltak elfogyása előtt, a „szívó kompresszió” teret vissza kell kapcsolni. Az 5. ábra a „motorfékes” üzemet mutatja. A több, nagyobb munka eltárolása érdekében, itt a motor sebességváltóját „vissza lehet kapcsolni”, hogy nagyobb legyen a fordulatszám. A 6. ábra a 100%-nál nagyobb teljesítményigény esetét mutatja. Ez akkor teljesíthető, ha a „puffer 1” is megfelelően „fel van töltve”. Ez itt tulajdonképpen a már említett „időkorlátos feltöltő” alkalmazási esetét mutatja. A szívás végén/után (kompresszió előtt) a plusz levegőmennyiség a puffer 1-ből kiszámítható ideig biztosítható, betáplálható a térbe. A pufferben lévő levegő mennyiségének függvényében a plusz teljesítmény „időkorlátja” kijelezhető.

4.

ábra.

5.

ábra.

(A 3, 4, 6 ábrák a teljesítményszabályozást is már mutatják, ami nagyon hatékony gépet tud eredményezni. Már említésre került, hogy egyes terek a főtengelyről le, ill. felkapcsolhatók. Valamint említésre került az is, hogy a fő belső tereket elválasztó szerkezet - amit nem lehet dugattyúnak nevezni - mindkét oldala részt vesz a munkában. Amikor az egyik tér éppen expandál, akkor a másik kitolást végez. Tehát tulajdonképpen minden egyes főtér két 6. ábra. altérből áll, ciklikusan változó más-más feladattal. Fizikailag nem csak egy-egy főteret, hanem egy-egy alteret is ki lehet kapcsolni, ami a teljesítménylépcsőzés, vagy teljesítményszabályozás vonatkozásában ad nagyon jó eredményt a jelenleg alkalmazott konstrukciókkal szemben. A jelzett 3 fő-expanziótér vonatkozásában tulajdonképpen 6 lépcsős ki és bekapcsolást, teljesítménylépcsőzést lehet megvalósítani, úgy, hogy a kisebb teljesítményeknél a mechanikai veszteségek csökkennek. Az 1-es, és -2-es fokozatban a 2., és a 3. fő-expanzióterek le vannak kapcsolva a főtengelyről, és így itt nem lesz veszteség, vagy a 3. ábrához hasonlóan kétlépcsős expanziót lehet kialakítani, úgy hogy a 2., és a 3.-as terek a második expanziót hajtják végre. Logikus a kérdés, hogy milyen gyorsan kapcsolhatóak ezek a fokozatok? Gyorsan. Nem olyan gyorsan, mint az F1-ben, de elfogatható sebességgel. Előny még, hogy az 1-esből közvetlenül lehet kapcsolni a 6-t, a legnagyobb nyomatékot biztosítót, úgy hogy közben a fordulatszám nem változik. Ezek a szerkezeti jellemzők tulajdonképpen a sebváltóban lévő „sebességek számát” is befolyásolják, nem is kis eredménnyel. Már a motorban rendelkezésre álló több nyomatéklépcső azt is eredményezheti, hogy a „rendszert” a fogyasztás szempontjából optimálisabb szűkebb fordulatszám tartományban üzemeltessük! Ezek az új lehetőségek, megoldások is jelentős megtakarításokat jelentenek.)

Az egy-egy altérben alkalmazott teljesítményszabályozás is nagyon speciális lehetőségeket biztosít. ____________________________________________________________________________________________________ -8-

A 7. ábrában látható teljesítményszabályozás alapvetően a szívószelep, szívórés un. késleltetett zárásával valósul meg. Az is látható, hogy bármilyen teljesítményigény esetén a kompresszió tér változtatásával a kompreszszió végén közel azonos nyomás és hőmérséklet biztosítható.

7.

ábra

Ennek a szabályozásnak rettentő nagy előnye az, hogy a benzines motoroknál is megvalósítható. Diesel esetén a jelentős légfelesleg nélküli üzemelés, és a kiterjesztett expanzió lehetősége több mint 70-80%-os károsanyag csökkenést is mutathat. Stb.. Azzal, hogy a kompresszió tér is csökken a teljesítmény csökkentésekor, a térben lévő keverék begyulladásának, teljes elégésének a valószínűsége is nagyban nő, ami a hatásfokban, fogyasztásban jelentkezik, mint pozitívum. (A kompresszió térben benzin esetén az üzemanyag levegő arányt is növelni lehet.) A szabályozás másik jellegzetessége, hogy a teljesítmény csökkentésekor a „tényleges” expanzió viszony nő, mellyel a hatásfok is nő.

A szakembereknek a vélemények formálásához, az előnyök jobb bemutatásához „kicsit jobban” is ki tudjuk fejteni a megoldást. Az alábbiakban erre próbálunk meg alapot, segítséget adni. Az új G szerkezet is 4 „ütemű” gép. A négy ütem fizikailag teljesen el van szeparálva. Az első ütem, a szívás A szívás jellegzetességeit, előnyeit bemutató ábrákat készítettünk. Az ábrákban nem szerepel a szívórés nyitási, zárási pontja, de ki tudjuk jelenteni, hogy ezek a még ismeretlen tényezők is további előnyt ____________________________________________________________________________________________________ -9-

tudnak biztosítani. Előny, hogy a szívórés mérete nagyobbra tervezhető, mint a jelenleg 3 szelepes szívórendszereknél. A 10. ábrából kiolvasható, hogy az G-nél a szívás elején nincs az a V2-es „káros tér”. Eredmény az, hogy a szívótér nyomása jóval előbb lesz olyan alacsony, hogy az a levegőt felgyorsítsa, a szívást beindítsa. A 8. ábra is ehhez kapcsolódik, hogy a szívó tér változásának sebessége is sokkalta jobb az első szakaszban (20o-30o-ig), ami a levegő felgyorsítását segíti. Látható, hogy az G-nél a szívótér változása teljesen lineáris (az elején, ill. a végén lévő 1o-3o-ot kivéve), szemben a hagyományos forgattyús mechanizmussal. Ez még a ciklus végén is jobb eredményt biztosít. Ami nincs az ábrán, és ide kapcsolódik, az hogy a szívórés zárása, o 180 után az igényeknek megfelelően később zárható, és szabályozható is. Ugyancsak nincs az ábrában, az az hogy a minimális szerkezettű Gnél a szívás minden fázisban, pl. 180o-ként, 2*360o alatt, 4-szer történik, 4 fázisban, 4 külön „egységben”. Ez az összehasonlítható 2 hengeres hagyományos esetében, 2*360o alatt, 2 fázis (hengerenként 3 ütem időszaka) alatt nincs szívás (ami nagy szívás!). A hagyományos rendszerben a 8. ábra szívási ciklus végén (120o-180o között) a tér lényegesen kisebb mértékben nő, mint az G-nél. A hagyományos sokkalta előbb kezdi a levegőt lassítani, ami a levegő tehetetlenségéből eredő feltöltést csökkenti. Azt tudjuk állítani, hogy az G a szívási üteme végén, a szívórés bezárásakor, több levegőt fog tartalmazni, mint a hagyományos, (függetlenül attól, hogy a hagyományosnál van olyan szögtartomány, ahol a dugattyú sebessége nagyobb, mint az G-nél). Ezt a szakemberek nagyon jól tudnák modellezni, ill. megerősíthetnék ezt az állítást. (Eddig még senki sem volt hajlandó erre vállalkozni?) Hogy mi ennek a lényege? Az, hogy végeredményben kisebb szívótérfogat is elegendő a szükséges teljesítmény biztosításához. Kevesebb „anyag” kell. A második ütem, a sűrítés A sűrítés az G-nél a hagyományoshoz képest alapjaiban csak a dugattyú sebességében különbözik, melyet a 8. ábra is szemléltet már. A teljesítményszabályozás is itt történik, mint ahogy az a 7. ábrában már látható volt. Még hozzátehető ehhez a kérdéskörhöz, hogy a kompresszió végén alacsonyabb nyomás, és hőmérséklet várható a hagyományoshoz képest azonos kompresszió viszony mellett. Ez konstrukciós adottság, melyet most még nem tárhatunk fel. Annyit lehet tudni, hogy a kompresszió tér környezeti hőmérséklete alacsonyabb (a falak, a „dugattyú”), mint a hagyományosnál. Ez többek között abból is adódik, hogy az expanzió viszony sokkalta nagyobb. Ez is nagy eredmény. Hogy mi ennek a lényege? Az, hogy a környezettől függően végeredményben nagyobb kompresszió viszonyt lehet tervezni, ami a jobb hatásfokot fogja biztosítani. Van egyéb előnye is ennek a ténynek. Sok mindent összefüggésbe lehet ezzel hozni. Kérem, a szakértők véleményezzék, fejtsék ki a teljes problémakört ez ügyben is. A harmadi k ütem, a z égés és az expanzió Ehhez a következő 9-10. ábrákat mutatjuk be. ____________________________________________________________________________________________________ - 10 -

Az égés az G-nél a hagyományoshoz képest alapjaiban sokkal „jobb”. Hogy miért? Az előbefecskendezés (gázolaj) ugyanolyan logikával, feladattal valósítható meg, mint a hagyományosnál. Ezután jön a legjobb. Az G expanziótere már az expanzió elején sokkalta gyorsabban nő. A befecs-

9. ábra

kendezés egészen más ütemben valósítható meg, mint a hagyományosnál. A maximális expanziótér nagysága tervezhető. (Nagyobb expanzió esetén nagyobb lesz a hatásfok.) Az első ellenőrző számításoknál a 420 cm3 szívótérrel szemben, 1.500 cm3 expanziótért terveztünk. Ennél az expanzió viszonynál az indikált hasznos munkaterület 50%-nál nagyobb mértékben nő az azonos kompresszió és expanzió viszonnyal rendelkező motorokhoz képest. Ez óriási eredmény. A munkaterület növekedés következménye az indikált, és feltételezhetően az effektív középnyomás jelentős növekedése is. Ez a kontrollszámítások szerint, több mint 50%-os nyomatéknövekedést fog eredményezni. A nyomatékból származtatott teljesítmény, - mivel a maximális fordulatszámot a szerkezet alapjaiban nem korlátozza -, akár többszörös is lehet a hasonló hagyományos motorhoz képest. A maximális expanziótér attól fog függni, hogy a motort mire akarjuk használni. A nagy expanziótér, nagy expanzió viszony magával hozza a nagyobb súlyt is. Ez főleg a „stabil”, nagy motorokra lesz jellemző, ahol a súly nem lesz lényeges. Azon alkalmazásoknál ahol a súly már lényeges, - pl. a személygépkocsiknál -, a kisebb expanzió viszonyt kell majd alkalmazni, amit az elérendő cél, - mint pl. fogyasztáscsökkentés -, a választott konstrukció, anyag és technológia is meg fog határozni. o o Az expanzió első 30 -40 -a alatt a tér változása sokkalta nagyobb, gyorsabb, mint a hagyományosnál, ami sok előnyt eredményez. Többek között forradalmi előny az, hogy a károsanyag-keletkezés is lényegesen kisebb, mivel a kémiai folyamatok lassabbak lesznek. Ez azért is lehetséges, mert az expanzió elején is „radikálisan” rövidebb ideig lesz nagy nyomás és hőmérséklet. A teljes ütem alatt az átlagnyomás és átlaghőmérséklet is kisebb lesz. Éppen ezért a hő veszteség, a hűtési igény is kisebb lesz. Stb. … (A hagyományosnál az expanzió elején, 30o-40o-ig szinte nem is növekszik az expanziótér, ami a nagy nyomás és hőmérséklet következtében a kémiai folyamatok felgyorsulását eredményezi. Jelentős légfeleslegnél a NOx keletkezésének valószínűsége sokkalta nagyobb, több károsanyag keletkezik.) ____________________________________________________________________________________________________ - 11 -

o

o

Az G első kontroll számításainál már kiderült, a 9. ábra is mutatja, hogy az expanzió elején 30 -40 alatt az expanziótér több mint 8-szor, 10-szer nagyobb mértékben növekszik, mint a hagyományos motornál. Látható, hogy már az expanzió elején is nagyon nagy különbség van, és azok nagyon nagy eredményt fognak mutatni. Az expanziótér átlagnyomása, és átlaghőmérséklete lényegesen kisebb lesz, ami a nagyobb munkaterület eredményeképpen, számításokkal bizonyítottan a nyomaték növekedését eredményezi. Ez azért is lehetséges többek között, mert a nyomatékot befolyásoló erő karja a főtengely szöghelyzetétől független, - a hagyományoshoz képest - nem változik. Az erő karja is lényegesen nagyobbra tervezhető, mint ahogy az a jelenlegi forgattyús mechanizmusoknál általában van. Az G expanziója egy szóval is jellemezhető: forradalmi. Konkrétan: a munkaterület, a hatásfok radikálisan nő. Világcsúcsot lehet garantálni. Az expanziót összefoglalva, nem is hinné az ember, hogy ez világviszonylatban mennyi „pozitívumot” jelent. Nagyon, de nagyon sokat. A 7. ábra is már mutatta a jellegzetes p-V diagramtól való eltéréseket. A 7. ábra elméleti alapú. A 10. ábra is elméleti, a hagyományos és az G közötti különbségeket mutatja be. Ez a laikusnak is érthető, hogy sokkalta kevesebb energia fog „kimenni” az expanzió végén a kipufogón, hűtőn, kisebb a „végnyomás”, és több energia „megy” a főtengelyre. A p-V ábra jellegzetes pontjai, görbéi lényegesen különböznek egymástól. A szakember meg tudja mondani, hogy a piros, vagy a kék görbe jellemzi az G motorét! A legfontosabb különbség a kompresszió és expanziók „meredekségében”, és hosszában látható. Az előnyök természetesen az G-nél mutatkoznak. Lényeges különbség még a „káros tér” hiányából adódó előnyök. Kompresszió elején a kezdeti nyomás magasabb. A kitolás nyomása alacsonyabb, stb.. A negyedik ütem, a kipuf ogás Az G-nél ez az ütem logikailag semmiben sem különbözik a hagyományosnál. Fizikailag azonban ehhez hozzá lehet tenni, hogy a „kipufogórést” nagyobbra lehet tervezni, mint a 10. ábra jelenlegi 2 szelepes kipufogó rendszereknél. Itt is, hasonlóan a szívásnál, minimális 2 terű szerkezet esetében is a kipufogás minden „fázisban” 180o-ként megtörténik. Az expanziótérben, hasonlóan, mint a szívó térben nincs „káros” tér, így annak „átöblítésére” sincs szükség, az égéstermék teljes mértékben kinyomható. Az G-nél az égéstermék kinyomása is sokkalta kisebb energiát igényel, egyrészt a kitoláshoz rendelkezésre álló keresztmetszet nagysága miatt, másrészt, hogy a kinyomás sebessége jobb, mint a hagyományos, egyenletes, hasonló, mint a szívásnál volt.

____________________________________________________________________________________________________ - 12 -

Szakmai és üzleti cél Az G projekt első gazdálkodási évének elérendő céljai. Legfontosabb célok:  Az G motor hasznosíthatóságának bizonyítása maximum 3-4 hónap,  szakmai, gazdasági, hatékonysági világcsúcsok megdöntése,  előnyös környezetvédelmi hatásainak bizonyítása,  innovációs, megvalósíthatósági, marketing tanulmány elkészítése,  a hasznosítást bizonyító, prezentációs, stb. tanulmányok, nemzeti, és EU-s pályázat(ok) elkészítése,  szabadalmi védelem biztosítása,  világbemutató(k) megtartása,  szabadalom értékesítésének előkészítése,  gyártók, és/vagy befektetők bevonása a hasznosítási projektbe, ill. egyéb hitel biztosítása,  az G motor felhasználásával egy vagy több, minimum 500 kW elektromos- és 250 kW hőenergia termelő berendezések tervezése, gyártása, összeállítása és üzemeltetése,  második gazdálkodási évre nyereségessé válás, a nyereség dinamikus (exponenciális) növelése. Hosszú távú célok Az G motor szállító járműben való alkalmazás, a gyártási jog értékesítése maximum két, három évet vesz igénybe, melynek vonatkozásában a licenc értékesítés a fő koncepció. Már az első év gazdasági eredményei lehetővé fogják tenni, hogy a második évben nagyobb teljesítményű (1-10 MW-os) elektromos- és hőenergia termelő berendezések kifejlesztése és kis sorozatú gyártása beindulhasson. A berendezések összeállítását, és üzemeltetését, az energiák értékesítését saját szervezésű gazdasági társaság fogja végezni. Az alkatrészek, részegységek gyártását az első időszakban „beszállítókkal” tervezzük végeztetni, majd nagyrészt saját gyártásban. Olyan komplex berendezést tervezünk összeállítani, ami Európa, ill. a világ vonatkozásában bárhol telepíthető lesz, „gyorsan”, akár mobil formában is, és távolról, saját telephelyről ellenőrizhető, üzemeltethető lesz. Kidolgozásra, ill. feltárásra került egy, ill. több „Next Generation elektromos hálózat …, Intelligens hálózat …, Új energiagazdálkodási modell …, Decentralizált energiatermelés …” modell(ek), ami(k) energiahatékonysági szempontból a legversenyképesebb modell(ek), ami(k) nagyon gyorsan, nagyon gyors megtérüléssel meg is valósítható. A dokumentáció a http://hjanos.uw.hu/A_modell_00.pdf linkről letölthető. Az G konstrukció technikailag még messze nem kiforrott. Az otto és diesel motornál is több mint 100 évig tartott a mondhatni „teljes” kiforrottság elérése. Az G-nél is természetes szükségszerűség a folyamatos fejlesztés, ami viszont töredéke lesz az említett 100 évnek. A vállalkozásnak hosszútávon erre kell felkészülnie, erre a feladatra kell bevonni egyéb társaságokat.

____________________________________________________________________________________________________ - 13 -

Összef oglalás Az G motor leírását összefoglalni nem egyszerű. Szinte minden fajlagos hatékonysági és gazdaságossági mutató jelentős javulása várható. A motor hatásfokai, a fogyasztás lényegesen javul. A károsanyag kibocsátás nagymértékben csökken. Legfontosabb előnyök a következők:  alkatrészek száma minimum 50%-kal kevesebb,  súly minimum 50%-kal kisebb,  teljesítmény minimum 4-szer nagyobb,  károsanyag kibocsátás minimum 60-70%-kal kisebb,  a gyártási költség minimum 20-30%-kal kisebb,  fogyasztás, hatásfokok lényegesen jobbak, átlagban több mint 30-50% a javulás. (A százalékok minimumok, melyek a gyakorlatban lényegesen jobbak lesznek!)

Az elsődleges cél az G motor működő modelljeinek elkészítésével, a mérési jegyzőkönyvekkel a tervezett jellemzők prezentálása, bizonyítása, és a szabadalmi védelem biztosítása, az üzleti tervben lefektetettek megvalósítása. Az G-ről sokkal többet már nem nagyon lehet leírni, mert azok a szabadalmi jogokat, érdekeket nagyban sértené. A szakembernek ezek is sokat mondanak, mondhatnak. A szakember ki tudná számolni, számolják ki, támasszák alá a leírtakat, hogy: 1. a „szerkezet” hatásfoka mennyivel növekedhet, 2. mennyivel lesz nagyobb a nyomaték, 3. mennyivel lesz kevesebb a „fogyasztás”, 4. mennyivel lesz kevesebb a károsanyag. Ezek nagyon fontos mutatószámok (indikátorok) lehetnének, melyeket a szakembereknek is alá kellene támasztaniuk. Az általuk számítottak is mind világcsúcsot fognak mutatni. Másoknak is sokat mondana, ha elolvashatná egy szakember véleményét. Az eddig bemutatott kérdéskörökben, - ill. egyebekben is - a szakemberekkel nyílt vitát, megbeszélést szívesen lefolytatunk. Egyéb információ, üzleti tervvel, pályázatokkal kapcsolatos anyagok a

www.hjanos.uw.hu honlapon megtalálhatóak. Befektetőt, üzleti partnet, támogatót keresünk.

____________________________________________________________________________________________________ - 14 -

Megjegyzés, megszívl elendő

Utóirat

A Next Generation Engine nem egy csoda, de higgyünk a csodákba n!

Magyarország, 2010. november

Hortobágyi János

____________________________________________________________________________________________________ - 15 -