Mainos

Näyttääkö kvasitubiini kaapin paikan wankelille

<b>Vihreää tekniikaa vihreällä kentällä.</b> Gilles Saint-Hilairen kvasiturbiiniauto esiteltiin muutama viikko sitten Montrealin <br>ekofestivaaleilla. Tosin nytkin esitteillä oli vasta paineilmalla käyvä malli, ei polttomoottori. Vihreää tekniikaa vihreällä kentällä. Gilles Saint-Hilairen kvasiturbiiniauto esiteltiin muutama viikko sitten Montrealin
ekofestivaaleilla. Tosin nytkin esitteillä oli vasta paineilmalla käyvä malli, ei polttomoottori.

Moottori  7.10.2005 | Jaakko Seppälä Muuta tekstin kokoa -+
Wankel-moottorista povattiin mäntäkoneen syrjäyttäjää etenkin 70-luvulla, jolloin usean auto- ja moottoripyörävalmistajan mallistossa esiintyi kiertomäntämoottoreita. Kävi kuitenkin niin kuin kävi.

Aika ei ollut kypsä wankelille ja valmistajat jättivät tiivistysongelmien sekä huonon hyötysuhteen piinaamalle moottorityypille hyvästit. Kiertomäntämoottori painui automaailman valtavirrasta unholaan lukuunottamatta Mazdaa, joka jatkoi sitkeästi kehitystyötä RX-sporteissaan. Pari vuotta sitten esitellyn RX-8:n voimanlähde onkin jo melkoisen salonkikelpoinen.

Kanadalainen ydinfysiikan tohtori Gilles Saint-Hilaire perheineen katsoi kuitenkin, että nykyiset moottorit, sekä mäntä että wankel, olivat lähtökohdiltaan varsin onnettomia kapistuksia. Pitkällinen tutkimus- ja suunnittelutyö kantoi hedelmää 1996, kun Saint-Hilairet patentoivat kvasiturbiinin.



Monipuolinen ja värinätön


Kvasiturbiini ei keksijänsä taustoista huolimatta toimi ydinvoimalla. "Näennäinen turbiini" muistuttaa lähinnä wankel-moottoria, kun taas nimi viittaa turbiinimaiseen jatkuvaan palamistapahtumaan.

Wankelin kolmiomaisen rakenteen sijaan "männässä" on kuitenkin neljä sivua, jotka on liitetty yhteen joustavasti siten, että mäntä seuraa tiiviisti ovaalimaisen sylinterin seinämiä. Voiman ulosottaminen tapahtuu keskiakselilta. Polttoaineen ja ilman seos virtaa wankelin tapaan sylinterin seinämissä olevista aukoista männän tahdittamana.

Sylinteri on jaettu neljään kammioon. Palaminen tapahtuu kvasiturbiinissa jatkuvasti: Uusi työtahti alkaa heti edellisen päätyttyä, sillä uutta polttoaineseosta on heti tarjolla edellisessä kammiossa.

Tämä on yksi Gilles Saint-Hilairen mainitsemista kvasiturbiinin eduista: Neljä työtahtia yhden kierron aikana verrattuna wankelin kolmeen tai mäntämoottorin yhteen kahden kierroksen aikana.

Tämähän ei toki johda kahdeksan kertaa parempaan hyötysuhteeseen, mutta siihen, että moottorista voidaan tehdä paljon kompaktimman kokoinen ja keveämpi. Näin ollen 600-kuutioisesta koneesta voitaisiin ottaa tehoa 800 hevosen hujakoilla. Jatkuva palaminen myös eliminoi kuolleet kohdat moottorin työkierrossa, jolloin kone ei tee työtä, vaan aiheuttaa kitkaa.



Nakutusta bensiinillä


Painopisteen ympärillä tapahtuva männän pyörimisliike takaa sen, että moottorin toiminta on täysin värinätöntä, toisin kuin wankelilla.

Kvasiturbiini on suunniteltu käytettäväksi vähin muutoksin niin bensalla, dieselillä, maakaasulla kuin vedylläkin. Myös höyryllä, paineilmalla, ja stirling-moottorina käyttäminen on mahdollista.

Keksijän mukaan kvasiturbiini tuottaa perinteisillä polttoaineilla 60 prosenttia vähemmän saasteita tavallisiin moottoreihin verrattuna.

Polttomoottorin matala hyötysuhde on ikävä tosiasia, jota ei käy kiertäminen. Kvasiturbiini kuitenkin venyttää tuota rajaa. Keksijänsä mukaan luonteeltaan vääntävä ja matalakierroksinen moottori ei tarvitse nykyisenkaltaista vaihteistoa eikä rakenteestaan johtuen juurikaan voitelua.

Saint-Hilaire uskoo, että yksi wankelin suurimmista kompastuskivistä on moottorityypille ominainen huono paineen ja tilavuuden suhde moottorissa. Tämä, eikä niinkään wankelin palokammion muoto, johtaisi wankelin huonoon hyötysuhteeseen. Erilaisesta geometriasta ja kaasujen liikkeestä johtuen kvasiturbiini olisi paine-tilavuusdiagrammiltaan olennaisesti wankelia parempi.

Tärkein etu saavutetaan kuitenkin Saint-Hilairen mukaan ajamalla kvasiturbiinia erilaisella palamismetodilla: fotodetonaatiolla.

Fotodetonaatiolla toimiva moottori olisi siis kone, joka nakuttaa tarkoituksella. Kuulostaako tutulta? Dieseliltä?

Fotodetonaation palotapahtuma on kyllä räjähdys dieselin tapaan, mutta erojakin on. Saint-Hilaire mainitsee dieselin epäkohdaksi polttoaineen ja ilman huonon sekoittumisen, joka johtuu siitä, että myöhäisessä vaiheessa sylinteriin ruiskutettu polttoaine ei yksinkertaisesti ehdi sekoittua hyvin.

Kvasiturbiinissa polttoaine sekoitetaan ilmaan sylinterin ulkopuolella bensiinimoottorin tapaan. Itse asiassa bensakoneiden lisäksi myös dieselissä täysin rajoittamaton nakutus on haitallista ja sitä pyritään hillitsemään esimerkiksi esikammioilla ja monivaiheisella common-rail -suihkutuksella. Mäntämoottori ei kampiakselirakenteen hitaudesta johtuen vain kestä hallitsematonta räjähtävää palamista.

Sen sijaan vahvistettu kvasiturbiini (esitetty kaaviokuvassa) ei ottaisi nokkiinsa fotodetonaatiosta, vaan tuloksena olisi vähäpäästöinen, matalassa lämpötilassa tapahtuva ja Saint-Hilairen mukaan matalilla kuormilla kaksi kertaa normaalia tehokkaampi palotapahtuma. Kvasiturbiinia voi käyttää myös perinteisellä palamisella.



Valmistuuko koskaan?


Vaikkakin moottori on suhteellisen tuntematon Suomessa, kvasiturbiini herättää kovasti keskustelua internetin ulkomaisilla moottoripalstoilla.

Moottorin tavallisuudesta poikkeava rakenne on saanut monet älähtämään. Palotilojen kummallinen muoto ihmetyttää: Moni on sitä mieltä, että teräviä kulmia sisältävä, epäsäännöllinen palotila takaa korkeat hiilivetypäästöt, oli fotodetonaatiota tai ei. Myös vahvistetussa kvasiturbiinissa esintyvien palotilan reunalla pyörivien kuljettimien kestävyys epäilyttää: Osa liikkuvista rakenteista saattaa jämähtää kiinni altistuessaan palokaasuille ja syntyvälle karstalle.

Kvasiturbiinin kritisoijat ovat ihmettelevät myös sitä, että valmiita bensalla toimivia prototyyppejä ei vieläkään ole. Tällä hetkellä on valmistettu ainoastaan höyryllä ja paineilmalla toimivia esittelymalleja, joita on kokeiltu moottorisahoissa, asuintalon sähköjärjestelmissä ja kerran mikroautokäytössä. Tässä kuussa kvasiturbiini astui viimein automaailmaan, kun paineilmayksiköllä toimiva henkilöauto esiteltiin Montrealissa messuilla.

Toisaalta, Felix Wankel haki patenttia moottorilleen 1933 ja ensimmäinen toimiva yksikkö rakennettiin vasta 1957 - Kvasiturbiini on vielä pirteä 10-vuotias!

Lähetä kuva, video tai juttuvinkki viestinä puhelimellasi numeroon 13222 tai käytä lomaketta.

Mainos
Mainos
Mainos
Galleriat »|Moottori

Galleriat

Mainos
Uusimmat » | Moottori Down Up
Mainos
stats-image
Takaisin ylös