Μπορούσαν οι δίχρονοι κινητήρες να αλλάξουν τα δεδομένα;

15:57 27/8/2024 - Πηγή: Caroto

Στις αρχές της δεκαετίας του 1990, οι δίχρονες μηχανές φάνηκε ότι ίσως άλλαζαν ριζικά το τοπίο της αυτοκινητοβιομηχανίας.

Η φρενίτιδα που τις ακολούθησε στη Δύση απειλούσε να φέρει την επανάσταση στην τεχνολογία των κινητήρων, ειδικά με την εμπλοκή της Ford και την καινοτόμο προσέγγιση της αυστραλιανής εταιρείας Orbital Engine Company.

Οι δίχρονες κινητήρες εσωτερικής καύσης είχαν αποκτήσει κακή φήμη μέχρι τη δεκαετία του ’90. Οι περισσότεροι τις συνδύαζαν με παλιά αυτοκίνητα,

όπως το Saab 96 ή το Sonnet, που αργότερα υιοθέτησε έναν V4 κινητήρα, ή με τα Trabant και Wartburg από την Ανατολική Ευρώπη, τα οποία είχαν συνδεθεί με προβλήματα αξιοπιστίας, άνιση απόδοση ισχύος και υπερβολικές εκπομπές καυσαερίων.

Η Orbital, ωστόσο, το 1991 πίστεψε ότι είχε τη λύση.

Η εταιρεία ανέπτυξε έναν δίχρονο κινητήρα βασισμένο στον σχεδιασμό του Ralph Sarich, που προσέφερε υψηλότερη ισχύ και καλύτερη οικονομία παραγωγής σε σχέση με τους παραδοσιακούς τετράχρονους κινητήρες.

Το δίχρονο σύστημα καύσης Orbital ξεχώριζε χάρη στην άμεση έγχυση καυσίμου με υποβοήθηση αέρα χαμηλής πίεσης, η οποία διασφάλιζε ότι μια αυστηρά ελεγχόμενη ποσότητα καυσίμου εγχεόταν μόνο μετά το κλείσιμο όλων των θυρίδων από τη δράση του εμβόλου. Αυτή η τεχνολογία εξάλειψε το πρόβλημα της ατελούς καύσης.

Το «σύννεφο» των σταγονιδίων καυσίμου δημιουργούσε φυσική στρωματοποίηση του φορτίου, δηλαδή βέλτιστη αναλογία αέρα-καυσίμου μέσα στον θάλαμο καύσης, παρέχοντας έτσι προστασία από το φαινόμενο της προανάφλεξης (knock) και μειώνοντας την παραγωγή οξειδίων του αζώτου (NOx), ειδικά σε συνθήκες χαμηλού φορτίου. Κρίσιμο ρόλο σε αυτή τη διαδικασία έπαιζαν η ηλεκτρονική διαχείριση του κινητήρα και ο καταλυτικός μετατροπέας.

O Orbital κατασκευάστηκε σε δύο εκδόσεις: Οι χαμηλότερης ισχύος εκδόσεις χρησιμοποιούσαν εσωτερική πλήρωση μέσω του στροφαλοθαλάμου, όπου η κάτω πλευρά του εμβόλου λειτουργούσε ως αντλία, και ένα εξελιγμένο λιπαντικό λάδι εγχεόταν στον στροφαλοθάλαμο μέσω βαλβίδων reed κατά την εισαγωγή. Οποιοδήποτε ίχνος λαδιού καίγονταν κατά την καύση οξειδωνόταν από τον καταλύτη, εξαλείφοντας τους γνωστούς καπνούς από μπλε καπνό. Οι ισχυρότερες εκδόσεις χρησιμοποιούσαν εξωτερικό σύστημα πλήρωσης με τη μορφή ενός υπερσυμπιεστή που κινούνταν από τον κινητήρα.

Οι ισχυρισμοί της Orbital ήταν φιλόδοξοι: εξοικονόμηση καυσίμου κατά 15% σε σύγκριση με τα τετράχρονα μοντέλα της εποχής και εκπομπές καυσαερίων πιο προοδευτικές από εκείνες που απαιτούνταν για τα οχήματα χαμηλών εκπομπών που συζητούσε τότε η πολιτεία της Καλιφόρνια στις ΗΠΑ. Οι εκπομπές NOx ήταν σημαντικά χαμηλότερες από αυτές ενός συμβατικού κινητήρα χωρίς καταλύτη, ενώ τα καυσαέρια θεωρούνταν καθαρότερα από τον αέρα που εισαγόταν στο σύστημα εισαγωγής σε πολλές πόλεις.

Τεχνική ανάλυση: Η τεχνολογία των δίχρονων κινητήρων…

Εκτός από τα παραπάνω, ο κινητήρας Orbital ήταν κατά 40% ελαφρύτερος, 50% πιο συμπαγής και περίπου 17% φθηνότερος στην κατασκευή, γεγονός που καθιστούσε την πρόταση εξαιρετικά ελκυστική. Αφού επιβεβαιώθηκαν τα υποσχόμενα χαρακτηριστικά του κινητήρα από την παγκόσμια αυτοκινητοβιομηχανία, υπογράφηκαν συμφωνίες αδειοδότησης με τις Ford, GM και Fiat, μεταξύ άλλων.

Η Ford εντυπωσιάστηκε και υπέγραψε συμφωνία για την εξέλιξη του κινητήρα.

Η αμερικανική εταιρία είχε μάλιστα περίπου 25 δοκιμαστικά αυτοκίνητα με δίχρονους κινητήρες Orbital, κυρίως Fiestas και Festivas για την αγορά της Αυστραλίας. Επίσης, λέγεται πως η Chrysler εργαζόταν πάνω σε έναν δικό της δίχρονο κινητήρα εκείνη την εποχή.

Πηγή: whichcar.com.au

Όταν δοκιμάστηκε ο κινητήρας το 1992, τα αποτελέσματα ήταν εντυπωσιακά. Παρείχε ισχύ 80 ίππων και ροπή 122 Nm, σημαντικά βελτιωμένη απόδοση σε σχέση με τον υπάρχοντα κινητήρα Kent 1,3 λίτρων της Ford. Παράλληλα, κατάφερε να αποδείξει ότι μπορούσε να λειτουργήσει χωρίς τις κλασικές «παράπλευρες απώλειες» ενός δίχρονου, όπως η αιθάλη από τις εκπομπές.

Συγκεκριμένα, ο βασικός κινητήρας (όπως τοποθετήθηκε στα Fiesta) ήταν ένας τρικύλινδρος 1,2 λίτρων που απέδιδε 80 ίππους στις 5.000 σ.α.λ. και 122 Nm ροπής στις 4.000 σ.α.λ. Επίσης, εξελίχθηκαν ένας δικύλινδρος 800 κ.εκ., ένας υπερτροφοδοτούμενος εξακύλινδρος σε σειρά 2,0 λίτρων και ένας V6 3,2 λίτρων με 330 ίππους, που πιστεύεται ότι προκάλεσε ενδιαφέρον από την Jaguar.

Για να γίνει γνωστός ο Orbital έπρεπε να μπει σε σπορ αυτοκίνητο.

Το πρωτότυπο Ethos της Pininfarina, ένα φουτουριστικό roadster που σχεδιάστηκε ως αντίπαλος του Mazda MX-5, παρουσίασε τη δυνατότητα αυτής της τεχνολογίας. Η Ethos συνδύασε εξαιρετικά χαρακτηριστικά οδήγησης με έναν κινητήρα που, παρότι ελαφρώς βελτιωμένος, διατήρησε την ευελιξία και την ισχύ που απαιτούνται από ένα σπορ αυτοκίνητο.

pininfarina_ethos_1

Έτσι, το 1993, η Pininfarina παρουσίασε δύο πρωτότυπα μοντέλα Orbital (Ethos 1 και 2), για να δείξει πώς ο δίχρονος κινητήρας θα μπορούσε να ενσωματωθεί σε ένα συμπαγές και ελαφρύ αυτοκίνητο με κεντρικά τοποθετημένο κινητήρα για δύο επιβάτες. Τα μοντέλα Ethos γοήτευσαν τον παγκόσμιο τύπο και πρόσθεσαν ελκυστικότητα στον κινητήρα Orbital, που μέχρι τότε του έλειπε.

pininfarina_ethos_2

Ωστόσο, το κύριο πρότζεκτ δοκιμών γινόταν στην Αυστραλία, τις ΗΠΑ και την Ευρώπη, όπου στόλοι οικογενειακών αυτοκινήτων εξοπλισμένων με κινητήρες Orbital αξιολογούνταν. Στο Ηνωμένο Βασίλειο, η αστυνομία του Surrey παρέλαβε ένα Fiesta με κινητήρα Orbital για 15 μήνες και 48.000 χιλιόμετρα, όπου απέδωσε πολύ καλά.

Αναγνώριση LJK Setright.

Το 1994, ο καταξιωμένος LJK Setright έγραψε ένα εγκωμιαστικό άρθρο για τον δίχρονο κινητήρα Orbital και τις παράλληλες εξελίξεις από την Toyota (και Ricardo), οι οποίες συνδύαζαν βαλβίδες βυθίσματος για την εισαγωγή και εξαγωγή με εξωτερική πλήρωση σε έναν δίχρονο κύκλο. Τα αποτελέσματα, ειδικά από τον αγγλο-ιαπωνικό σχεδιασμό, φάνηκαν να θέτουν τη βιομηχανία σε μια καινοτόμο και πιθανώς συναρπαστική πορεία στον σχεδιασμό κινητήρων. Η Ford μίλησε για παραγωγή Orbital μέχρι το 1995. Ωστόσο, ξαφνικά τα πάντα σιώπησαν.

Image courtesy of the State Library of Western Australia

Παρόλο που οι ισχυρισμοί της Orbital για τον κινητήρα φαίνεται να ήταν αξιόπιστοι, πιστεύεται ότι οι μηχανικοί της Ford δυσκολεύτηκαν πολύ να συνδυάσουν όλα τα χαρακτηριστικά του κινητήρα στην πράξη. Ενώ ένας κινητήρας Orbital μπορούσε να λειτουργεί εξαιρετικά ομαλά, οικονομικά ή καθαρά, ήταν σχεδόν αδύνατο να επιτύχει και τα τρία ταυτόχρονα.

Τον «έφαγαν» τα καυσαέρια

Παρά τις ελπίδες που γέννησε αυτή η τεχνολογία, το μέλλον της δίχρονης μηχανής άρχισε να διαφαίνεται αβέβαιο. Μέχρι το 1994, οι μεγάλοι κατασκευαστές αυτοκινήτων, όπως η Ford, η Fiat και η Volkswagen, αποσύρθηκαν από το πρόγραμμα, επικαλούμενοι προβλήματα αξιοπιστίας και εκπομπών καυσαερίων. Παρά τις προσπάθειες της Orbital να αναβιώσει το ενδιαφέρον με νέα μοντέλα, όπως το Ecosport, η δίχρονη μηχανή δεν κατάφερε ποτέ να εδραιωθεί στην αγορά.

Επιπλέον, το πιθανό επίπεδο επένδυσης που απαιτείτο για την ανάπτυξη του δίχρονου κινητήρα θεωρήθηκε απαγορευτικό από τους κατασκευαστές, οι οποίοι ήταν επικεντρωμένοι στο κόστος. Ένας άλλος παράγοντας που επηρέασε αρνητικά την εξέλιξη του Orbital στην Ευρώπη ήταν η άνοδος του ντίζελ, ιδιαίτερα του υπερτροφοδοτούμενου κινητήρα 1,9 λίτρων της Volkswagen. Με την προώθηση από τους πολιτικούς της ΕΕ για χαμηλότερες εκπομπές CO2, φαίνεται πως έγινε μια συμφωνία που απέτρεψε τους πόρους από την ανάπτυξη των δίχρονων κινητήρων και τους κατηύθυνε προς την ανάπτυξη των ντίζελ.

Σήμερα, ενώ οι κατασκευαστές αναθεωρούν τη χρήση κινητήρων εσωτερικής καύσης, η τεχνολογία των δίχρονων κινητήρων παραμένει στο περιθώριο. Ωστόσο, πρόσφατες εξελίξεις, όπως η επιτυχημένη δοκιμή μιας δίχρονης ναυτικής μηχανής με υδρογόνο από την ιαπωνική Mitsui E&S, δείχνουν ότι ίσως υπάρξει μια νέα ευκαιρία για την επανεξέταση αυτής της τεχνολογίας στο μέλλον. Ίσως η ιστορία της Orbital και της δίχρονης μηχανής να μην έχει γραφτεί ακόμα οριστικά.

Η τεχνολογία των δίχρονων κινητήρων…

The post Μπορούσαν οι δίχρονοι κινητήρες να αλλάξουν τα δεδομένα; appeared first on caroto.gr.