Tyske forskere bygger stempler og elektrisk generator ind i samme motor
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Tyske forskere bygger stempler og elektrisk generator ind i samme motor

Elbilens største udfordring er rækkevidden. Derfor er de fleste af de store bilproducenter ved at indbygge rækkeviddeforlængere i deres tidligere højt profilerede elbiler. Det gælder både BMW med deres i3, hvor en benzinmotor fra producentens motorcykelprogram skal levere ekstra rækkevidde, og Audi med deres A1 e-tron, hvor rygterne forlyder, at det bliver en wankelmotor, som skal klare ærterne.

Nu har forskere ved den tyske lufts- og rumfartsorganisation (DLR) udviklet en helt ny type motor, som er i stand til at omforme brændstoffet direkte til el ved at kombinere to kendte teknologier: modsatvirkende stempler og lineære elektriske generatorer.

Ved at lade to stempler virke imod hinanden sparer man et stort energitab i selve cylinderhovedet, hvor der i en almindelig motor afsættes store mængder varme. Og i stedet for at lade stemplerne virke på en krumtapaksel, så overføres energien ved at omdanne stempelstangen til en lineær elektrisk generator.

Ved at koble to lineære generatorer på to modsatrettede stempler er forskere ved den tyske rumfartsorganisation i stand til opbygge en forbrændingsmotor, hvor forbrændingskammerets størrelse og kompression kan varieres. Dermed kan forskellige brændsler bruges i den samme motor. Illustration: Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Infografik: Lineærgenerator omdanner brændstof til el

Der, hvor stempelstangen ‘rammer’ bunden, er den forsynet med en gasfjeder, som skubber stemplerne tilbage mod hinanden. Gasfjederen kan justeres, hvilket betyder, at det samlede system let kan skifte mellem forskellige brændsler, som kræver forskellige kompression og cylinderstørrelse.

For eksempel vil benzin kræve en kompression på 10,1:1, mens ethanol skal helt op på 14,0:1. Ud over de to brændsler regner forskerne med, at motoren vil kunne forbrænde forskellige former for biobrændsel, naturgas og brint.

Præcis styring af forbrænding

Nøglen til systemet er en meget præcis styring af stempelstængernes bevægelse. Derfor er der blevet udviklet et system, som er i stand til at kontrollere bevægelsen i generatoren med en præcision på ned til 0,1 millimeter og samtidig fungerer med de naturlige fluktuationer, der opstår ved forbrændingsprocessen.

Mekanisk har forskerne opbygget en relativt simpel konstruktion, hvor der ikke er brug for hverken knast- eller krumtapaksel som i en traditionel forbrændingsmotor. De forventer, at den nye motor kan opbygges som moduler af 35 kW stykket. Den producerede el kan overføres direkte til den elmotor, som normalt får sin energi fra elbilens batterier.

Endnu eksisterer motoren kun som en laboratoriemodel, og forskeren vil derfor ikke sætte tal på, hvor effektiv den vil være. Men meget tyder på, at konceptet både har en høj virkningsgrad og samtidig er let og kompakt. Der er blevet indgået en kontrakt om teknologioverførsel med Universal Motor Corporation GmbH, som nu skal til at bygge egentlige prototyper.

Emner : Motorer
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

En fornuftig brug af rækkeviddeforlængere kunne gøre elbiler 100% brugbare for alle mennesker. Det er så spændende om sådan en her så vil blive færdigudviklet inden brændselsceller kan noget tilsvarende, men her er vel i princippet forholdsvis kendt teknologi, som mest af alt bare skal finpudses. Det lyder lækkert at holde det så simpelt, netop her, hvor den kun skal een ting, nemlig at lave strøm, og den rolig kan levere en konstant mængde, da batterierne kan aftage det der ikke bruges i motorerne.

  • 6
  • 0

Columbus havde heller ikke tålmodighed med at få ægget til at stå på højkant.
Lidt termodynamik bør overvejes. Med det beskrevne princip kan ma sansynligvis løfte den mekaniske virkningsgra fra 38% til 45% , men så heller ikke mere. Det der er brug for er nogle dygtige ingeniører til at frembringe en kommersiel brændselscelle til at løse de der problemer med at gå direkte fra kemisk bunden energi til elektrisk bunden energi til at "hælde" på nogle små el-motorer. Og lad så nogle andre dygtige ingeniører om at frembringe nogel geniale metoder til at bruge bremse energien til videre fremdrift og acceleration.
Én metode er ikke nok til at blive optimal for både knallerter og busser.

  • 0
  • 0

Hvordan er effektivitet, pålidelighed og pris i frohold til (eksisterede) brændelsceller mon? Den må jo være en direkte konkurrent til disse.

  • 0
  • 0

Problemet med brændselsceller er at den dyre katalysator bliver slidt. Der bliver arbejdet på det, men som med batteriteknologien tager det mange årtier at skabe mærkbare forbedringer - der har været en bunke gode forskningsresultater i nyere tid, men udfordringen er at omdanne en opdagelse til et brugbart produkt.

Regenerative bremser (og endda også affjedring) bruges allerede i mange biler, men desværre er det ikke voldsomt store mængder energi man kan hive ud af systemerne. Vi snakker om at man måske kan forlænge sin tur med 5-10% hvis man har regenerative bremser, men lidt har selvfølgelig også ret.

  • 0
  • 0

Nej det er han ikke, og han virker også på brændselsceller. Derfor er der grænser for hvor effektive brændselsceller kan blive.
I øvrigt er motoren slet ikke så simpel som det umiddelbart virker. Det er en totaktsmotor, og den kræver både brændstofindsprøjtning som en diesel og skylleluft. Det smarte er, at den burde være næsten vibrationsfri, men til gengæld mangler den en aksel til at drive hjælpemaskineriet i form af brændstofpumpe, skylleluft og som taktgiver.

  • 1
  • 1

Det er jo bare en forlængelse eller fastholdelse af den Fosible forbrændingsmotor. I øvrigt, hvor lang tid mon en Gasfjeder (lige som dem i skrivebordsstole), mon holder, jeg går ud fra at der er en i hver ende.? Og så minder dette motorprincip lidt om "Stirling" men denne har kun 1 stempel og krumtap.

  • 0
  • 0

Svend skrev:
Nej det er han ikke, og han virker også på brændselsceller. Derfor er der grænser for hvor effektive brændselsceller kan blive.

Carnot virkningsgraden er da ikke relevant for brændselsceller. Der omsætter man den kemiske energi direkte til elektrisk energi uden først at omsætte til varme.

  • 0
  • 0

Jeg er ikke motortekniker; men kunne man ikke istedet for gasfjedren i bunden, sætte de 2 stempler i en forbundet trekantfacon.
Dvs. Istedet for en gasfjeder i bunden af hvert stempel, var der så en kanal til et "trykmedie" i hvert af trekantens endepunkter.
Så kunne det ensidige energitab måske mindskes.

  • 1
  • 0

Måske jeg var lidt hurtig, men der er grænser, også for brændselsceller.
Følgende forklarer det lidt: http://www.benwiens.com/energy4.html#energ...
Wiki http://en.wikipedia.org/wiki/Fuel_cell
nævner et teoretisk maximum på 83% med ren brint og ilt. I praksis stopper de fleste omkring 70%, som også er rigtig godt, men det kræver specielle brændsler.
Ved at udnytte varmen også kan man nå længere, men så kunne man også bare brænde brændstoffet og spare hele cellen, men det betragter jeg som snyd.

  • 0
  • 0

Der er tale om en fristempelmotor altså en motor uden en krumtap.
Motortypen baseret på dette princip har været kendt i 20 år eller mere og er blandt andet beskrevet i diverse patenter.
Det er derfor et falsum at påstå at der er tale om en helt ny type af motor.
I teorien kan den fungere og måske også i et laboratorie.
Men enhver som har forsøgt at anvende en motor uden krumtap i en bil har været dømt til at opleve fiasko.
Wankelmotoren var den motor uden krumtap som var nærmest på at lykkes.
Men Mazdas aktionærer mistede milliader i det eksperiment.

  • 1
  • 0

Det er fordi at krumtappen sikrer en præcis og pålidelig styring af stemplet og de meget store inertikræfter.
B&W har tilbage omkring 1968 eksperimenteret med en hydraulisk krumtap.
En gang imellem svigtede tændingen og stemplet fortsatte op og slog imod topstykket.
En pneumatisk krumtap er endnu mere usikker fordi gas mangler hydraulik-oliens stivhed.
Derfor behøver en forbrændingsmotor en krumtap.
En krumtap er tung - dyr - primitiv. Men altså også uundværlig.

  • 1
  • 0

Jeg er ganske enig med Flemming Quist, om krumtappen, men jeg har en endnu værre beretning om Wankelmotoren

Vi er ikke ude på at tage modet fra nogen, men påpege at det er ret svært at at lave noget der virker bedre end en kruptap.

Det er ikke umuligt at det lykkes engang, at få lavet en driftsikker liniar modstempelmotor. Når det så er gjort ,så står der tilbage for den ,at udkonkurrere krumtapmotorerne .

Den motor der er kommet nærmest på at være med i kapløbet er som Flemming Quist fortæller Wankelmotoren. Konstrueret af pumpespecialisten Felix Wankel.
Den blev udviklet af NSU ( Neckarsulm motorenwerke AG, idag Audi). NSU var på det tidspunkt verdens indiskutabelt største motocykelfabrik der også lavede biler. NSU Printz serierne

Den første bil med Wankelmotor var NSU Spider fra 1964.og den sidste var RO 80 der fortsatte efter VW opkøb af fallitboet som VW K70

NSU´s version havde indsugning og udstødning i trekantrotorens krumme løbebane der gav nogle levetidsproblemer der kostede NSU livet.

Bilproducenten Mazda (Ford) havde også købt produktionslicens og anvender motortypen i nogle af deres mest sportslige biler, blandt andet i bilen med typenavnet RX8 og RX-7.

Mazda havde større succes med deres konstruktioner fordi insugning og udsødnin var placeret i de flade side hvor de ikke var så udsatte for havarier. Alle andre wankelmotorer anvender Mazda´s metode.

Siden har Mazdas ingeniører konstant udviklet konceptet, og blandt andet er det lykkedes at få bugt med et af motorens største problemer, den dårlige holdbarhed.

Et altoverskyggende problem med wankelmotoren hænger dog stadig ved, og det er det høje brændstofforbrug. En wankelmotor bruger typisk 40 procent mere benzin end en almindelig forbrændingsmotor med tilsvarende ydelse og derfor har også Mazda stoppet produktionen

  • 0
  • 0

Den første bil med Wankelmotor var NSU Spider fra 1964.og den sidste var RO 80 der fortsatte efter VW opkøb af fallitboet som VW K70

K70 var en helt anden konstruktion, havde en konventionel stempelmotor og var slet ikke så futuristisk designet som RO80 - den lignede mere en forgænger til Passat'en.

  • 0
  • 0

Den energi, der tilføres stemplet når det accelereres, skal vindes igen når stemplet stopper. Det kan opnås også uden krumtap og svinghjul. Så lige netop den ting diskvalificerer ikke det viste koncept.

Den illustrerede motor minder om en Junckers Jumo 205 med krumtappene erstattet af et elektromagnetisk system. Jumo'en var også forbilledet i et andet projekt beskrevet her på ing.dk for nylig:
http://ing.dk/artikel/amerikanerne-tuner-t...

Som Svend Ferdinandsen skrev, skal der være en kompressor eller en blæser til skylleluften. Hvordan det kommer i stand forlyder der ikke noget om. Det skal velsagtens være elektrisk drevet.

  • 0
  • 0

Max Jakobsen skriver:
"Det jeg mente var at der bruges meget energi på at accelerere stemplet op i fart".

Det er et udsagn som man ofte hører, men det er en skrøne.
Stemplernes bevægelse bremser kun motoren på grund af friktionen.

Det er lidt analogt med pendulets bevægelse i et pendulur.
Pendulets energi skifter imellem kinetisk energi og beliggenhedsenergi - men energien er konstant.
I en konventionel motor veksler bevægelsesenergien hele tiden imellem stemplet og krumtappen- men energien er konstant.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten