Waissi-Motor-Update: Die Unterschiede zwischen Waissi- und Bourke-Motoren

Bourke Engine (klicken Sie für Animation)

In einem Kommentar zu meinem Beitrag letzten Monat über den neuen Kolbenmotor von Professor Gary Waissi, der keine Pleuel zwischen den Kolben und der Kurbelwelle hat, fragte einer unserer Leser nach Ähnlichkeiten mit dem von Russell Bourke erfundenen Bourke-Motor. Basierend auf den Diagrammen des Bourke-Motors schien das eine gute Frage zu sein, also habe ich Prof. Waissi danach gefragt. Ich habe heute seine Antwort erhalten. Waissi sagte, dass es zwar Ähnlichkeiten zwischen seinem Motor und dem Bourke-Motor gebe, es aber auch erhebliche Unterschiede gebe, was dazu führe, dass der Bourke-Motor eine höhere Betriebsreibung habe. Dr. Waissi sagte auch, dass er hoffte, bis Ende dieses Jahres einen Zweizylinder-Prototyp nach seinem eigenen Design zusammenbauen und in Betrieb nehmen zu können. Waissis Antwort nach dem Sprung.

Vielen Dank für die Nachricht und für das Schreiben des Artikels. Ich bin mit der Bourke-Engine und dem Bourke-Konzept sehr vertraut; ein Scotch-Yoke-Motor. Eine Reihe von Ähnlichkeiten, einschließlich ausgerichteter Zylinder und verbundener Kolbenstruktur. Der Hauptunterschied besteht, wie in der Animation deutlich zu sehen ist, darin, dass der Bourke-Motor eine „konventionelle“ Kurbelwelle mit „Joch“ verwendet. Beim Waissi-Motor gibt es kein „Joch“, da die Kurbelwelle wie eine Nockenwelle (eine gerade Welle) ist.

Der Bourke-Motor verwendet auch keine hydrodynamische Schmierung zwischen den Lagerringen, was meiner Einschätzung nach die Reibung nicht verringert, sondern erhöht. Beide Motoren, der Bourke- und der Waissi-Motor, verfügen nur über primäre Kolbenkräfte (da keine Kolbenstangen vorhanden sind) und sind daher einfacher auszubalancieren. Bei der Konstruktion des Waissi-Motors ist die Kurbelwelle eigentlich wie eine Nockenwelle – eine gerade Welle; und einer versetzten Nockenscheibe und einem hydrodynamisch geschmierten Lagerring. Der Lagerring hat eine deutlich größere Oberfläche (zwischen der Innenfläche des Rings und dem Außenumfang der Scheibe), wodurch die Kolbenkraft auf eine größere Fläche verteilt wird, was zu einem geringeren Lagerdruck führt.

Ein weiterer Vorteil des Waissi-Motors ist die Herstellbarkeit – gerade Welle vs. Kurbelwelle – insbesondere bei Mehrzylindermotoren; Sie können die gleiche Nocken(kurbel)welle für Motoren mit unterschiedlichen Kolbenhüben verwenden, indem Sie einfach die Scheibe austauschen (da der Hub vom Scheibenversatz abhängt). Beispielsweise beträgt der Hub bei einem F-1-Motor 40 mm; undf für „normale“ Motoren variiert der Hub stark (60-70-80-90-100 mm). Bei herkömmlichen Motorkonstruktionen, einschließlich des Bourke-Motors, benötigt man für jede Variante eine neue Kurbelwelle. Mit dem Waissi-Motor vom F-1-Motor bis zum Pick-up-Truck-Motor benötigen Sie nur einen.

Ich arbeite derzeit an einer Zweizylinderversion des Waissi-Motors. Mein Plan sieht vor, noch vor Jahresende eine testbare Version zum Laufen zu bringen. (Eine Zweizylinderversion, weil sie günstiger zu bauen ist).

Ronnie Schreiber ist Herausgeber von Cars In Depth, einer realistischen Perspektive auf Autos und Autokultur sowie der Original-3D-Autoseite. Wenn Sie diesen Beitrag lohnenswert fanden, können Sie bei Cars In Depth tiefer in die Materie eintauchen. Wenn Ihnen das 3D-Ding Angst macht, machen Sie sich keine Sorgen, alle auf der Website verwendeten Foto- und Videoplayer verfügen über Mono-Optionen. Danke fürs Lesen – RJS

Die einzigen Unterschiede, die ich zwischen dem Wasai und dem Bourke sehe, sind der Durchmesser des Kurbelzapfens und die strukturelle Methode zur Verbindung der beiden gegenüberliegenden Kolben. Ob Sie Anti-Friction (Bourke) oder Fluidfilm (Wasai) verwenden, ist umstritten. Wenn ich darauf wetten würde, welches Unternehmen die geringere Reibung hat, würde ich mein Geld auf Bourke setzen. Ein Problem, das beide Motoren haben, ist das Gleichgewicht. Anders als bei einem Boxermotor mit doppelter Kurbelwelle „boxen“ die Kolben nicht. Stattdessen schlurfen sie hin und her. Ja, Sie können ein Ausgleichsgewicht an der Kurbel/Exzenter anbringen, um der hin- und hergehenden Masse entgegenzuwirken, aber dann führen Sie eine ungehinderte hin- und hergehende Masse ein, die senkrecht zum Kolben wirkt. Einige Konstruktionen dieser Motortypen verwenden zwei Kolbenpaare in Kreuzanordnung, um dieses Problem zu lösen. Aber dann müssen Sie immer noch mit den Erschütterungskräften zweiter Ordnung (Moment) umgehen. Ich stimme den Kommentatoren zu, die darauf hingewiesen haben, dass dieses mechanische Herumspielen nichts zur Verbesserung der thermischen Effizienz beiträgt. Was benötigt wird, ist etwas, das einen größeren Teil der Brennstoffenergie in mechanische Arbeit umwandelt, statt in Verlustwärme. Der andere Bereich ist der Teillastwirkungsgrad, der für Ottomotoren düster ist.

Das Erreichen einer besseren Teillasteffizienz ist DIE wichtigste motorbezogene Möglichkeit, den Kraftstoffverbrauch im realen Fahrbetrieb zu senken. Eine Änderung der Art und Weise, wie das Hin- und Her in ein Hin- und Her übersetzt wird, hat überhaupt keinen Einfluss darauf ... es sei denn, Sie können das Ausmaß des Hin- und Her irgendwie variieren, anstatt die Luftzufuhr zu drosseln. Es ist sehr schwierig, eine ausreichende mechanische Stabilität zu erreichen. Keines der besprochenen Konzepte scheint dies zu tun. Übrigens gibt es eine einigermaßen einfache Möglichkeit, die mechanischen Konzepte für die Übersetzung von „hin und her“ in „rund und rund“ herauszufiltern, um zu sehen, ob sie eine langfristige Haltbarkeit haben können: Verlassen sie sich auf den Oberflächenkontakt zwischen benachbarten beweglichen Teilen oder auf den Linienkontakt (oder noch schlimmer, auf den Punktkontakt)? Ein Kolben hat Oberflächenkontakt mit einem Kolbenbolzen. Der Kolbenbolzen hat Flächenkontakt mit der Pleuelstange. Die Pleuelstange hat Flächenkontakt mit dem Kurbelzapfen. Der Kurbelzapfen hat Flächenkontakt mit dem Kurbelgehäuse. Dadurch können die (sehr erheblichen) Kräfte so verteilt werden, dass die Belastung beherrschbar ist. Wenn es irgendwo zu Linienkontakt kommt – Rollen, Nocken usw. – ist das ein potenzieller Schwachpunkt. Ja, mir ist klar, dass Ventile in einem normalen Motor von einer Nockenwelle mit Linienkontakt zu den Stößeln betätigt werden ... aber die Kräfte an den Ventilfedern sind um Größenordnungen kleiner als die Kolben-Kurbelwelle-Kräfte! Und es gibt Serienmotoren, die Probleme mit der Haltbarkeit des Ventiltriebs haben, weil dieser Spannungspunkt etwas zu weit gegangen ist. Es gibt Serienmotoren, die Wälzlager (Linienkontakt an den Rollen) auf einer ansonsten normalen Kurbelwelle verwenden. . Ich besitze eins. Der Hubraum dieses Motors beträgt jedoch 124,7 Kubikzentimeter. Der Kolbendurchmesser ist kleiner als bei einer Kreditkarte. Und Nadelrollen haben eine Vielzahl von Linienkontakten, nicht nur einen.

@Brian P Nockenwellen werden in den nächsten 10 Jahren verschwunden sein (mit Ausnahme von GM, das den Chinesen gehört ...). Sie werden die gleiche Technologie, die ihre Neandertaler-Brüder bei HD anbieten, in denselben Teil der Glockenkurve bringen ... Die Ventilbetätigung erfolgt zu 100 % elektrisch/elektrohydraulisch, auf einem Quasi-Desmo-System. Das Aktuelle, Primitive , State-of-the-Shelf hat mit der Valvetronic von BMW bereits vor mehr als einem Jahrzehnt die Drosselklappen von Gasmotoren eliminiert. Bei jedem Zündvorgang ist nicht nur der Kraftstoff- und Zündzeitpunkt optimal, sondern auch die Ventilsteuerung optimal.

@porschespeed Das ist leicht zu sagen, aber schwerer zu erreichen. Ich dachte, dass elektronisch betätigte Ventile Sinn machen, als ich als Kind zum ersten Mal lernte, was ein Steuergerät ist. Und ich hörte einen Nachrichtenbericht über ein Ingenieurteam, das ein paar Jahre später (Anfang der 1990er Jahre) tatsächlich einen gebaut hatte. Aber ihr Prototyp lief nur bei niedrigen Drehzahlen und über die Haltbarkeit wurde nicht einmal gesprochen. Wie dem auch sei, ich stimme Ihnen zu, was den Austausch angeht Eine schwere mechanische Nockenwelle mit eingeschränkter Einstellbarkeit durch die Elektronik scheint eine ausgezeichnete Idee zu sein. Aber gute/naheliegende Ideen, die nicht umgesetzt wurden, sind oft schwieriger als sie aussehen. Warum werden die nächsten 10 Jahre anders sein als die letzten 20 Jahre bei elektronisch gesteuerten Ventilen? Andererseits könnte das alles für mich persönlich irrelevant werden , sobald ich mir ein Elektrofahrzeug leisten kann.

@Luke42 Sehr wahr, es ist leicht, in die Zukunft zu blicken – es ist nur schwer, ein genaues Datum zuzuordnen ... Hier ist mein Fall dafür, warum ich sehe, dass sie bei Serienfahrzeugen in weniger als einem Jahrzehnt kommen werden. Schauen Sie sich meine Punkte an und rufen Sie dann selbst an.1. Es klappt. F1-Autos verfügen seit Mitte der 1980er Jahre über verschiedene pneumatische und/oder elektrohydraulische Hybridventilantriebe. Klar, es musste weiterentwickelt werden, und das hat es geschafft. Der reine Elektroantrieb ist noch nicht ganz so weit, aber es ist einiges im Gange. Einfaches Diagramm...http://scarbsf1.com/valves.html2. Es gibt eine Menge Leute, die mit Kubikmetern Bargeld aktiv daran arbeiten. Hier ist nur eines...http://www.launchpnt.com/portfolio/transportation/electromechanical-valve-actuator/ 3. Abgesehen von Beschichtungen, Legierungen und Behandlungen ist die vollständig steuerbare Ventilbetätigung eine der letzten Grenzen für den ICE . Wenn die Vorschriften strenger werden, muss es einfach passieren – es gibt keine Optionen. 4. Ehrlich gesagt, Leute mit viel mehr Ressourcen als ich beschäftigen sich seit Mitte der 70er Jahre damit. Meine Freunde und ich haben den Motor eines Briggs-Rasenmähers so umgebaut, dass er ohne Nocken mit handaufgezogenen Magnetspulen und der analogen Steinzeitelektronik läuft, die wir uns in den frühen 80ern leisten konnten – obwohl wir wussten, dass wir nicht diejenigen sein würden, die das taten Wir wussten, dass es irgendwann passieren würde. (Die Rede ist von zusammengebastelten optoelektronischen Auslösern und Steckbrettern!) Es ist wirklich so, dass die Technologie, die Rechenleistung und die billige Herstellung mit den Ideen aufgeholt haben, die viele vor 40 Jahren hatten. Ähnlich wie bei der aktiven Federung (die bei Bose seit zwei Jahrzehnten im Einsatz ist) wartet sie nur darauf, dass die Preise fallen und der Markt sie nicht nur verlangt, sondern verlangt.

Nach drei Jahren konnte es sich der Erfinder nicht leisten, das Patent zu erneuern, was diese Idee wie viele andere in Vergessenheit geraten lässt. Ich fürchte, es kostet Millionen Dollar, überhaupt einen Prototyp zu bauen und ihn zu patentieren. Ich sollte es wissen, weil ich gerade dabei bin, genau das selbst zu tun. Ich kann nie verstehen, warum Menschen ihre Ideen veröffentlichen, bevor sie ihre Behauptungen mit echten Zahlen untermauern können, die vom Dynamometer ermittelt wurden.