Der neue Waissi-Motor, Kolben, aber keine Pleuel

Obwohl sich die Aufmerksamkeit, die neuen Automobilantrieben in letzter Zeit gewidmet wird, auf Hybridfahrzeuge und batterieelektrische Fahrzeuge konzentriert, ist es eine einfache Tatsache, dass es Verbrennungsmotoren noch eine Weile geben wird. Sie bringen dem alten Hund immer noch ein paar Tricks bei und lassen sich sogar ein oder zwei neue Rassen einfallen, wie jedes Jahr auf dem Weltkongress der Society of Automotive Engineers in der Cobo Hall in Detroit zu sehen ist. Auf der SAE-Konferenz sind immer mindestens eine Handvoll Erfinder und Förderer dabei, die ihre neuen Motorenkonstruktionen vorführen. Vielleicht ist es die romantische Idee eines einsamen Erfinders, der versucht, sein Konzept angesichts einer skeptischen Welt zu beweisen, aber nachdem ich mir das Kongressprogramm angesehen hatte, war der Stand, den ich am liebsten besuchen wollte, der für die Waissi Engine, die Erfindung von Gary Waissi , ein Ingenieurprofessor an der Arizona State University.

Hinweis: Der SAE-Weltkongress fand im April statt. Die Veröffentlichung verzögerte sich, da ich mit Professor Waissi korrespondierte und einige Fragen zu seinem Motor klärte.

Waissis neuer Motor ist eine Gegenkolbenkonfiguration, die konventionelle Kopf-, Ventil- und Brennkammerkonstruktionen verwendet. Der Unterschied besteht darin, dass der Waissi-Motor keine Pleuel zwischen den Kolben und der Kurbelwelle hat. Stattdessen drücken die Kolben direkt auf das, was Waissi eine „Kurbelscheibe“ nennt. Die Abtriebswelle des Motors verfügt über einen großen, exzentrisch auf der Welle montierten Zapfen mit einem Lagerring, der sich auf dem Zapfen dreht. Die Außenfläche des Lagerrings passt in eine Nut am Boden der Kolbenstruktur. Wenn der Kolben während des Arbeitshubs nach unten gedrückt wird, führt die Abwärtsbewegung des Kolbens aufgrund des Versatzes dazu, dass sich die Kurbel dreht, wenn der Lagerring unter der Kolbenauflage rollt. Jeder Kolben hat einen gegenläufigen Zwilling, der dann die Kurbelscheibe um weitere 180 Grad dreht, um eine Umdrehung zu vollenden. Die beiden Kolben sind über Stahlstangen miteinander verbunden, wodurch sie richtig synchronisiert werden. In seinem neuesten Entwurf hat Waissi die Stäbe durch massive Platten ersetzt.

Waissis neuestes Design, das die Grundlage für den hoffentlich lauffähigen Prototypen bilden wird. Steifere, massive Platten haben die Stahlstangen ersetzt, die dafür sorgen, dass die Kolben miteinander verbunden und richtig ausgerichtet sind.

Der Vorteil gegenüber einem herkömmlichen Pleuelmotor besteht in geringerer Reibung, geringerem Gewicht und geringerer Komplexität. Bei einem Vierzylindermotor besteht die Kolben-/Kurbelbaugruppe von Waissi nur aus fünf beweglichen Teilen gegenüber neun bei einem Standardmotor. Weniger Teile bedeuten geringere Kosten.

Der stolze Erfinder.

Viele der heutigen neuen Motorkonstruktionen konzentrieren sich auf die Reduzierung der Reibung. Der Waissi-Motor verfügt über neun Lagerflächen im Vergleich zu 11 bei einem Standardmotor. Vier dieser neun Flächen, an denen die Kolben auf den Lagerring der Kurbelscheibe treffen, sind Rollflächen, die eine deutlich geringere Reibung aufweisen als die Gleitflächen in den Pleuellagern der Kolbenstange eines herkömmlichen Motors. Da die beiden Kolben aneinander befestigt sind, wird auch die Reibung verringert, die dadurch entsteht, dass die Kolben hin- und herbewegen und dann an den Zylinderwänden reiben. Waissi schätzt, dass die Gesamtreibung 50 % der eines herkömmlichen Motors betragen wird.

Die „Kurbelscheibe“, die das Herzstück des Waissi-Motordesigns ist

Auch das dynamische Auswuchten ist einfacher, da es keine schwingenden Pleuel gibt, die Sekundärkräfte erzeugen. Da es keine Pleuel gibt, behauptet Waissi, dass die Beschleunigungs- und Kraftkurven des Kolbens einem idealen, perfekt sinusförmigen Verlauf folgen, was bei einem herkömmlichen Motor nur möglich wäre, wenn die Pleuel unendlich lang wären. Das sollte zu einem ruhigeren Motorlauf führen.

Weniger Teile bedeuten eine günstigere Montage.

Das Konzept ist nicht kraftstoff- oder zyklusabhängig, sodass Zweitakt- und Dieselmotoren möglich sind. Abgesehen davon, wie die Energie von den Kolben auf die Abtriebswelle übertragen wird, funktioniert alles andere gleich. Das Konzept basiert auf einem Zweizylindermodul, sodass Versionen mit 4, 6 und 8 Zylindern (oder mehr) möglich sind, indem einfach Module mit der richtigen Phasenlage gestapelt werden, um das dynamische Gleichgewicht aufrechtzuerhalten. Die beiden Module des Vierzylinders wären um 180° versetzt, bei einem Sechszylinder wären sie um 120° versetzt und bei einem Achtzylinder wären die Module um 90° versetzt. Wie beim ähnlich modularen OPOC-Motor von Ecomotor oder beim von Roush entwickelten abgebrochenen Gemini-Motor von Chrysler könnte die Zylinderabschaltung durch eine Kupplung zwischen den Modulen erfolgen, wodurch ein Modul vollständig abgeschaltet werden könnte, anders als bei einem herkömmlichen Mehrverdrängermotor, bei dem dies immer noch der Fall ist Reibungs- und Pumpenergieverluste aus den deaktivierten Zylindern.

Die Kurbelscheibe rollt tatsächlich unter den Kolben. Die Rollreibung ist im Vergleich zur Drehreibung des Pleuellagers eines herkömmlichen Pleuels geringer.

Waissi baut jetzt den ersten Prototypen. Er hofft, es bis Ende des Jahres in Betrieb zu nehmen und die Testergebnisse auf der SAE-Tagung im nächsten Jahr präsentieren zu können. Auf dem Weltkongress zeigte er, was er bisher kann, um das Interesse und möglicherweise die Finanzierung größerer Unternehmen zu wecken. Der SAE-Weltkongress hat Waissi Engines zum „Innovator der Branche“ ernannt, daher wird er wahrscheinlich einige Aufmerksamkeit erhalten. Es gibt keinen Grund, warum der Motor nicht laufen sollte. Wenn die heutige Designsoftware im digitalen Bereich funktioniert, können Sie ziemlich sicher sein, dass der erste Prototyp ausgeführt wird. Wie gut es läuft und wie weit Waissi mit der Idee geht, ist eine andere Frage.

Im Video unten können Sie sehen, wie Dr. Waissi die grundlegende Mechanik seines neuen Motordesigns demonstriert.

Kürzlich führte Professor Waissi seine Erfindung einem namentlich nicht genannten Großkonzern vor und er stellte mir diese Präsentation freundlicherweise zur Verfügung. Die Powerpoint-Datei können Sie hier herunterladen. Eine weitere Powerpoint-Präsentation, die den (im Vergleich zu normalen Motoren) vereinfachten Montagevorgang des Waissi-Motors zeigt, finden Sie hier.

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

Weniger Teile bedeuten eine günstigere Montage.

Der stolze Erfinder.

Waissis neuestes Design, das die Grundlage für den hoffentlich lauffähigen Prototypen bilden wird.

Die „Kurbelscheibe“, die das Herzstück des Waissi-Motordesigns ist

Ich liebe solche Dinge, aber auch die Kritik, sei es positiv oder negativ. Gehen Sie dabei aufs Ganze. Dieser Motor muss mit sehr hohen Drehzahlen laufen, um mithilfe eines Getriebes genügend Drehmoment zu erzeugen, ähnlich wie bei einer Turbine (aber viel langsamer). Mit dem Konzept der geringen Reibung kann der Motor heißer laufen, was auch der Fall ist Gleicher Wirkungsgrad. Wenn Sie sich die Art und Weise ansehen, wie die Basis des Kolbenmantels den Nocken berührt, kommt es zu einem Verlust an nutzbarem Drehmoment. Bei einem herkömmlichen Motor wird das meiste Drehmoment entwickelt, wenn der Kurbelwinkel 90 Grad beträgt. Dieser Motor verliert an Drehmomenteffizienz, wenn der „Kurbelwinkel“ 90 Grad beträgt, dh es gibt nicht viel Hebelwirkung. Sehen Sie sich den Nockenwinkel (Kurbel) an, wenn der Kolben die Hälfte eines einzelnen Hubs zurückgelegt hat. Außerdem kommt es zu übermäßigem Verschleiß des Kolbens und der Wände, da die Energie nicht konzentrisch oder nahezu konzentrisch zum Kolben übertragen wird. Die Last bewegt sich zur Seite, wenn sich die Nocke/Kurbel dreht, was wiederum die äußerste Ober- und Unterseite des Kolbens belastet. Dies wirkt sich auf die Reibung aus. Ich möchte das Konzept nicht verderben, aber wenn es so entwickelt werden kann, dass die Drehzahl auf 10.000 bis 12.000 U/min erhöht und die Übersetzung heruntergefahren wird, könnte es funktionieren.

Es würde nicht 500 Meilen dauern. Wo ist das Kurbelschmierkissen? Ach ja, stimmt, es gibt keine...

@porschespeed Getriebeöl verwenden. Getriebe laufen jahrelang.

@Big Al aus Oz „Getriebeöl“ verwenden? Wofür genau? Sagen Sie mir, wie diese imaginäre Substanz dem Druck der Kompressionsreibung des Motors ohne jegliche Eindämmung standhalten wird? Einhorn-Quim und Vierspitz-Fürze? Können Sie sagen, wie lange die Molekülkette halten wird? Kein Wunder, dass wir in der Weltrangliste ungefähr auf Platz 50 liegen, wenn es in den USA Wissenschaftsrankings gibt ...

@porschespeed Wer hat gesagt, dass es an den Zylindern liegt? Ich baue auch Motoren und habe tatsächlich eine Produktionslinie zum Ausstanzen von Modulen für Düsentriebwerke betrieben. Ich habe auch Motoren für Rallyeautos und Drag-Motoren gebaut. Aber diese Motoren waren nur ein Hobby. Verstehen Sie Schmierung, Viskosität usw.? Wenn Sie sich den Motor ansehen, wo würden Sie Getriebeöl verwenden? Vielleicht zwischen den Plattformen an der Basis der Kolbenhemden? Also zwischen der Plattform und der Nocke. Berechnen Sie dann, welche Art von Last zwischen diesen beiden Oberflächen platziert wird. Verstanden? Dieser Motor ist nicht lebensfähig, da er ineffizient sein wird.

@porschespeed Danke, ich verstehe es ganz gut. Deshalb wusste ich, dass es im echten Leben nie funktionieren würde. Ich bin auch alt genug, um solchen Unsinn schon tausende Male gesehen zu haben. Deshalb kann ich es ohne weiteres von der Hand weisen. Jeder, der eine vage Ahnung davon hat, wie ein Motor funktioniert, weiß, dass dies ein Trottel ist, der nach Trotteln zum „Investieren“ sucht.

Ich sehe keinen großen Vorteil in dieser Engine, aber ich bin kein ICH. Ich würde gerne einen lauffähigen Prototypen sehen, aber ich sehe keinen Vorteil in diesem Design, abgesehen davon, wie schwer diese Scheiben sind und wie niedrig die rote Linie ist.