Hemliga rena fungerande bilalternativ!

[Anders G.]

Jag har inga säkra belägg för att något storbolag skulle ha köpt upp patent för att lägga ner klyftiga idéer. Alla patent är ju offentliga handlingar och numera dessutom fritt tillgängliga på nätet, om det hade funnits bra patenterade lösningar som inte används i praktiken hade det säkert diskuterats mer än vad som görs, och dessutom med hänvisning till patentnummer osv.

De flesta länders patentlagar har dessutom regler som ska förhindra eller åtminstone försvåra den här sortens handlande. Dels har ju ett patent begränsad giltighetstid, vanligtvis omkring 20 år, och den årliga avgift som innehavaren måste erlägga för att patentet ska gälla ökar ofta med tiden. Och dels brukar det finnas en regel om så kallad tvångslicens. Det innebär att om någon innehar ett patent men inte har utnyttjat det i sin egen verksamhet på några år, så är han tvungen att lämna licens mot skälig avgift till den som begär detta. Om han vägrar lämna licens eller ställer orimliga villkor kan han bli dragen inför domstol som då bestämmer vad som är skälig licensavgift och andra villkor.

Men visst skulle världen vara mer spännande om man inte behövde bry sig om sådana enkla fakta?

[Pjöllerberg]

Vet inte hur väl det här platsar i tråden, men petar in det ändå, kanske sätter det griller i huvet på någon.  
Inte direkt hemligt, och organisationen bakom sägs vara non-profit.
Såg ett tv-program om att dom vunnit nåt Rolex-pris för uppfinningen (eller vad det nu är).

Envirofit International has developed a Direct In-cylinder (DI) fuel injection retrofit kit for two-stroke engines that is cleaner and more fuel efficient than the replacement four-stroke engines.

Låter nästan för bra för att vara sant, eller?

http://www.envirofit.org/?q=our-products/2-stroke-retrofit

[fishyerik]

Vet inte hur väl det här platsar i tråden, men petar in det ändå, kanske sätter det griller i huvet på någon.  
Inte direkt hemligt, och organisationen bakom sägs vara non-profit.
Såg ett tv-program om att dom vunnit nåt Rolex-pris för uppfinningen (eller vad det nu är).

Låter nästan för bra för att vara sant, eller?

http://www.envirofit.org/?q=our-products/2-stroke-retrofit

Jo det låter lite väl bra, låter som ett klassikt exempel på att under rätt sällsynta omständigheter kan vara så bra som de säger, och det finns garanterat "hakar". Dessutom, de tvåhjuliga tvåtaktarna som ska byggas om ska väl hellre ersättas med batteri/el-varianter där strömmen kommer från förnyelsebara alternativ, utvecklingen av batterier och solceller går ju hyggligt fort nu. Att komma på ett sätt att modda tvåtaktare och fortfarande köra på bensin kommer inte sätta några spår i världshistorien.

[torbjorn]

Och det var väl ganska precis det där som den tyska biltillverkaren Goliath gjorde på 50-talet? De försåg en tvåcylindrig tvåtaktsmotor (förmodligen DKW-kopia) med mekanisk direktinsprutning, i princip dieselteknik. Det fungerade väl åtminstone någotsånär bra, men en gammal f d Goliathägare som jag pratade med en gång sade något i stil med "jag mekade lika mycket på de två år jag körde Goliath som sedan under 20 år när jag körde Citroën 2CV".

En annan intressant tvåtaktsombyggnad är ju den s k pulsatortekniken som framför allt användes under kriget för att konvertera tvåtakts semidieslar (tändkulemotorer) till gengasdrift. Ombyggnaden blev ganska dyr eftersom det krävdes ett nytt topplock och en mekaniskt styrd insugningsventil, men det faktum att en gengaskonverterad tändkulemotor oftast fick 20-30 % ökad effekt jämfört med drift på råolja eller fotogen talar väl för sig självt...

[JohnA]

Min första tanke om tvåtakts DI-kitet var det australiska företaget Orbital Engine som hållit på i
decennier med en ny motorlösning. Tror det var tio till 15 år sedan jag hörde något om dem sist och
då var det i både tidningen Teknikens Värld och TV-programmet Trafikmagasinet. Vad det handlade
var en trecylindrig bensindriven tvåtaktare med direktinsprutning i förbränningsrummet precis
som nu i ovanstående koncept. Jag beredde mig på att totalt såga konceptet som rent bonnfångeri
men på sajten påstås att man baserat sitt retrofit-kit på en licens från just Orbital!

Tvåtaktaren har vad jag vet två huvudsakliga brister, den ena är att man får en oavsiktlig blandning
mellan avgaser och färsk luft-/bensinblandning när cylindern spolas mellan varje arbetstakt. Den
andra bristen är att motorns smörjolja förbrukas i förbränningen.

Orbitals koncept var/är egentligen inget nytt, det har tillämpats på dieselsidan hur länge som helst och löser båda ovanstående problem. Tvåtaktsdieseln är vanlig som större marinmotorer än idag
och förekom åtminstone fram till 60-talet i entreprenadmaskiner och lastbilar.

Den enkla billiga bensin-tvåtaktaren använder vevhuset och kolvens undersida som spolpump
för att med färsk bensin/luftblandning blåsa rent i förbränningsrummet och fylla på en ny "laddning"
till varje arbetstakt. Både kolv och vevaxel smörjs därför med oljeblandad bensin eller via små
oljesprutande munstycken på strategiska ställen. Oljan blåser snabbt bort av stormen i vevhuset
och förbränns i cylindern så att avgaserna blir extra gosiga...

Om man instället bygger motorns bottendel som en fyrtaktare med trycksmorda lager, eller
åtminstone med kullager i slutet oljebad, får man ner oljeförbrukningen radikalt. Eftersom cylindern
fortfarande behöver avgas- och spolportar antar jag att man fortfarande förlorar en liten mängd
olja den vägen. Eftersom man går miste om kolven som spolpump adderar man en fläkt eller
kompressor för detta ändamål.

Dieseln har insprutning precis före tändningsögonblicket medan orbital-motorn sprutar in bensin
med högt tryck precis efter att kolven gått upp så långt att avgasporten stängts. Med rätt utväxling på den externa spolpumpen kan man blåsa en större volym ren luft genom cylindern än vad samma
motor skulle klarat med kolvspolning.

Jag är övertygad om att konceptet fungerar mycket bra, men det måste ändå finnas en orsak
till att dessa motorer ändå inte slagit stort trots att de påstods klara de tuffaste avgaskraven
(för 10-15 år sedan), väger och kostar hälften av en fyrtaktare och tar betydligt mindre plats.
Jag kan tänka mig att man brottats med oljerester från vevhuset som läcker ut förbi avgas- och
spolportarna samt större slitage på cylinder och kolvringar än i en fyrtaktare med helt släta
cylinderlopp. Sedan kan det förstås också vara den allmäna fegheten att våga satsa på något
annorlunda...

Hur detta koncept skulle kunna överföras på en befintlig tvåtaktare bygd efter traditionella
principer fattar jag inte. Bränsleinsprutning efter orbital-principen funkar säkert fint och minskar
troligen bränsleförbrukning och nedsmutsning men motorn måste fortfarande få sin smörjning
den vanliga vägen med olja som deltar i förbränningen. Eller har de hittat på något lite extra?

[torbjorn]

Om man instället bygger motorns bottendel som en fyrtaktare med trycksmorda lager, eller
åtminstone med kullager i slutet oljebad, får man ner oljeförbrukningen radikalt. Eftersom cylindern
fortfarande behöver avgas- och spolportar antar jag att man fortfarande förlorar en liten mängd
olja den vägen. Eftersom man går miste om kolven som spolpump adderar man en fläkt eller
kompressor för detta ändamål.

DKW gjorde en gång i tiden en V4 tvåtaktsmotor med separat spolluftpump (två extra V-ställda cylindrar, så motorn såg ut som en V6:a med två cylindrar större än de övriga) och trycksmort vevhus. Den finns beskriven i H. Dubbel's "Taschenbuch für den Maschinenbau" från 1940, men jag vet inte om den någonsin kom till användning i någon bil. Där har vi ju ganska precis de idéerna.

Hur detta koncept skulle kunna överföras på en befintlig tvåtaktare bygd efter traditionella
principer fattar jag inte. Bränsleinsprutning efter orbital-principen funkar säkert fint och minskar
troligen bränsleförbrukning och nedsmutsning men motorn måste fortfarande få sin smörjning
den vanliga vägen med olja som deltar i förbränningen. Eller har de hittat på något lite extra?

Om oljan är med redan från början i förbränningen så brinner den upp ganska fullständigt, så då är det nog inget större problem med avgaserna. Den otrevliga oljan i tvåtaktsavgaser är ju den som går ut oförbränd tillsammans med spolluften. Om man kör en fyrtaktsmotor, t ex gräsklipparmotor på oljeblandad bensin så luktar de avgaserna inte mer än vanligt.

[JohnA]

Så här står det om konverteringskitet på sajten:

"...the Envirofit kit utilizes a re-engineered cylinder head, air compressor, wiring harness, and custom bracketry. All other parts can be termed as “off-the-shelf” components. "

Frågan är hur omfattande ombyggnaden egentligen är? Jag tror det är här konceptet stupar.
Om man vänder sig till den tvåtaktsrika men fattiga tredje världen tror jag ombyggnaderna
helt enkelt blir för dyra. Det handlar förmodligen om ett ganska omfattande mekande.

[Imp]

Problemet med tvåtaktare är ju att de oftast måste ha lite varv för att ge effekt. Varven gör ju att saker slits. Man byter ju kolvar i tvåtaktsmotorcykelmotorer rätt ofta.
När man bygger lite storlek på bensintvåtaktare så kommer ju även vibrationproblemen. Flercylindrigt bli ju ett måste för att man inte ska få för tunga rörliga delar.
Allt detta är ju en smula annorlunda i tvåtaktsdieslar.

[JohnA]

Behöver tvåtaktaren verkligen så mycket varv egentligen? Är det inte så att den upplevelsen är ganska relativ och att vi grundar den på moderna högvarviga småmotorer som kan leverera direkt skrämmande höga effekter inom ett smalt (och högt) varvtalsområde när hela systemet andas i perfekt resonans? Strax innan de variabla avgasportarna gjorde entré var "ketchupeffekten" på topp med hopplöst svårkörda motorer. Längre tillbaka satt tvåtaktarna i trädgårdsredskap som krävde rejält med råstyrka som t.ex. i jordfräsar. Här var toppeffekten låg i förhållande till slagvolymen och varvtalet likaså. En gammal 150-kubiks vespa- eller lambretta-skoter hade sällan mer än sex sju
hästkrafter men jäklar vilken råstyrka!

Finns det egenligen någon grund för att en tvåtaktare inte skulle kunna ge samma (eller bättre)
råstyrka än en fyrtaktare? Rimligen har de lite större läckage kring kolven när det ska pumpas
och pysa på båda sidor om den i en cylinder som ser ut som en schweizerost. Kolvslitaget borde
också bli större med mindre stödjande/smörjande ytor och snålt med glidmedel.

Tvåtaktaren ger ju kraftpulser dubbelt så ofta som fyrtaktaren vilket talar för en jämnare gång. Eftersom toppeffekten också är betydligt högre per slagvolym borde de rörliga massorna bli
betydligt mindre än hos fyrtaktaren. En tvåcylindring tvåtaktare borde ganska väl motsvara en
fyrcylindrig fyrtaktare. Vibrationerna blir förstås lite annorlunda men jag tror inte man kan påstå
att tvåtaktaren egentligen är sämre.

Men NÅGON anledning måste det ändå finnas att vi inte ser tvåtaktarna i moderna bilar och att fyrtaktaren blir allt vanligare i både båtar och mopeder... Jag gissar att det beror på att man kan
få ner utsläpp och förbrukning lättare (läs "billigare") genom att addera uråldrig teknik med två ventiler
och en kamaxel än att förse en tvåtaktare med spolpumpar, insprutning, avgasportar och fan vet allt.
-Varför göra något maximalt bra när man kan göra det TILLRÄCKLIGT bra utan att behöva tänka?

[ollebolle]

Torbjörn har skrivit om tvåtaktaren här ovan. Det gick visst inte hem riktigt.

Tvåtaktaren tar in ny luft och bränsle och blandar det med en del av förbränningsluften. Det kan ju vara OK men den skickar ut en del av den oförbrända bränsle/luftblandningen.

Det är inte bra! Drar mer soppa och förpestar luften. Det är bättre att bränslet brinner upp så mycket som möjligt vilket sker i fyrtaktaren som har ett mer avancerat sätt att jobba med förbränning vartannat varv.

 

[torbjorn]

Tvåtaktsmotorer som bara pumpar luft via vevhuset och där bränslet sprutas in under kompressionstakten med en spridare i topplocket bör kunna bli lika bra som fyrtaktsmotorer ur verkningsgrads- och avgassynpunkt.

Alla gamla tändkulemotorer bygger ju på den principen, och den tyska biltillverkaren Goliath hade en direktinsprutad tvåtaktsmotor på 50-talet  (hoppsan, det skrev jag visst redan den 26 augusti i den här tråden).
Ford lade ner enorma resurser på att utveckla en modern direktinsprutad tvåtaktsmotor på 90-talet men gav tydligen upp så småningom, jag vet inte vad det var för oöverstigliga problem de råkade på.

När det gäller äldre, lågvarviga tvåtaktsmotorer med bra segdragningsförmåga måste man ju nämna de DKW-elverk som tyskarna använde under andra världskriget, en del av dem letade sig hit som surplus så småningom. Det var en encylindrig luftkyld tvåtaktsmotor. 462 cm³, 6,2 hk, 2000 varv/min. Utombordsmotorer får man nog också räkna till relativt lågvarviga och långlivade maskiner.

[JohnA]

Nu kanske vi går runt runt i tråden eller så blandar jag ihop det med sådant jag och/eller andra skrivit tidigare, men motorprojektet som Torbjörn skrev om undrar jag om det inte var det som pågått hos Orbital Engine under ett par decennier. Minns jag inte helt galet kan Ford ha varit med som sponsor och att några av testmotorerna hamnade i Ford Fiesta. Eller så blandar jag ihop det med de tidigare testerna med lågförlust CVT-transmission med kilrem av stållameller...

Hur som helst, för kanske 15 år sedan läste jag en mycket intressant artikel om projektet hos Orbital
Engine som då påstod sig vara nära slutfasen. Det var också ett reportage i något motorprogram på TV. Motorn var en liten trecylindrig tvåtaktare på ca 50 hk med 20-30% mindre bensinförbrukning än
samtida bensindrivna fyrtaktare, halva vikten och betydligt färre rörliga delar. Det (då) unika med
motorn var att den hade direktinsprutning av bensinen i topplocket under högt tryck och att en kompressor stod för spolluften istället för att använda vevhuset.

Insprutningen gjorde det möjligt att vänta med bensintillförseln tills kolvarna hunnit täta av avgas-
och spolkanaler. Tillsammans med kompressormatningen fick man fördelen att kunna blåsa ur
förbränningsrummen med ett luftöverskott för att helt bli av med avgaserna från föregående
arbetstakt samtidigt som man helt kom ifrån problemet med smitande bränsle genom avgasporten.

En andra vinst med kompressormatningen var att motorns vevhus kunde byggas som en fyrtaktare
med trycksmorda lager och sprutmunstycken till kolvarna. Jag förmodar att en del smörjolja går
förlorad när kolvarna glider förbi cylinderns spol- och avgasportar men det är sannolikt mycket
mindre än i en traditionell tvåtaktare där ALL smörjolja förbränns.

Egenligen var det inget nytt och fantastiskt med konceptet, som Torbjörn skrev var principen redan
till viss del utnyttjad i tändkulemotorerna (direktinsprutningen) och på 50- och 60-talet förekom
även kompressormatade separatsmorda tvåtaktsdieslar i entreprenadmaskiner och lastbilar.

Commer hade en lika intressant som krånglig trecylindrig lastbilsmotor med sex parvis motgående
kolvar kopplade via vipparmar och stötstänger till en gemensam vevaxel. GM hade åtminstone en liten trecylindrig kompressormatad tvåtaktsdiesel (jag har sett en sådan i en väghyvel).
I många diesellok har tvåtaktsdieseln sedan länge varit vanlig och i större fartyg är så vitt jag vet
tvåtaktaren nästan helt dominerande.

Frågan är då varför vi inte ser några tvåtaktare i moderna bilar? Om det inte handlar om ännu ett
exempel på bilköparnas tråkiga ovilja att välkomna annorlunda teknik kan det bara handla om att
tekniken har någon brist som blir större än vinsterna när motorstorleken krymper. Jag kan föreställa mig att cylindrarnas portar ger ett högt slitage på kolvar, kolvringar och cylinderväggar som når
betydande proportioner när motorerna är små och högvarviga och/eller att allt för mycket smörjolja
hittar ut genom dessa portar.

---------------

Kanske kan man snegla på den fantastiska wankelmotorn och ana bristerna? Teoretiskt är wankeln
en helt otrolig maskin. -En mycket kompakt fyrtaktare med likheter till en tvåtaktare (portar och få rörliga delar). Även om Mazda nog kommit långt med tekniken har de motorerna fortfarande en högre
oljeförbrukning, säkert kortare livslängd och definitivt en högre bränsleförbrukning till följd av
förbränningsrummens förhållande mellan volym och mantelyta.

Jag håller tummarna för gasturbiner med höghastighetsgenerator, mest för att det är cool teknik med ett läckert motorljud. Volvo hade ju en sådan experimentbil (seriehybrid) för ca 15 år sedan men inte heller den tekniken verkar bestå. Jag tror nog vi får dras med den klassiska ventilförsedda fyrtakts
kolvmotorn ett bra tag till, inte för att den är bäst utan för att den är minst besvärlig och väl beprövad...

[Skytten]

Kolvmotorn, Otto eller Diesel, kommer att finnas ett tag till, kanske 20 år, och om vår livstil och industriella kultur då ännu består, kommer nog fordonen att ha en elmotor vid varje hjul och driva direkt. Därmed sparas mycket förluster, och batterier kommer att finnas som laddas snabbt och har rimlig räckvidd.

[Misse]

JohnA, var det inte i trafikmagasinet dom beskrev den fiesta-tvåtaktaren för 15-20 år sen?? Har också undrat vad om hände med den...

Lågförlust CVT-transmission med kilrem av stållameller har jag absolut för mig att det fanns i Fiat Uno i början av den bilmodellens karriär, att kunden kunde beställa den som ''automatlåda'', som var deras benämning på den. Men fanns aldrig annat än på hemmamarknaden. Och jag kan ha fel..
Har hänt förr... alltför ofta..

[JohnA]

Stål-CVT:n är nuförtiden inte helt ovanlig. Finns t.ex. i en del mindre japanska bilar. Minns ej modellnamn och fabrikat men min mammas förra bil hade CVT. Tror det var en Honda. Jazz? Vet heller inte hur det är med verkningsgraden i en modern stållamell-CVT men gissar att den är jämförbar med en vanlig kuggväxellåda. Vad jag hört är moderna automater med planetväxlar, kopplingar och momentomvandlare också jämförbara med manuella lådor i verkningsgraden.

CVT-principen borde vara en tacksam transmissionsprincip för att nyttja en fåcylindig klent dimmensionerad motor maximalt. Det tråkiga är att även om CVT såväl som "vanliga" automatlådor numera är lika bra som de manuella så är det fortfarande ganska ruskiga förluster i bilens drivlina.
Tyvärr har också en seriehybrid en hel del förluster när kraften från kolvmotorn först ska omvandlas
till el och sedan tillbaka till mekanisk energi via generator och elmotor.

Till lättare fordon tror jag man skulle kunna använda kuggremmar med stor framgång men jag har
aldrig sett några praktiska exempel på den principen. Kuggrem är vad jag vet den transmissionstyp
som ger högst verkningsgrad och jämnast gång, åtminstone om man vill ändra utväxlingsförhållandet.
En sådan växellåda borde få mycket låga förluster då den kan jobba utan smörjande olja som bromsar.

Jag tror man skulle kunna spara massor av vikt och bränsle på en drivlina med en en- eller tvåcylindrig
motor, och kuggremsväxellåda till smala hårda hjul med stor diameter. Istället för en differential skulle
man kunna ha två frihjul som helt saknar förluster medan motorn driver hjulen. (vid backning måste man förstås hitta på något fiffigt)

En seriehybrid med underdimmensionerad generator/elmotor och direktdrivande högväxel vore också intressant. Den elektriska drivlinan arbetar i farter för stadstrafik och över detta tar en eller två
växlar med kuggrem över och driver hjulen direkt från förbränningsmotorn. Med elektronik som passar
på varvtalen kan man lägga i de mekaniska växlarna utan koppling och på så vis spara en slant
och några kilon i tillverkningen.