Különleges motorkonstrukciók 5. rész - RCV forgóperselyes motor

Napjainkban a motorfejlesztők szeme előtt egyértelműen a tüzelőanyag-fogyasztás és a károsanyag-kibocsátás csökkentése lebeg. Ennek elérésében segíthet az ambiciózus brit RCV mérnökiroda szerint a forgóperselyes (Rotating Cylinder Valve) motorjuk. Szó szerint kis léptékben, modellmotorokon alkalmazták először a technikát, most azonban nyitni szeretnének a „nagyok” felé.

Már jó tíz éve készíti speciális motorjait az RCV. Kezdetben modellrepülőgépekhez, majd valamivel nagyobb méretben kéziszerszámokhoz (pl. láncfűrész, lombszívó) is kínálták. Tovább növelve a méretet, a koncepció már megfelelhet könnyű motorkerékpárokban, robogókban való alkalmazáshoz. 2006-ban elkészültek egy megvalósíthatósági tanulmánnyal, amelynek értelmében 250 köbcentiméteres hengerenkénti lökettérfogatig alkalmazható a technológia, így fél szemmel már az autóipari felhasználásra tekint az RCV.

A forgóperselyes motor négy üteme

Az alapok

A forgó persely ötlete már régebben megfogalmazódott, de a megfelelő tömítettség elérésének gyakorlati problémája gátat szabott a megoldás széles körű elterjedésének. A koncepció lényege, hogy a forgó mozgást végző perselyben egy szívó- és kipufogórésként egyaránt szolgáló rést alakítottak ki. Ezen keresztül történik a töltetcsere, amely a – négyütemű motor esetén a főtengely fordulatszámának felével – forgó persely aktuális helyzetétől függően lehet szívás vagy kipufogás. A megoldás legnagyobb előnye, hogy elhagyható a bonyolult és költséges szelepműködtető mechanizmus, aminek következtében a hengerfej is lényegesen egyszerűbb és kisebb befoglaló méretű lehet, már csak azért is, mert a szívó- és kipufogócsonk a blokk oldalára került. További előny, hogy a rések nagyobb áramlási keresztmetszetet biztosítanak, mint egy-egy szívó- és kipufogószelep.

Az egyszerű, kompakt építési mód és az elérhető nagy fajlagos teljesítmény kimondottan kedvező a repülőgépmodellek meghajtására való alkalmazás szempontjából. Nem csoda, hogy világszerte már több mint 10 ezer darabot értékesítettek belőle. Szintén előnyös, hogy a kihajtás két tengelyen keresztül is történhet. Egyrészt hagyományos módon, a főtengelyen, másrészt a forgó persely felső részén kialakítható tengelyen. Ez utóbbi esetben a gyújtógyertyát radiálisan helyezik el, a gyújtás akkor történhet, amikor az öblítő rés a gyertya felé „nyit”.

125 cm3-es robogómotor

A II. világháborút megelőzően végzett kísérletek során megállapították, hogy a forgóperselyes motor kenése, illetve a réseknél való tömítés meglehetősen nehézkes. A minél tökéletesebb tömítés biztosítása érdekében a megmunkálás tűrését a lehető legkisebbre kell megválasztani. A motor melegre járatása során azonban az alkatrészek a tűrésüknél egy nagyságrenddel nagyobb mértékben deformálódnak. Így egy hagyományos tömítőrendszerrel nem lehetett volna egyidejűleg kielégíteni a hideg és meleg motor által támasztott követelményeket. Az RCV ezért egy speciális rugóterhelésű tömítőrendszert fejlesztett ki a forgó hengerpersely és az álló blokk közé. A manapság rendelkezésre álló korszerűbb szerkezeti anyagok és pontosabb megmunkálási eljárások is hozzájárultak a kenési problémák és a túlzott olajfogyasztás kiküszöböléséhez.

A forgó perselynek köszönhetően az egyes alkatrészek hőterhelése lényegesen egyenletesebb mint egy hagyományos motor esetében, ahol is a kipufogószelepek környezete van leginkább kitéve a hőhatásoknak. Ezért az RCV-motornál nagyobb kompresszióviszonyt lehet megvalósítani a detonációs égés (kopogás) veszélye nélkül. Ez jobb termikus hatásfokot, vagyis kedvezőbb tüzelőanyag-fogyasztást és károsanyag-kibocsátást, esetleg nagyobb fajlagos teljesítményt eredményez. További kedvező következmény, hogy a motor hidegen is teljes terheléssel hajtható az élettartam számottevő csökkenése nélkül. Ez modellmotorok esetében igen nagy jelentőséggel bír.

125 cm3-es RCV- és hagyományos Otto-motor összehasonlítása

Járműipari alkalmazás

Ami a járművekben való alkalmazást illeti, az RCV nagyobb teljesítményt és nyomatékot, valamint kisebb tüzelőanyag-fogyasztást, károsanyag-kibocsátást, illetve bekerülési költséget ígér egy hagyományos négyütemű motorral összevetve. Ezekkel a hangzatos kijelentésekkel a feltörekvő távol-keleti piacokon hamar meg is vethetik a lábukat, hiszen az ottani járműgyártók többsége amúgy sem rendelkezik önálló motorfejlesztéssel, tehát nem kell azt leállítaniuk az új technológia kedvéért. Sőt, még akár innovatívnak is nevezhetik magukat, hiszen egy teljesen új motorkoncepciót honosíthatnak meg maguknál az eddig alkalmazott, fejlett iparú országok „levetett” technológiái helyett. Ezek után már tényleg semmi meglepő nincs abban, hogy az első 125 köbcentiméteres, egyhengeres RCV-motor a tajvani MPI motorkerékpár-gyártó kétkerekűjébe került.

A hengerenkénti lökettérfogat 250 köbcentiméteres felső határa korlátozza az RCV-motorral felszerelhető járművek méretét (pl. SUV-k, teherautók kizárva). (Bár a ’90-es évek közepén fellelhető volt a Suzuki C2 (japán belpiaci modell) motorházteteje alatt egy hagyományos 1,6 literes, V8-as, duplaturbós, 250 lóerős erőforrás, amelynek egyes hengereire így csupán 200 köbcentiméter lökettérfogat jutott.) Ez a korlátozás az oldalt elhelyezkedő töltetcsererés következménye, amely nagy furatátmérők esetén lehetetlenné teszi a megfelelő öblítést.

60 cm3-es RCV boxermotor

Egy többhengerű RCV-motor kialakítása is kissé bonyolultabb a hagyományosnál. A forgó perselyt mozgató kúpfogaskerekek helyigénye miatt a hengerfurat-távolság nagyobb a hagyományos motorokban alkalmazotthoz képest. Ezért elsősorban a boxer hengerelrendezés lehet előnyös. Jelenleg már készítenek is kéthengeres boxer RCV-motorokat.

A fejlesztés további irányvonalát a változtatható résvezérlés („szelepvezérlés”) és a kompresszióviszony, valamint a feltöltés különböző módozatai jelentik.

Hegedüs Tamás

Forrás: www.rcvengines.com