Η General Motors υπέβαλε αίτηση ευρεσιτεχνίας για έναν νέο δίχρονο κινητήρα που υπόσχεται καλύτερη απόδοση, μεγαλύτερη διάρκεια ζωής του κινητήρα, βελτιωμένη οικονομία καυσίμου και καθαρότερη λειτουργία.
Οι παραδοσιακοί δίχρονοι κινητήρες δεν διαθέτουν συμβατικό σύστημα βαλβίδων, ούτε εκκεντροφόρους και βαλβίδες. Αντίθετα, βασίζονται σε θύρες στα τοιχώματα των κυλίνδρων για την ανταλλαγή αερίων, με το πιστόνι να φράζει αυτές τις θύρες σε συγκεκριμένες χρονικές στιγμές του κύκλου καύσης. Αυτή η μέθοδος αφήνει μια μικρή περίοδο επικάλυψης, όπου τόσο οι θύρες εισαγωγής όσο και οι θύρες εξαγωγής είναι ανοιχτές, αφήνοντας τους άκαυστους υδρογονάνθρακες να βγαίνουν στην ατμόσφαιρα μέσω της εξάτμισης.
Σε έναν παραδοσιακό δίχρονο κινητήρα η διαδρομή συμπίεσης και η διαδρομή εκτόνωσης συμβαίνουν κάθε φορά που το πιστόνι περιστρέφεται μέσα στον θάλαμο. Η εισαγωγή και η εξαγωγή συνήθως πραγματοποιούνται μέσω σταθερών θυρών στο τοίχωμα του κυλίνδρου καθώς το πιστόνι κινείται δίπλα τους. Αυτή η απλότητα παρέχει υψηλή ισχύ και συμπαγή συσκευασία, αλλά μπορεί επίσης να δημιουργήσει προκλήσεις όσον αφορά τη στεγανοποίηση, την ανθεκτικότητα, την απομάκρυνση των ρύπων και την απόδοση.
Αντίθετα, οι τετράχρονοι κινητήρες, οι οποίοι είναι ο κοινός τύπος κινητήρα που συναντάται στα σύγχρονα επιβατικά αυτοκίνητα, διατηρούν την εισαγωγή, τη συμπίεση, την καύση και την εξαγωγή ως ξεχωριστές φάσεις (χρόνους), ενώ παράλληλα τοποθετούν το σύστημα βαλβίδων πάνω από τον κύλινδρο, κάτι που αυξάνει τη συνολική πολυπλοκότητα, αλλά βελτιώνει τον έλεγχο και την αποδοτικότητα.
Η νέα πατέντα της GM στοχεύει να διατηρήσει τα συμπαγή πλεονεκτήματα ενός δίχρονου κινητήρα, επιλύοντας παράλληλα ορισμένα από τα μειονεκτήματά του. Το σύστημα εισάγει ένα ηλεκτρονικά ελεγχόμενο κινητό μέλος βαλβίδας τοποθετημένο μεταξύ του πιστονιού και του τοιχώματος του κυλίνδρου, τοποθετημένο κοντά στις θύρες που παρέχουν αέρα εισαγωγής και απελευθερώνουν τα καυσαέρια. Το μέλος της βαλβίδας ολισθαίνει κατά μήκος του άξονα του κυλίνδρου και κινείται σε συντονισμό με το πιστόνι. Η δουλειά του είναι να ανοίγει ή να κλείνει τις θύρες την κατάλληλη στιγμή στον κύκλο καύσης.
Στην κλειστή θέση, το μέλος της βαλβίδας καλύπτει τη θύρα ώστε τα αέρια και οι άκαυστοι υδρογονάνθρακες να μην μπορούν να διαφύγουν, και όταν βρίσκεται στην ανοιχτή θέση επιτρέπει σε αυτά να ρέουν από την θύρα. Ένας ηλεκτρομηχανικός ενεργοποιητής χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της κίνησης της βαλβίδας με βάση τη θέση του πιστονιού κατά τη διάρκεια κάθε κύκλου καύσης. Σε ορισμένες υλοποιήσεις, το μέλος της βαλβίδας έχει σχήμα χιτωνίου γύρω από τον κύλινδρο, ενώ σε άλλες υλοποιήσεις διαιρεί τη βαλβίδα σε ξεχωριστές θύρες εισαγωγής και εξαγωγής.
Ο σχεδιασμός της ευρεσιτεχνίας της GM παρέχει και βελτιώσεις στη στεγανοποίηση. Ενώ το πιστόνι περιλαμβάνει δακτυλίους στεγανοποίησης, το σύστημα βαλβίδων έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε οι δακτύλιοι να μην “πιάνουν” στις άκρες των θυρών εισαγωγής ή εξαγωγής. Αντίθετα, το μέλος της βαλβίδας “μεταφέρει” τους δακτυλίους στεγανοποίησης ομαλά κατά μήκος των ανοιγμάτων των θυρών, εμποδίζοντας τους δακτυλίους να χτυπήσουν τις εκτεθειμένες θύρες. Αυτή η ομαλότερη κίνηση βοηθά επίσης στον έλεγχο του χρονισμού της εισαγωγής και της εξαγωγής.
[Photo credit: depositphotos.com]