Så fungerar Hüttlin sfäriska motor

Den sfäriska Hüttlin-motoren visades på Genève Motor Show 2011. Se fler bilder på bilmotorer. Med tillstånd av Innomot AG

Det verkar som varje gång en ny hybridmodell lanseras, eller en aktuell modell uppdateras, det finns lite lilla tweak eller uppdatering som ger bara den minsta uppsving i konkurrensen ... tillräckligt för marknadsföringsändamål, verkligen, och sådana förbättringar firas till ingen slutet. Men det finns ingen anledning till hån - när det gäller miljöpåverkan och energibesparing hjälper varje bit verkligen.

Men eftersom dessa mindre milstolpar har lovordats genom åren har en tysk ingenjör och hans team av schweiziska utvecklare slitit bort ... sedan innan hybriden började sin utveckling från det fruktade till det trendiga till mainstream. Och resultatet är till skillnad från allt som någon kunde förutspå att det alls skulle vara möjligt. Så det är inget annat än fantastiskt att den bästa innovationen inom hybridteknologi på flera år, med en uppkomst som går tillbaka långt innan den utbredda användningen av den nuvarande hybriddrivlinjen, avslöjades precis i tid, då hybrider och elfordon (men säljer såväl som någonsin) skulle för en ny avgift.

Hüttlin-motorn debuterade på bilmässan i Genève i mars 2011, monterad på en displayställning bland de andra miljövänliga tekniska utställningarna och lockade enligt uppgift ett stadig uppmärksamhetsflöde på ett sätt som bara en sfärisk aluminiummotor kunde. Så vi börjar med att hänge oss åt Dr. Hüttlin och Innomot AG, teamet bakom Hüttlin-motorn, stänga vantro och anta att formen verkligen är den mest praktiska möjligheten för dess syfte. Även om den glänsande globulära designen är lite dårskap verkar vetenskapen vara solid och statistiken är imponerande.

Hüttlin sfäriska motor (eller "kugelmotor") har många av fördelarna med ett elektriskt fordon utan de vanliga nackdelarna, såsom begränsningarna i laddningsinfrastrukturen och vad elfordons kritiker kallar "områdesäkt", den genomgripande rädsla för att batteriet kommer att slut på saft innan en laddning blir tillgänglig och, utan en bensin-säkerhetskopiering, lämnar föraren strandsatt. Dessutom har typiska hybrideffektivitetsegenskaper - såsom lägre vikt, bränslebesparing och minskad miljöpåverkan - förbättrats. Den Hüttlin sfäriska motorn visar löfte om att den kan ge det nödvändiga uppsvinget för att ta hybridteknik till nästa nivå, och genom att övervinna begränsningar av räckvidden, kan det hjälpa elfordon att få omfattande acceptans.

Den sfäriska Hüttlin-motoren visas på bilutställningen i Genève 2011. Med tillstånd av Innomot AG

Den sfäriska Hüttlin-motoren skulle se ut som en fånig rullning runt under huven på egen hand, men inga bekymmer: den var designad för att vara en del av ett system, inte en fristående strömkälla.

En "range extender" är i princip det som skiljer ett hybridfordon från ett rent elektriskt fordon. Det är den extra kraftkällan som gör att en hybrid kan överträffa en elektrisk användbarhetsgränser. Eftersom räckvidd ofta citeras som en av de viktigaste problemen som hindrar elbilar från att tjäna omfattande acceptans, spelar denna skillnad en viktig roll i hur de två typerna av fordon uppfattas.

Att hitta en pålitlig sortimentförlängare är dock inte lika enkelt som att granska annonserna bakom mäns tidskrifter. I tidiga hybrider var räckviddsförlängaren helt enkelt en effektiv bensinmotor som hjälpte elmotorn att bära belastningen, och designen såg ut som en vanlig motor: en elgenerator tillhandahöll juicen för att pumpa en axel som i sin tur rörde resten av motordelarna, som startade bränslecykeln. Många hybrider på vägen fungerar fortfarande så här, mer eller mindre, även om olika tillverkare kan betona, säger, "normalitet" över effektivitet, med bilens drivlinje konstruerad för att gynna en kraftkälla i motsats till den andra. (Även om hybridteknologi har kommit långt på bara några år, har de grundläggande layoutalternativen inte förändrats mycket.)

Men nu utvecklas olika typer av motorer som hjälper till att driva spelet och testar gränserna för hybridernas kapacitet. Vissa räckvidd förlängs med ett konstant klipp; andra sparkar bara in när elmotorn behöver lite stimulering. Några av mönstren är fortfarande ganska enkla, inspirerade av och drar från traditionell bilteknik. Och andra, som vi har sett ... ja, de är där ute.

Dr. Hüttlin och hans team kom med en ny design som rullar inför införda och accepterade principer för motordesign. I stället för att slå in sin design kring typisk mekanik (den vanliga axeln och generatorinställningen) ville han ha en mer elegant och funktionell design, en till stor del fristående motor som skapade sin egen kraft för att få rulla. Hans design återspeglar tanken att en räckvidd inte ska slösa ut hybridens resurser; det ska vara lätt, kompakt, ekonomiskt och så billigt som möjligt. Det här är inte en ny idé, men det fick honom att inse att det kan vara värt ansträngningen att gå tillbaka till tavlan.

Överväg den metoden efter att ha läst nästa sida ... och Hüttlin sfäriska motor kan verka mycket mindre nyckfull och ganska lite mer graciös.

Hüttlin-kugelmotor (sfärisk motor) på teststativet - drivs av CNG med tillstånd av Innomot AG

Hüttlin är designad för att komplettera en hybridbils elektriska kraft, men för enkelhets skull låtsas ett ögonblick att det är en fristående motor. I praktiken kommer kraften som den producerar dirigeras enligt den specifika hybridens maktdelande design, men för att förstå hur själva motorn skapar kraft, där kraften går efteråt är i princip irrelevant. Det är svårt att beskriva som det är.

Här är de enkla grejerna: Prototypen Hüttlin som har gjort rundorna producerar cirka 104 hästkrafter, men till skillnad från en traditionell bensinmotor hävdar Dr. Hüttlin att designen är lätt att skala för att passa nästan alla kraftbehov. Moderna fordon är vätskekylda, men kugelmotorn kan också anpassas för luftkylda inställningar. Den är byggd från bara en bråkdel av delarna av en traditionell motor (cirka 60 komponenter i Hüttlin, jämfört med cirka 250 i en genomsnittlig fyra kolv), vilket hjälper till att uppnå målen om effektivitet och ekonomi, eftersom det finns färre delar att producera och montera. Det betyder delvis att Hüttlin uppnår mer än 30 procent effektivitet (med andra ord, mindre än 70 procent av kraften som den producerar går till värme, buller och slösad friktion), vilket naturligtvis betyder att motorn kommer att använda mindre bränsle, och kommer också att avge färre miljöskadliga utsläpp. Traditionella motorer uppnår jämfört bara cirka 20 procent effektivitet. Tänk på det nästa gång du fyller på.

Här blir det mer komplicerat: Motorns rörelse, kallad "tredimensionell kinematik", har bensinförbränning och en fyrkolvdesign, men efter det är det som att vara på en annan planet. Synen på motorn är en huvudskrapare - en silverboll med rör som kommer ut. Liksom Spaceship Earth på Epcot ... hur omsluter den sfären vad alla hävdar är inuti? Inom den lätta aluminiumklotet finns fler kuglar som går i spår inuti de två kolvarna på samma lager, som är inuti rotorn, som roterar i det yttre aluminiumskalet. När rotorn roterar pumpar kolvarna i motsats, och kuglarna glider längs sina spår ... vars rörelse får rotorn att snurra. Förstod det? (Det faktum att grunddelarna delar namn och roller med vardagliga motordelar hjälper verkligen inte alls.)

Och längs vägen hjälper vissa spolar och magneter att generera kraft och överföra kraften utanför sfären till en uppsättning batterier som fungerar som tillfälliga hållpaket för att flytta kraften längs drivspåret efter behov. Kraften skickas till en annan motor som direkt driver hjulen (istället för att skicka kraften direkt ner i en traditionell drivlinje), vilket Innomot AG säger är mer effektiv.

Dr Hüttlin har sagt att kugelmotorn tog ett par decennier att räkna ut och utvecklas, men förväntar sig att se det i produktionsfordon på cirka 2 till 5 år. Patenten lämnades in i december 2010 (avrundar Dr. Hüttlins portfölj på mer än 150), och Innomot AG planerar att licensiera tekniken, så Hüttlin kan snart vara inbäddat i motorfacket i en rad hybrider.

Detta uppdrag slog mig inledningsvis med rädsla: rädsla för att skriva "range extender", kombinerat med alla ord som innehåller en umlaut, till Google. Efter ytterligare forskning upptäckte jag att uppfinnaren av Hüttlin enligt uppgift hänvisar till hans skapelse som en "kugelmotor." "Kugel", som kanske låter bekant för aficionados av judisk mat, är faktiskt tyska för "boll." Inte alls lugnande. Men jag hade fortfarande ett glimt av hopp för den sfäriska motorn. Jag tenderar att vara förtjust i tysk teknik utöver alla skäl (som min bisarra tillgivenhet för en viss typ av kompressor-stil superladdare, bäst känd för sin närvaro i slutet av 80-talet och mitten av 90-talet VWs som praktiskt taget garanterades att misslyckas spektakulärt just 60 000 miles).

Som sagt tog det fortfarande lite tid att förstå hur den här bollen rullar. Varje beskrivning jag läste verkade drastiskt annorlunda, gränsöverskridande. Och det fanns ingen handbok manuellt att föra mig igenom. Så med tanke på min erfarenhet av tysk motorisk utveckling verkar det som om några decennier har gjort en värld av skillnad. (Och på den noten, min puls snabbare när jag upptäckte att Hüttlin har luftkyld potential. Mitt fantasiframtid Karmann Ghia-projektet tog just en helt ny dimension.)

relaterade artiklar

• 5 Framtida bilteknologier som verkligen har en chans
• Topp 5 viktigaste kommande bilteknologier
• Hur rotationsmotorer fungerar
• Hur en Atkinson Cycle Engine fungerar
• Hur Grail Engine fungerar
• Hur elbilsomvandlingssatser fungerar
• Hur Venturi Astrolab fungerar
• Hur lätt kommer bilar att vara i framtiden?

källor

• Cars21.com. "Exklusiv intervju med Innomot om Hüttlin-Range-Extender." 7 april 2011. (24 februari 2012) http://www.cars21.com/content/articles/55220110407.php
• Innomot AG. "Hüttlin Drive Technology." (24 februari 2012) http://www.innomot.org/compressor.11.html%23Compressor#Home
• PRNewswire. "Räckvidd för elbilar 2011-2021." 3 november 2011. (24 februari 2012) http://www.prnewswire.com/news-releases/range-extenders-for-electric-vehicles-2011-2021-133155548.html
• Rice, Vincent. "Det sfäriska geniet av Hüttlin Kugelmotor." Gizmag. 25 september 2011. (24 februari 2012) http://www.gizmag.com/huttlin-kugelmotor/19923/
• Vorano, Neil. "Den gröna framtiden på Geneva Motor Show." Den nationella. 5 mars 2011. (24 februari 2012) http://www.thenational.ae/lifestyle/motoring/the-green-future-at-geneva-motor-show
• Wojdyla, Ben. "Sex prototypmotorer för att få din hjärnskydd." Populär mekanik. 13 februari 2011. (24 februari 2012) http://www.popularmechanics.com/cars/news/fuel-economy/6-prototype-engines-to-get-your-brain-firing?click=main_sr # slide-5