Kéthengeres, négydugattyús gömbmotor, ami segíthette volna a villanyautók terjedését
Hülye Motorok Minisztériuma - 6. rész
Sokak szerint a belsőégésű motorokban még mindig van kiaknázatlan a potenciál. Néhányan úgy gondolják, hogy a ma ismert működési elve nem elég hatékony, ezért vadabbnál vadabb koncepciók útján próbálják bebizonyítani igazukat. Ilyen volt Dr. Herbert Hüttlin találmánya, a Kugelmotor is, amit a 2011-es Genfi Autószalonon mutattak meg először a nyilvánosságnak.
A Kügelmotor, más néven golyómotor vagy gömbmotor nem új találmány, régóta kísérleteznek vele. A korai koncepciók szinte minden esetben a fizikai megvalósíthatóságon hasaltak el, Hüttlin találmánya azonban egy kicsit eltért a korábbiaktól. Nem használta ki a teljes gömb alakú teret, hogy nagy, térbeli idomokkal sűrítsen és nyisson égéstereket, hanem klasszikus dugattyúkat alakított át. A koncepció ezzel elvileg minden olyan tömítési és mechanikai problémát leküzdött, amit előtte a korábbi gömbmotorok nem tudtak.
Hüttlin ráadásul az elejétől fogva úgy gondolt a motorra, mint elektromos autóba való hatótávnövelő. Nem egy kihajtótengelyen akart teljesítményt levenni, azt akarta, hogy a gömbmotor kizárólag áramot fejlesszen egy olyan hajtásláncnak, amiben villanymotorok felelnek az autó mozgatásáért.
Hüttlin motorjában két banán-alakú égésteret alakítottak ki, amiket összeforgattak, hogy elférjenek egy gömbben. Ezekben speciális ferde dugattyúk vannak – ellendugattyús elrendezésben –, amiknek a csapjára nem hajtórúd, hanem egy masszív görgő csatlakozik. Ezek a görgők egy olyan kör alakú sínen mozognak, amin kettő-kettő egyforma hullám van – két konvex és két konkáv. A munkaütem során a nyomás szétlöki a dugattyúkat, azok görgői pedig a hullámok lejtős részéhez érve a sínre merőleges erőhatásoknak köszönhetően elkezdik forgatni az egész szerkezetet. A motor érdekessége, hogy a hengerek egy gömb alakú házban forognak működés közben, a tárcsa pedig – amin a görgők siklanak – fixen áll.
A forgó gömb egy ugyanilyen formájú házban van, innen oldják meg a szerkezet kenését és a vezérlést is. A forgó egység vízszintes tengelyén mind a két oldalon (hengerenként) van egy-egy nyílás, ami működés közben körbe-körbe halad. A házon mind a két oldalon kettő-kettő nyílás van, amelyek közül az egyik a kipufogó, a másik a szívó oldal. A munkaütem attól függ, hogy a forgó egységen lévő nyílás éppen a leömlő vagy a felömlő portnál van-e. Ezt azért tudja megvalósítani, mert a vezérlőtárcsán négy hullám van – minden ütemhez egy – azaz a forgórész egy fordulat alatt (360 fok) tudja le mind a négy munkaütemet, szemben egy hagyományos belsőégésű motorral, aminek ugyanez két főtengelyfordulatba kerül.
Tudom, hogy elsőre ez borzasztó kaotikusan hangzik, de az animáció segít megérteni a működést:
A motor azon a tengelyen forog, amin a gyújtógyertyák vannak, ezért innen nem vehettek le hajtást. Volt olyan koncepció, amiben a forgó házra került egy fogaskerék, ezzel egy másik tengelyt hajtott. Ennél azonban sokkal érdekesebb az az megoldás, amelyben a motor forgó részére mágneseket rögzítettek, a külső házra pedig tekercseket. Ezzel lényegében létrehoztak egy nagyon kompakt generátort, amelynek a forgórésze, azaz az állandó mágnese felel a forgó mozgásért is, ezt az elektromos autók hatótávnövelőjeként képzelt el Hüttlin.
Mérnöki komment
Mint minden fejlesztés, ez is járhat felesleges útkereséssel. Persze, csak később tudjuk megállapítani, hogy jó/hasznos/egyszerű volt-e fejlesztés. Az Otto motor alapkonstrukciójánál sem mindenki volt derűlátó és valóban évtizedek kellettek az elfogadható teljesítményhez és hatásfokhoz. Azt ne felejtsük, hogy egy-egy részprobléma megoldása az igazi fejlesztés néha, vagyis ugyan az egész nem lesz jobb, mint egy meglévő, de részek, akár súrlódásoptimalizáció, emisszió stb. fejlődnek annyit, hogy a meglévő "hagyományos" konstrukciókat is javítsák.
Ennek a golyómotornak a bonyolult gyártástechnológiája nem segít az olcsó gyártás elérésében. A villanymotorként működés, ugyan kecsegtető, mert kicsi és akkor jövőbemutató volt, de kb. ennyi. Nyilván kézbentartva többet láthatna az ember. Addig is: ha elbontják a hengerenkénti pillangókra és a tütékre vevő lennék!
Szabadalmát több országban is levédette, a motort pedig a 2011-es Genfi Autószalonon is nagy érdeklődés övezte. Az ígéretes motorból több koncepció is készült, amiket Hüttlin a svájci Innomot AG-val közösen fejlesztett. Különös módon az interneten fellelhető videók között nem találtam olyat, amin a motor élesben üzemel, a legtöbb esetben csak modellek, animációk és látszólag kész blokkok vannak. Több helyen is azt írják, hogy a motor több olyan mechanikai hibát és nem megoldott problémát hordozott magában, ami szinte lehetetlenné tette a normális működését.
Pedig a számok ígéretesek voltak. A Kugelmotornak alig 1,2 liter volt lökettérfogata, ennek ellenére – állítólag szívó állapotában – 100-104 lóerő körül tudott 3000-es percenkénti fordulat mellett, a csúcsnyomatéka pedig 290 Nm volt. Az egész szerkezet alig 62 kiló és mindössze 62 alkatrészből épül fel, míg a fejlesztői szerint egy hasonló teljesítményű, hagyományos belsőégésű motor legalább 240-250-ből. Emellett akkoriban egy hagyományos benzinmotor hatásfoka 25-30 százalék körül alakult, de Hüttlin motorja stabilan 30 százalék felett teljesített. Nem is benzin volt a fő hajtóanyaga, hanem néhány forrás szerint CNG-vel (sűrített földgázzal) működött – ha egyáltalán működött.
Ahogy azzal ma is szembesülünk, a gömbmotor nem váltotta meg a világot, sőt, egyáltalán nem terjedt el. A bemutató és az ígéretes számadatok után szép csendben elhalt ez a fejlesztési irány. 2020-ban az Innomot AG-t felszámolták, 2021-ben pedig Dr. Herbert Hüttin nyugdíjba ment. A motor a prototípusokon kívül nem jutott túl a tervezési fázison, de a valós működéssel kapcsolatban mi is szkeptikusak vagyunk. Pedig ha bejön a koncepció, akkor éppen a 2010-es évek elején ébredő elektromos autók piacát tolhatta volna meg egy különösen hatékony és kis helyigényű hatótávnövelővel.
Forrás: Sylvainavenel, How Stuff Works, New Atlas
