Glem stempelmotoren, glem wankelmotoren og glem det meste som kaller seg en forbrenningsmotor. Motoren som er oppfunnet av Otechos i Tvedestrand er noe helt annet.
Ikke bare er det en forbrenningsmotor, ved å vri litt på mekanismen er det en kompressor, en pumpe eller en varmegjenvinner.
Mekanismen som Tvedestrand-selskapet har funnet opp er det de kaller CR-teknologi, eller Centric Resiprocating, som kan oversettes til sentrisk frem- og tilbakebevegelse.
Det høres jo litt sprøtt ut med noe som både roterer og beveger seg frem og tilbake, men når vi ser på modellen blir det klart for oss hva de har fått til.
Det er dette, og hvordan de har løst mekanikken, som er hemmeligheten.
Rotasjon
Hvis vi starter med motorvarianten er dette en rotasjonsmotor med roterende forbrenningskammer. Kammer blir kanskje litt beskjedent beskrevet, for det er fire slike kamre i kontinuerlig drift.
Og alle får plass inne i mellomrommene mellom en ytre og en indre rotor. Den ytre er en slags roterende «sylinder» som sammen med den indre rotoren danner alle forbrenningskamrene.
Disse to bevegelige delene er de som utgjør den viktigste delen i den såkalte prosessenheten. Altså der selve arbeidet utføres.
Tilsvarer åtte sylindre
Hvert av forbrenningskamrene gjør et arbeidsslag for hver omdreining av prosessenheten. Akkurat som i en totakter.
Skulle man sammenlikne motoren med en firetakter måtte det altså bli en åttesylindret motor for å få fire arbeidsslag per omdreining.
Men en slik har fryktelig mange flere deler enn de to denne har i prosessdelen.
Avhengig av konstruksjonsparameterne kan den utformes som en ottomotor, med tennplugger og bensindrift eller en dieselmotor med kompresjonstenning på dieselolje. Motoren kan også gå på naturgass.
Veldig spesiell
Det er kanskje litt urettferdig overfor den gamle stempelmotoren å si at den konkurrerer mot en med to deler.
Det er prosessdelen som klarer seg med så få. Begge rotorene i prosessdelen har et bevegelsesmønster som trenger en svært avansert tannhjulsmekanisme for å fungere.
Mens rotorene går rundt beveger de seg også med akselererende og retarderende omdreiningshastighet. De er tilpasset hverandre slik at disse bevegelsene til sammen klemmer sammen og utvider de fire kamrene når motoren roterer.
Som i en totakter er det ingen ventiler. I stedet er det to porter i et ytre «lokk» som alle kamrene beveger seg forbi.
Her suger kamrene luft og brennstoff, som komprimeres, antennes og ekspanderer når motoren roterer videre, helt til rotasjonen når eksosporten hvor gassen slipper ut.
Otechos tror de kan gjøre mekanismen enda mer effektiv ved å variere inn- og utsugningssystemet. Det vil være enkelt å få til.
Kontrolldel
Selv om prosessdelen er en smart konstruksjon er det i kontrolldelen vi finner selve genistreken. Her finner vi 11 tannhjul som får de to delene i prosessdelen til å kombinere rotasjon med frem- og tilbakebevegelse.
Det er selvfølgelig ikke hvilke som helst tannhjul vi snakker om. Seks tannhjul er sirkulære, men fem er elliptiske.
Det er de, og hvordan de er utformet, som er hemmeligheten bak bevegelsene i prosessdelen.
– Drivakselen i sentrum går med jevn rotasjonshastighet, men tannhjulsmekanismen får ytre og indre rotor til å endre rotasjonshastighet to ganger for hver omdreining, sier adm. direktør i Otechos, Tor Arne Hauge.
– Prinsippet for mekanismen er nesten latterlig enkelt, men du må selvfølgelig komme opp med ideen til den. Når først det var gjort, var utfordringen å få produsert de særegne elliptiske tannhjulene. Kravene vi hadde til utformingen av dem var så spesielle at vi nesten hadde gitt opp å få produsert dem. Helt til vi kontaktet et spesialfirma for tannhjul i New York. De synes dette var en fin utfordring og klare å produsere den riktige geometrien uten problemer.
Otechos har patentert måten kontrollenheten fungerer på og hvordan den styrer de roterende kamrene.
Kompressor
– Det eneste som skiller motorvarianten fra kompressorvarianten er frontdekslet. I tillegg til sideutrustningen som tenning og bensinsystem, selvfølgelig. Kompressoren er oljefri og har lavere energiforbruk enn konvensjonelle stempel- og skruekompressorer. Dessuten er den mye billigere å lage, sier Hauge.
– Vi tror motoren, på grunn av det høye effekt/vekt-forholdet vil utmerke seg til et par forhold, som en rekkeviddeforlenger i elbiler og i flymotorer, sier daglig leder, Frode H. Larssen.
Men den samme mekanismen kan utnyttes til flere ting også. En åpenlys anvendelse er varmegjenvinning ved å bruke mekanismen som ekspansjonsmaskin.
Spesielt der det er snakk om svært høye temperaturer. I motsetning til de fleste andre gjenvinnere kan denne bruke damp med svært høy temperatur og få ut den mekaniske energien.
Otechos tro den ikke vil ha problem med temperaturer opptil 500 grader.
Pumpe
Selskapet har også tro på å utnytte den spesielle CR-teknologien som en effektiv deplasementpumpe.
En slik CR-pumpe vil ha bedre egenskaper enn andre prinsipper og kan kjøres på mye høyere temperatur og høyt gass-i-væske forhold.
Det vil kunne gjøre den veldig godt egnet nede i brønner.
Energikompakt motorkonsept
Motoren vi fikk se har blitt testet som versjon X1 (proof of concept). Nå skulle den til England for overhaling og videre testing, så vi fikk ikke se den i arbeid.
Men ifølge selskapet hadde prototypen tydelig bekreftet at teknologien virker og at den har en prosess som fungerer svært godt, med et slagvolum på 1,1 liter og estimert effekt 250 Hk ved 4500 o/min, Selv om den lille motoren bare veide 68 kilo.
– Ja den veier mye mindre enn andre motorer, men dette er bare begynnelsen. Det er en prototyp og med dimensjoner som er beregnet på å verifisere konstruksjonen. Når motoren skal settes i produksjon vil den være vesentlig lettere, sier Larssen.
Stor interesse
Selskapet har lett etter et relevant motormiljø de kunne jobbe sammen med om videre testing. Det fant de England og på universitetet i Birmingham.
– En professor ved universitetet, som har jobbet med både NASA og Alstom, har vist stor interesse for CR-teknologien og skal teste den videre. De ønsker nå å bygge en egen CR-motor for teste den grundig, sier Hauge.
– Vi har også blitt møtt med stor interesse fra en kjent bilprodusent og en stor kompressorprodusent er interessert i å teste ut kompressorvarianten, sier Larssen.
Uten å ha sett annet enn bilder og videoer av den nye motoren synes konsulent på motorer og drivstoff, Knut Skårdalsmo, at prinsippet ser veldig spennende ut.
– Det ser ut som de har klart å minimalisere forholdet mellom volum og overflate i kamrene når forbrenningen skjer. Det var en stor hemsko for Wankel-motoren at måten den roterte forbrenningskammeret brakte det i kontakt med kalde overflater, og det senket virkningsgraden. Det ser også ut som om tannhjulsmekanismen kan bety at de får en ekstra måte å optimalisere motoren som ikke en tradisjonell stempelmotor har. Utformingen av de elliptiske tannhjulene gjør at de kan optimalisere måten forbrenningen og ekspansjonen forløper. I en stempelmotor er dette et kompromiss, sier han.
Skårdalsmo tror Otechos kan ha knekt noen viktige koder som andre ikke har klart.
Ikke minst tilsier antallet arbeidslag per omdreining at dette vil være en svært vibrasjonsfri motor som ikke krever mekaniske tiltak som i en stempelmotor.
Mye utvikling gjenstår
Grunnprinsippet i CR-mekanismen er klar, men Hauge og Larssen er helt klare på at det gjenstår mye utviklingsarbeid på alle de fire bruksområdene for CR-teknologien.
– Selvfølgelig gjenstår det en rekke spørsmål, men vi har bevist at prinsippet virker, så de skal vi skaffe svar på. Oss bekjent er det ikke noe liknende på markedet, og det hadde jo vært morsomt om stempelmaskinen kunne så en avløsning etter så mange år, sier Hauge.
