AKSIALMOTOR

Utvikler elbilmotor med teknologi fra andre verdenskrig

Aksialmotor i RangeEx

  • Aksialsymmetrisk design med høy virknings­grad (44 %) og effekttetthet. Til sammenligning har tradisjonell bensinmotor en virkningsgrad på ca. 35 %.
  • Lite tverrsnitt og kompakt, dermed enkel å plassere i elbil med begrenset plass.
  • Med HCCI vil den ha ekstremt lavt utslipp av nitrogenoksider (NOx) og praktisk talt ingen utslipp av sotpartikler. Med biodrivstoff blir det 100 % fornybart.

Forskere fra Trondheim og Warszawa har slått seg sammen fordi de innehar topp internasjonal kompetanse innen utvikling av bilmotorer.

Professor Pawel Mazuro i Warszawa har over flere år jobbet med å designe og utvikle en aksial­motor, som forskerne håper kan bli et godt og mer miljø­vennlig alternativ til dagens forbrenningsmotorer.

NTNU kan bidra med et betydelig miljø innen modellering av forbrenningsprosesser, samt en ny motorlab.

– Aksialmotorer har mye bedre effekt enn dagens forbrenningsmotorer med samme vekt og dermed potensial for betraktelig lavere utslipp. Vårt mål er å lage en liten forbrenningsmotor som skal fungere som backup i elektriske biler. Om elbiler skal fungere utenfor bykjerner, er det helt essensielt at de ikke er 100 prosent avhengig av batteri. Denne motoren kan lade opp batteriet på kort tid, sier professor og prosjektleder ved NTNU, Terese Løvås.

Les også: Billig-Tesla får 320 km rekkevidde

Miljøvennlig og liten

Forskningsprosjektet ble satt i gang like før påske og vil vare i tre år framover. De har fått norske EØS-midler gjennom det polsk-norske forskningsprogrammet, på 7,5 millioner kroner. Det er tilstrekkelig til å dekke utgiftene i prosjektet. 

– Aksialmotorer ble utviklet allerede under andre verdenskrig til bruk i fly, men ingen klarte å produsere dem med tilstrekkelig presisjon. I dag har vi teknologien som skal til for å industrialisere slike motorer, mener professoren.

Sammen med seg på kontoret har hun ph.d.-student ved NTNU, Marcin Dutka, som er fra Polen og som tidligere har jobbet med motorekspertene i Warszawa.

– Vi ønsker å lage en miljøvennlig motor ved bruk av forbrenningskonseptet HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition). HCCI er en slags kombinasjon av diesel- og bensinmotorforbrenning og kan redusere utslipp betraktelig. En bensinmotor har lavere effekt enn en dieselmotor, mens dieselmotoren forurenser mer. Ved hjelp av HCCI og aksialmotoren kan vi løse begge disse utfordringene, sier Dutka.

Ved bruk av aksialmotor, miljøvennlig bio-drivstoff (E85) og HCCI vil motoren ha lavere drivstofforbruk og forurense mindre enn dagens motorer. Utfordringen med HCCI har tidligere vært å få en stabil forbrenningsprosess også ved høy last. Den utfordringen ønsker forskerne å løse.

– Ingen har tidligere testet slike motorer med fornybart biodrivstoff. Med biodrivstoff kan man potensielt kjøre 100 prosent fornybart. Det er meningsfylt å forske for et bedre samfunn. Hvis vi når alle målene våre, vil dette bli en ny og banebrytende motor, sier Dutka.

Les også: Bygger bobil av Tesla S

Funksjon: Aksialmotoren har forbrenningskamre (lys grå) og stempler som beveger seg langs samme akse (z-akse) som veivakselen (mørk grå). Stemplenes innbyrdes syklus bestemmes av den roterende bevegelsen til platen (blå) som kobler veivakselen og stemplene via råder (gule) som er festet med kuleledd. Det er derfor ingen bevegelse i de andre retningene (x og y), noe som gjør motoren kompakt. kilde: Det Teknologiske Universitetet i Warszawa

Digitale testresultat

NTNU har toppmoderne datautstyr som kan simulere hva som skjer inni en motor. Testresultatene kan enkelt sendes til Warszawa digitalt og bidra til at den første prototypen utvikles der.

Forskerne antar at denne prosessen vil ta cirka to år. Når prototypen er ferdig, vil motoren bli sendt til NTNU for videre testing.

– Vi har nettopp fått et nytt laboratorium for testing av motorer. Ved hjelp av sensorer kan vi finne ut mer om både utslipp og ikke minst om hvor effektive motorene er. Dette laboratoriet vil komme godt med når vi skal teste proto­typen, sier Løvås.

I dag er det ikke lov til å sette inn forbrenningsmotorer i elbiler i Norge uten at de mister status som elbil. Men BMW og flere andre bilmerker har allerede satt inn bensindrevne backupmotorer i sine elbiler. Forskerne er opptatt av at deres motor ikke skal ha samme funksjon som en hybrid.

– Vår motor skal kun brukes til å raskt kunne lade opp batteriet i bilen. Vi er spent på hvordan elbilmarkedet utvikler seg. Jeg tror skatte­trykket på slike biler vil bli høyere og at også nytte­kjøretøy som buss og lastebil vil gå på batteri­ om ikke mange år. Men da er man helt avhengig av en backup. Bussene kan ikke risikere å stoppe på grunn av flatt batteri, smiler professoren.

Data: – Alt som skjer inni en bilmotor kan analyseres på data. Professor Terese Løvås mener den nye aksialmotoren kan gjøre elbiler mye sikrere ved begrenset strømforsyning. Ingvil Snøfugl
Les også:

Batteribusser overrasker på rekkevidde

Nytt Statoil-drivstoff skal gi flere kilometer på «liter'n»

På 12 år har Toyota senket kostnaden på brenselcellebiler med 95 prosent