麻省理工学院启动液体专位开发出更有效的旋转发动机

iPhone 6旁边的X Mini引擎原型。

来自麻省理工学院启动液体的新型旋转发动机比其对应物更轻，更安静，更效率。

噪音，过度振动和相对效率低下是动力当今草坪和园林设备的活塞式内燃机（ICE）的缺点，如叶子鼓风机和草坪修剪器。

但现在麻省理工学院启动液体专家开发了一种旋转冰，它说是明显更小，更轻，更安静，而且比许多这样的小型发动机装置中使用的冰更省略20％。

“如果您认为手持工具 - 例如，连锁锯或树篱修剪器 - 大约半小时后，您不想再使用它，因为你的手感觉就像它会掉下来，”亚历山大Shkolnik Phd '10说，液体专家组和发动机的共同发明人。“我们的发动机根本没有振动，这是一个更安静的。它应该是一系列更好的用户体验。“

液体专家的70立方米 - 厘米发动机，X迷你，生产约3.5马力以10,000 rpm;在4磅，它也比四冲程小约30％，它旨在取代50立方米 - 厘米活塞钳。当完全完成时，Shkolnik说，X Mini可能会在每分钟15,000次转速下搅拌约5马力，并重达3磅。

该发动机运行了新颖的高效混合循环（HEHC） - 由Shkolnik和His Mathicist Nody，Nikolay开发 - 以恒定的体积和过度的燃烧为更大的能量提取来实现燃烧。Shkolnik说，只有两个运动部件，转子和轴，没有提升阀 - 常用于其他四冲程钳，以控制燃料摄入量降低噪音，振动和严格的特征。

Shkolnik说，初始申请将是手持草坪和园艺设备。但是，该发动机可以针对其他应用进行缩放和修改，包括用于船只，平面和其他车辆的摩托车，无人机，海洋电力设备，机器人，范围扩展器和辅助动力单元。该公司还展示了发动机的高效柴油版本的概念证明，包括70马力X1和40马力X2，用于发电机和其他应用。该公司希望最终开发X Mini发动机的小型柴油版以进行军事应用。

“如果你看一把3千瓦的军用发电机，那么这是一个270英镑的大猩猩，需要五个人来走动，”Shkolnik说。“你可以想象如果我们能够进入一个15磅磅的设备，这对他们来说是非常革命的。”

Shkolnik于11月19日在Automotive Engineers 2014年的X2和X Mini上介绍了一篇论文2014年的2014年小型发动机技术会议和意大利展览会。

一个逆行

X Mini基本上是Compact Wankel旋转发动机的设计和效率升级，在20世纪50年代发明，并在跑车，船和一些飞机上使用。

在Wankel中，在椭圆形腔内的偏心轨道中旋转圆形三角形转子，每个旋转产生三个动力冲程 - 发动机产生力。在X Mini中，椭圆形转子旋转在改进的圆形三角形外壳内。

Shkolnik说：“我们已经反转了传统的旋转发动机的一切，现在我们可以执行这种新的热力学周期[Hehc]并解决传统的Wankel发动机的所有问题，为小型引擎应用程序，Shkolnik说。

例如，Wankel发动机使用长燃烧室（如薄的新月形），这有助于燃料经济性差 - 当火焰无法达到腔室的后缘并且被腔室的大表面积淬火。X Mini的燃烧室是圆角和更频繁的，因此火焰在较少的表面积上燃烧。

X mini中的空气和燃料摄入量和气体排气通过转子中的两个端口发生，随着转子旋转，打开或关闭，取出对阀门的需求。这些端口的不对称位置略微延迟扩展过程中的排气过程。这允许HEHC的过度扩张过程 - 从ATKinson热力学循环中使用，用于一些混合动力汽车 - 其中气体在腔室中膨胀，直到没有压力，允许发动机更多的时间从燃料中提取能量。该设计还容纳HEHC的“恒定体积燃烧” - 从奥托热力学循环中使用，用于火花点火活塞发动机 - 其中压缩气体在腔室中保持长时间，使空气和燃料混合在扩展之前完全点燃，导致膨胀压力增加和更高的效率。

“在发动机中燃烧燃料需要很长时间，”Shkolnik说。“在大多数发动机中，当您燃烧燃料时，您正在扩大气体，您正在从燃烧过程中失去效率。在转子位于腔室的顶部并在那些条件下强制燃烧，我们保持燃烧。这比那样效率更高。“

此外，X mini已重新定位顶端密封件，导致油耗降低。在Wankels中，顶点密封件加入三角转子的边缘，在那里滑动和移动。润滑它们需要将空气燃料混合物提供大量的油，即燃烧和泄漏，增加排放和油耗。然而，在X mini中，这些密封件位于三角形壳体中，该壳体保持放置。“现在我们可以通过固定壳体提供微小的油，恰好是封锁需要的油，而且你没有燃烧任何石油，你不会对环境失去任何石油，”Shkolnik说。

液体专家的“路线图”

2003年，对机器人和人工智能的兴趣LED Shkolnik成为电气工程与计算机科学博士学位的麻省理工学院。那一年，Nikolay Shkolnik提出了他的第一个Hehc专利，他的儿子了解了一个专注于科技创业的课程中的MIT 50万美元的创业比赛（现在$ 100k）。他们与MIT Sloan Management学院的学生组成，在2004年比赛中创造了一个商业计划，并在2004年比赛中投入了一个Hehc发动机，在那里他们带回家了10,000美元的托盘奖来推出液体专家。

竞争本身证明有助于父子的企业家 - 在那时，谁没有启动体验。在建立一个详细的商业计划和学习如何向投资者解释他们的技术，“它真的向我们展示了一个路线图，为您做的事情和我们被迫思考我们要面对的问题，”Shkolnik说。

在未来六年内，Shkolnik帮助他的父亲从家庭车库中开发出液体专家发动机，使用他在MIT的机器人Locomotion集团训练的技能，由Russell Tedroke，电气工程和计算机科学副教授带领。“这是很多优化，控制，仿真和建模，”他说。“所有这些技术都适用于设计发动机。”

Shkolnik将液体专员的大部分发展归因于扩展麻省理工学院社区。在$ 50k，风险投资商Bill Frezza'76，SM '78 Mentored团队;然后他的公司成为早期的投资者。MIT Sloan团队成员Brian Roadan MBA '05，Jennifer Andrews Burke MBA'05和Vikram Sahney MBA '05进行了市场研究，写了商业计划，致力于业务发展，并将公司投入投资者。

来自麻省理工学院的风险投资服务（VMS）的导师 - 包括创立了VMS的晚Dave Staelin - 也导致了液体专家的增长，提供了有关产品开发，招聘和寻求风险投资的建议。（到目前为止，该公司已获得超过1500万美元的资金。）

2006年，在分析数十个发动机迭代后，液体专家赢得了70,000美元的军事补助金，以生产初始柴油机原型。（如今，液体分析并专利了约60个不同的发动机设计来体现Hehc。）

由于电力设备制造商的压倒性反馈 - 呼吁打火机，更安静，无振动发动机 - 液体敏锐度最近枢转到X迷你，在过去的六个月内它在过去六个月开发和发布。该公司现已获得潜在客户的兴趣，并与发动机制造商发表伴随着许可X迷你技术的发动机制造商。

“除了改进现有的发动机应用外，”Shkolnik解释说：“X Mini可以通过目前的发动机或电池技术实现目前无法实现新的应用程序。”

明年初，该公司计划举办竞争，以征求围绕这些新用途的公众征求意见。“我们希望让创造性的果汁流动并开放到更广泛的社区，看看是否有一些有趣的东西，”Shkolnik说。

图像：液体活塞