Egy kis texasi kutató-fejlesztő cég a Cyclone Power Technologies magas hatásfokú modern gőzgépek egész sorozatát tervezte meg; tiszta üzeműek és akár autóhajtásra is alkalmasak.

A texasi Longview-ban működő Cyclone Power Technologies elődje hajócsavarok és nagysebességű motorcsónak-testek tervezésével, tökéletesítésével foglalkozott, a hajtásmódok kutatása csak alig több mint 20 éve van náluk napirenden. A gőzhajtás modernizálása az alapító Harry Schoell régi vágya és vesszőparipája volt, így hát 2004-ben, a cég mérnökgárdájával és némi egyetemi kutatói háttérrel belevágott a „világ legmodernebb gőzgépének” fejlesztésébe. 2008-ra már el is készültek az első prototípusok, meglepő eredményeket produkálva a próbapadokon.

A hagyományos, a gőzmozdonyokból, gőzhajókból is ismerős dugattyús gőzgépek összhatásfoka nagyon alacsony, jellemzően 10 és 20% közötti. A Cyclone csapata nem is ezt a szerkezetet vette alapul, már a kezdetektől új irányokban gondolkodott. A leginkább kidolgozott és ma már akár meg is rendelhető, továbbfejlesztett Mark V jelű változat hathengeres „csillagmotor”, a hat henger a kazán alatt fekszik, a főtengely függőlegesen forog.

Az össz-lökettérfogat mindössze 623 köbcenti, a teljes motor, a kazánnal együtt 150 kilót nyom, és 100 LE leadására képes. Nyomatéki csúcsa elképesztő: 945 Nm! A csillag-gözmotort a felette dolgozó kazánban megtermelt gőz forgatja, a Cyclone név éppen ennek működési módjára utal. A hengeres szerkezet közepén kialakított égéstérbe a külső részről befecskendezett üzemanyag – ami éppúgy lehet benzin, mint gázolaj, kerozin, alkohol, mint műbenzin, csak a befecskendezést kell átalakítani kicsit – égése közben a henger külső részéről szívja, a kialakításból adódóan nagy sebességgel forgó friss levegőt; az égéstermékek középen távoznak.

Az égés alacsony hőmérséklete miatt nitrózus gázösszetevők alig keletkeznek, és a folyamat stabilitásából, állandóságából adódóan a többi szennyező is viszonylag egyszerűen, oxidációs katalizátorral és koromszűrővel kézben tartható. A kazánba épített hőcserélőben, zárt rendszerben áramló vizet az égés 650-700 fokra melegíti, az így keletkező, 220 bar nyomású gőzt vezetik aztán a csillagmotor hengereibe.

A gőz ebben az úgynevezett túltelített állapotában már újra folyadékként viselkedik, így a szerkezet valójában sokkal inkább hidromotor, mint gőzgép. A szabályozható adagolók a hengerek középvonalában dolgoznak, a legfrissebb modellekben kipufogás már résvezérlésű, azaz a már nem túltelített, fáradt gőz a hengerfalak nyílásain át távozik. A használt gőzt hőcserélők egész sora hűti le, végül a kondenzátorban víz formájában lecsapódik, innen szivattyú pumpálja vissza a kazánba. A hűtő hőcserélők melegét is visszavezetik, a beszívott friss levegőt melegítik elő vele, miközben a csillagmotor kritikus részeit is ez hűti.

Külön kenőanyag nincs, a forgó részeket és a hengereket is a víz keni, külön kenőrendszeren keresztül. A motorból távozó gőz ugyanis még mindig túltelített állapotú, azaz 100 foknál melegebb, így nem ken. A víz hengerfali kicsapódása egyébként is rontaná a hatásfokot, ezért kell a már lehűtött munkaközeget kenőanyagként külön visszavezetni. Az ügyesen kitalált hőháztartásban nagyon kevés a veszteség, a tervezők 31%-os összhatásfokról beszélnek, ami ugyan nem magasabb a legjobb dízelekénél, de a benzinmotorok átlagát felülmúlja. A Cyclone Mark V indítási folyamata bonyolult, 0 fok felett átlagosan 10-15 másodperc alatt üzemkész, de nagy hidegben több percig is eltarthat a kazán felfűtése.

Autós használatban – mivel a gőzgép, a villanymotorokhoz hasonlóan éppen elindulása pillanatában adja le a legnagyobb nyomatékát – sebességváltóra nincs szükség, a hajtás mehet egyenesen a differenciálműbe; de a teljesítményátadást (elektronikusan) szabályozni kell, különben könnyen kipörögnek a kerekek. A statikus égési folyamat szabályozása egyszerű, a kazán működésébe menet közben nem is kell beavatkozni, a teljesítmény, a fordulatszám és így az autó sebessége a gőzadagolás változtatásával szabályozható. Kuplung sincs a rendszerben, azaz – akár a villanyautóknál – ha az autó áll, a gőzgép sem forog, bár a kazán nem kapcsol le. A fejlesztők szerint a tiszta égés mellett a Cyclone motorok, megújuló forrásból származó üzemanyagokkal viszonylag egyszerűen teljesen karbon-semlegessé is tehetők.

A modern gőzgépek az amerikai hadsereget is érdeklik, igaz a katonai rendszerekben a Cyclone motorok egyelőre vészhelyzeti áramellátóként dolgoznak, azaz generátort forgatnak. Ugyanezzel a megoldással viszont akár hibrid, vagy elektromos autókba is beépíthetők lennének, a belső égésű motor helyett, hatótáv növelőként. A Cyclone mérnökei megterveztek egy kisebb, mindössze 150 köbcentis 18 LE-s négyhengerest is, és létezik teherautókba szánt változat, 2023 köbcentivel, hat hengerrel, 335 LE-vel, és 3100 Nm-rel!

SZG

Megjelent: Az Autó 2025/7.

Ez a cikk több mint 90 napja frissült utoljára, így előfordulhat, hogy a benne szereplő egyes információk elavultak. Kérjük, hogy az olvasása során ezt vegye figyelembe!