Ahdettu 2-tahtinen Briggs Monosoupape

Olen pitkään ollut kiinnostunut sekä 2-tahtitekniikasta että varhaisten lentomoottorien erikoisista ratkaisuista, erityisesti Gnome Monosoupape -moottorista. Tämä sai minut miettimään voisko Briggs & Stratton -moottorin muuntaa Monosoupape-tyyliseksi yksiventtiiliseksi moottoriksi, mutta samalla tehdä siitä aidosti 2-tahtisen käyttämällä ahtamista kampikammiosyöttöön?

Ajatus on yksinkertainen mutta tehokas: ahdin mahdollistaisi jatkuvan sylinterin täytön paineistetun kampikammion kautta, ilman että tarvitaan perinteistä 2-tahtisen alipaineista kampikammiosyöttöä. Tämä poistaisi perinteisen 2T-moottorin rajoituksia ja avaisi täysin uusia mahdollisuuksia.

Miten tämä toimisi?

Ahtimen tehtävä tässä on paineistaa kampikammio, jolloin sylinterin täyttö tapahtuu paineistetun ilman ja polttoaineseoksen avulla heti, kun männän imuaukot avautuvat. Tämä tarkoittaa, että imu on aktiivinen ja tehokas jokaisella kierroksella – ei vain silloin, kun männän liike sattuu luomaan tarpeeksi alipainetta.

Kun työtahti on valmis ja pakoventtiili avautuu, paineistettu kampikammio on jo valmiina työntämään uuden seoksen sylinteriin heti, kun männän imuaukot avautuvat. Tällöin sylinteri täyttyy paljon tehokkaammin kuin perinteisessä 2T-moottorissa, eikä pakokaasujen virtaus häiritse imuajoitusta yhtä paljon. Osa polttoaineseoksesta VOISI karata suoraan pakoon.

Suurin haaste on kampikammion tiivistäminen niin, että se kestää jatkuvan ylipaineen. Normaalisti kampikammiossa ei ole näin korkeita paineita, joten stefat ja laakerit saattaisivat tarvita päivitystä. Toisaalta, koska polttoaineen esisekoittaminen kampikammioon ei ole enää välttämätöntä, moottori voisi käyttää suorasuihkutusta suoraan sylinteriin, mikä parantaisi palamista ja säädettävyyttä.

Pakoventtiilin ajoitus on myös kriittinen. Koska imu ei perustu perinteiseen männän imuun, venttiilin on avauduttava täsmälleen oikeaan aikaan, jotta täyttö olisi optimaalinen. Tämä saattaisi vaatia säädettävän nokka-akselin tai muunlaista ajoituksen hallintaa, mutta periaatteessa ratkaisu on yksinkertainen: pakoventtiili toimii kuin 4T-moottorissa, mutta imu tapahtuu männän imuaukkojen kautta ahdinpaineella.

Voitelu olisi myös mietittävä uudelleen. Normaalisti 2T-moottori käyttää polttoaineen mukana kulkevaa öljyä, mutta koska kampikammioon voi nyt syöttää vain ilmaa tai kuivaa seosta, voitelu voisi toimia erillisen öljysumutusjärjestelmän avulla. Tämä mahdollistaisi myös pitkäikäisemmän ja luotettavamman moottorin, koska perinteisen 2T-moottorin yksi suurimmista heikkouksista on voitelun epätasaisuus.

Mitä hyötyjä tällä olisi?

Suurin etu on täyttösuhteen parantuminen. Perinteisessä 2T-moottorissa kampikammion täyttö ja sylinterin huuhtelu ovat aina vähän kompromisseja, mutta tässä järjestelmässä seos voitaisiin syöttää sylinteriin tarkasti ja hallitusti jokaisella kierroksella. Tämä ei ainoastaan lisää tehoa, vaan myös parantaa moottorin hyötysuhdetta ja vähentää polttoainehukkaa.

Toinen merkittävä hyöty on, että moottori voisi toimia laajalla kierroslukualueella ilman, että resonanssiputken pakoimpulssit rajoittavat toimintaa. 2T-moottorien yksi ongelma on, että niiden pakokaasujen aaltoiluun perustuva huuhtelu toimii vain tietyillä kierroksilla optimaalisesti. Tässä konseptissa ahtimen ja venttiiliohjatun pakopulssin ansiosta moottori voisi toimia paremmin myös matalilla kierroksilla, mikä parantaisi käytettävyyttä esimerkiksi ruohonleikkureissa ja paikallismoottoreissa.

Ajatus on periaatteessa yksinkertainen, mutta toteutus vaatii hieman kokeilua ja säätöä.