Coates püüab haarata tähti

Ainsama tõsiselt võetava vastuhaku traditsisoonilisele sisepõlemismootorile sooritas dr Felix Wankel viiekümnendatel, trotsides kaine mõistuse vastast kulgevliikumist mootoriplokis. Sündis pöördkolbmootor.

USA insener George J. Coates võttis samasugusel radikaalsel moel parandada plokikaanes toimuva algelisust ja ehitas – pöördklappmootori. Meest vihastas ja kannustas radikaalselt uute lahenduste puudumine selles, mis puudutab silindripea ehitust. Stagneerumine on olnud tegelikult kohutav. Enamik inimesi ju ei tea, et kaks ülanukkvõlli leidsid rakenduse nii Vauxhallil kui Pipe´il 1905. aastast, aga viis klappi silindri kohta tulid Austro Daimleril ja Metallurgique´il kasutusele viis aastat hiljem. Või et šveitslane Ernest Henri pani 1912. aasta võistlus-Peugeot´l kokku kogu komplekti, mida täna ülimaks peame: kaks üsnagi otseselt klappidele toimivat nukkvõlli, 4 klappi silindri kohta ja klappide kaldasend silindri pikitelje suhtes. Tänaseks niisiis 98 aastat progressi täielikku puudumist. Kas planeedil pole siis tõesti leidunud kedagi, kes põhimõtteliselt algelise seenklapi kõrvaldamise eest oleks võidelnud? Vastavaid patente on hoiustatud muidugi lõputult, ent autolugu tunneb vaid ühtainsat alternatiivset lahendust, mida on üpriski massiliselt ja lausa mitme aastakümne vältel ka pruugitud. Ameerika inseneri Charles Yale Knighti (1868-1940) hülssjaotust nimelt, mis mootori vaikse töö tõttu leidis sooja vastuvõtu luksusautodel. Kokku kasutati Knighti süsteemi umbes 30 margil Daimlerist Panhard´ini ja Morsist Voisinini, kohati kuni 1939. aastani välja. Mercedeski ehitas mõnda aega paralleelselt nii seenklappide kui Knighti hülssidega mootoreid. Heitke pilk Knighti lahendusele ja kohe saab selgeks, et asi on elegantsist üpris kaugel: gaasijaotushülsid on ju samuti kulgevas liikumises nagu klapidki ja vajavad ajamiks ekstsentrikuga mehhanismi. Coates otsis aga kuuekümnendaist alates probleemile ei vähemat kui täiuslikku lahendust. Siiski alles 1980. aastal jõudis ta korralikult töötava prototüübini, seejärel kulus veel aastakest viis klappide piisava tihenduse saavutamiseks. Omanimelise firma lõi leidur 1987. aastal.

Sfääriline pöördklapp tõotab revolutsiooni

Coates nimetab oma potentsisaalselt murrangulist süsteemi CSRV-ks, mis tähendab Coates Spherical Rotary Valve. Arvukate muude silindripeas roteeruvate gaasijaotusmehhanismidega võrreldes, mida aegade jooksul on patenteeritud (Bournonville, Sbais, Tacconi, Cross jne) on eelis hetkega hoomatav. Mootor on põhimõtteliselt sedavõrd sisukas, kuivõrd lahe on ta gaasijaotus. Seda annab mõõta näiteks klapiavade kogupindala suhtega silindri läbi-mõõtu. Väga hea suhte sai Coates kätte sel teel, et valmistas üpriski suure läbimõõduga sfäärilised elemendid, millesse õnnestus mahutada piisavalt avara ristlõikega kanalid. Kui võrrelda 100-mm silindriläbimõõduga standardmootorit Coatesi silindripeadega varustatuga, tagavad pöördklapid 1,3-1,9 korda suurema voolukanali ristlõike, olenevalt sellest, kas võtame arvesse klapisäärte ristlõikepinda või mitte. Võrreldes graafikuid, mille ühel teljel on väntvõlli pöördenurk kraadides ja teisel kanali hetkeristlõige, torkab uudse lahenduse silmapaistev eelis otsemaid silma. Teljele lükitud pöördklappide komplekt näeb esmapilgul sarnanevat nukkvõlliga. Kui neid komplekte on plokikaanes kaks kõrvuti, tundub mootoril olevat justkui ülanukkvõllide paar. Ainult et kogu tavalise mõttetu osa kõrvaldamise järel klapiavade ja nukkvõlli vahelt on mootor (olenevalt suurusest) kuni 20 cm võrra madalam. Mille peale kapoti kõrguse iga sentimeetri pärast inseneridega kemplevad disainerid muidugi hurraa hüüavad. Coatesi süsteemi mootoreid on tänini ehitatud uskumatult arvukais variantides. Mootorratastele, sõiduautodele, helikopteritele, paatidele, keskmistele ja rasketele veokitele. Samuti kogukate statsionaarsete mootoritena, millel on juba registreeritud 27-30 % suurune kütusesääst.Kui kümme aastat tagasi ilmusid esimesed süsteemi CSRV käsitlevad põhjalikumad analüüsid, mainiti selle fantastilisi võimalusi. Fordi viieliitrise töömahuga V-8 mootoril mõõdeti näiteks õhu läbivooluks täiesti avatud klappide puhul 6,36, CSRV-l aga 11,27 m³/min. Polnud siis ime, et Fordi 260 hj asemel saadi samadel pööretel 5500 p/min Coatesi süsteemi rakendades kätte 400 hj. Fordi mootor kannatas välja 5700 pööret, pöördklappidega teisendit aga kruviti stendil F1 laadse 14 850-ni! CSRV puhul olid hõõrde- ja pumbakaod ilmselgelt hulga väiksemad tavalisest. Ühe 2007. aasta 5,7liitrise V-8 ümberehitamisel võidusõiduvariandiks pruugiti surveastet 14:1 ja maksimaalpööreteks saavutati 10 500. Coatesi lahenduse puhul ongi edukalt kasutatud eriti kõrgeid surveastmeid kuni 15:1-ni välja, millega jõuallika kasutegur muidugi oluliselt suureneb.

Detroit jäi huvituks, Coates panustas Hiinale

CSRV-mootori tehnilised andmed osutusid suurepärasteks niisiis juba sajandivahetusel. Arvatavalt õnnestus nn ujuvate kaheosaliste keraamiliste tihendite abil kõrvaldada ka esialgu kummitanud sfäärklappide tihedusprobleemid. Klapivõllid pandi pöörlema kahele otstesse kinnitatud veerelaagrile, vajadusel sai võlli keskelt toetada veel keraamilise lisalaagri või kahega. Suurtööstust pidanuks kindlasti ahvatlema mootori omahinna tuntav langus. Samuti asjaolu, et Coates, erinevalt dr Wankelist, ei tükkinud plokkide, väntvõllide, kepsude ja kolbide kallale, vaid on nood rahule jätnud ja rahuldunud muudatustega plokikaanes. Arvestades, millise näiva kergusega Coatesi väikefirma on valmistanud unikaalseid plokikaasi enam kui 50 erinevale 1-12 silindrilisele mootorinäidisele, ei kujuneks autotööstuse „ohver” sestap kuigi suureks. Mootorite kõik parameetrid, kütusekulu kaasa arvatud, paraneksid korrapealt. Kas kaheldakse ikkagi süsteemi töökindluses? Coates väitis juba aastate eest, et tal on katsemootoreid, mis on läbinud oluliste probleemideta 240 000 km. Arvestades seda, mil moel keraamilised ja muud moodsad materjalid lausa kuust-kuusse täiustuvad, on täna ja lähiaastatel võimalik ehitada ilmselgelt pikaealisemaid uuelaadseid silindripäid kui eelmise sajandi lõpuaastatel. Puudu on jäänud suurtööstusel eelkõige initsiatiivist ja tahtmisest tunnustada Coatesi 40 aastat kestnud ponnistuse vilja. Loomulikult toimib ka tuntud kaitserefleks NIH (Not Invented Here) ja soovimatus maksta patentidega hästi kaitstud lahenduste kasutusõiguse eest. Meenutagem, et Charles Knightile maksid maailma autoasjanduse liidergruppi kuuluvad firmad reeglina tõrkumata. Maailmas ehitatakse igal aastal 120 miljonit kolbmootorit ja taastatakse 40 miljoni mootori töövaru. Kui ka pooltel võetaks kasutusele sfäärilised klapid, voolaks Coatesi pangaarvetele igal aastal miljardeid. Kuipalju miljardeid mootoriehituses säästetaks, kuipalju kütust kokku hoitaks, kui kõik lubatud viisil ikka toimib – sellele on isegi valus mõelda. Detroidi leiguses pettunud, otsustas leiduri poeg, ammugi direktori ametis Gregory G. Coates mängida „Hiina kaarti”. Läinud kevadel tegi ta tervelt kolm nädalat kestnud töövisiidi Hiinasse ja seal hakkasid asjad liikuma. Kujutage ette pilti, kus Hiina edestab tervet läänemaailma põhimõtteliselt efektiivsemat tüüpi kolbmootoritega ja kiirendab oma vältimatut ekspansiooni sellega lausa aastate võrra. Kõigile uskmatutele toomastele oleks parem, kui Coatesi süsteemis leiduks siiski mõni ületamatu puudujääk ja hiinlased pika ninaga jääksid.

Margus-Hans Kuuse

Fotod: Coates, First Publishing