Llarga vida útil del motor de combustió interna. És irònic que el "final anunciat" del motor de combustió interna a causa de l'electrificació desenfrenada, no hagi estat un impediment per veure grans avenços en els últims anys: relació de compressió variable (Nissan), encès per compressió en motors de gasolina (Mazda) i ara, Koenigsegg posarà en producció (encara que molt limitada) el primer motor de cicle Otto (4 temps) sense arbre de lleves.
És en aquest camí d'innovació on també sorgeix el 1S ICE d'INNengine, que promet anar encara més enllà.
Un motor petit però revolucionari, amb solucions d'enginyeria molt interessants al seu interior. Anem a conèixer-los?
Què és 1S ICE?
L'1S ICE de INNengine és un motor molt compacte en mida i capacitat, amb un pes de només 500 cm3 i només 43 kg, el seu creador, Juan Garrido, diu que ja està treballant en una evolució d'aquesta unitat de només 35 kg (!).El seu baix pes i volum són dos dels principals avantatges que els responsables d'INNengine anuncien respecte als motors de combustió interna convencionals (4 temps):
- Fins a un 70% de reducció total del volum;
- Fins a un 75% de reducció de pes;
- Fins a un 70% menys de components;
- I fins a un 75% menys de cilindrada, però amb la mateixa densitat de potència que un motor convencional 4 vegades més gran. Per exemple, el 500 cm3 1S ICE aconsegueix la mateixa potència que un motor de 4 temps de 2000 cm3.
També podem veure que, malgrat la petita mida cúbica, l'1S ICE té quatre cilindres i... vuit pistons, no és cap error, en realitat són vuit pistons... És a dir, són dos pistons per cilindre, que en aquest cas vol dir que som. en presència d'un motor de pistons oposats. Vaig escriure pistons oposats i no els cilindres oposats més coneguts. Quina és la diferència?
Els pistons oposats són més antics del que penses
Els motors de pistons oposats no són el mateix que els de cilindres oposats com els que coneixem a Porsche i Subaru. Quina és la diferència? En els motors de pistons oposats tenim dos pistons per cilindre, treballant l'un oposat a l'altre, amb la cambra de combustió compartida per tots dos.
No és, però, nou pel que fa als motors de combustió interna, tot i ser una solució tècnica poc habitual.
De fet, el primer motor de pistons oposats data de 1882, dissenyat per James Atkinson (el mateix Atkinson que va donar nom al cicle de combustió homònim que es troba, sobretot, en els vehicles híbrids, per la seva major eficiència).
El principal avantatge d'aquesta disposició rau en una major eficiència, ja que ja no hi ha cap culata i arbres de lleves (els motors de pistons oposats són de 2 temps), reduint el pes, la complexitat, les pèrdues de calor i fricció i el cost.
Subscriu-te al nostre butlletí
Tanmateix, a la pràctica, com que els dos pistons d'un mateix cilindre han de funcionar de manera coordinada, s'han d'unir físicament entre ells, obligant a reemplaçar part de la complexitat i el pes perduts.
Els motors de pistons oposats s'han utilitzat, sobretot, en grans transports, com vaixells, vehicles militars, o fins i tot com a generadors eficients. Al món del cotxe són molt més rars. Avui, potser el motor de pistons oposats més proper a equipar un cotxe (o, en el millor dels casos, un vehicle comercial) és el d'Achates Power. Tens un breu vídeo que et permet entendre com funciona:
Pistons oposats 2.0: adéu cigonyal
Quina diferència hi ha entre el 1S ICE d'INNEngine i aquest motor de cilindre oposat d'Achates? Com podem veure a la pel·lícula anterior, per controlar el moviment de tots els pistons dels cilindres disposem de dos cigonyals units per un sistema d'engranatges. El 1S ICE simplement prescindeix dels cigonyals, i amb ells desapareixen de l'escena les bielles i tots els engranatges associats.
Reduint de manera tan significativa el nombre de components necessaris per al funcionament del seu motor, INNengine ha aconseguit així les reduccions de volum i massa esmentades, i un potencial augment de l'eficiència.
En lloc dels cigonyals trobem dues peces (una mena de disc que encaixa a l'eix del motor), una a cada extrem del motor, amb una de les seves superfícies ondulades meticulosament calculades. Són els que permeten coordinar perfectament el moviment dels vuit pistons (que ara es mouen en un eix paral·lel a l'eix del motor).
Veure'ls en funcionament:
Sona absurdament senzill, no? Gràcies a la disposició equidistant i concèntrica de totes les (poques) parts mòbils, i al moviment dels pistons en línia amb l'eix principal, l'equilibri d'aquest motor és pràcticament perfecte.
L'absència de vibracions és tal que, quan van mostrar una pel·lícula d'un prototip de motor en un banc de proves, es va acusar de ser falsa, ja que no era visible a simple vista que el motor estava en marxa...
En aquest breu vídeo també podem veure altres característiques de l'1S ICE, com la possibilitat d'avançar lleugerament el posicionament d'un dels “cigonyals”. Una possibilitat que permet una distribució variable, no les vàlvules (no en tenen), sinó els ports (entrada i escapament) que ocupen el seu lloc. I també permet una relació de compressió variable dinàmicament, canviant-la segons sigui necessari, com passa amb el motor Nissan.
L'objectiu d'aquestes opcions, com podeu trobar en alguns dels motors de 4 temps que equipen els nostres cotxes, és aconseguir una major eficiència i rendiment. En el cas de l'1S ICE, permet la flexibilitat que els motors de 2 temps —com els de pistons oposats— no permeten, essent aquests de paràmetres fixos.
I això ens porta a una altra innovació de l'1S ICE, el fet de ser un motor d'1 temps, una característica tan important que forma part del seu nom: 1 Stroke o 1-Stroke.
Només 1 cop?! També?
Estem familiaritzats amb el terme motor de 4 temps (el que equipa els nostres cotxes amb un motor de combustió interna), així com el motor de 2 temps (és més sovint associat a les motocicletes). Tanmateix, INNengine diu que el seu motor és d'1 temps, el que significa:
- 4 temps: una explosió per a dues voltes del cigonyal;
- 2 temps: una explosió per cada volta del cigonyal;
- 1 cop: dues explosions per cada volta del cigonyal.
És a dir, tot i que el principi de funcionament de l'1S ICE és similar al dels motors de 2 temps, gestiona, però, el doble de les explosions per cada gir del cigonyal, i quadruplica el que podem aconseguir en un motor de 4 temps. Al mateix temps, aquesta nova arquitectura aconsegueix tot això amb menys components.
Aquest és un dels "secrets" per la seva eficiència prometida i també pel seu rendiment específic: segons INNengine, el seu petit 500 cm3 és capaç de presentar números equivalents a un motor de 4 temps de 2000 cm3.
Els números... possibles
Encara estem en fase de desenvolupament, per tant no hi ha xifres definitives. Però als vídeos on apareix Juan Garrido explicant-ho tot sobre el seu motor (deixarem un vídeo al final de l'article), hi ha un número que destaca: 155 Nm a 800 rpm! Una xifra impressionant i només per comparar, tenim uns valors de parell similars assolits pels petits mil turbos del nostre mercat, però que van arribar a les 1000 rpm més tard i... estan sobrealimentats.Xifres relacionades amb consum/emissions, haurem d'esperar més, la qual cosa ens porta a la pregunta fonamental:
Vindrà a equipar un cotxe?
Potser, però no com penses. Tot i que estan convertint un Mazda MX-5 (NB) perquè serveixi com a prototip de prova d'aquest motor, l'objectiu i l'orientació del seu desenvolupament és principalment servir com a ampliador d'autonomia per a vehicles elèctrics.
El fet que sigui tan compacte, lleuger, eficient i produeixi números tan elevats a revolucions tan baixes (l'objectiu d'aquest extensor de rang és produir 30 kW (41 CV) a 2500 rpm) pot convertir-lo en l'extensor de rang perfecte. Menys cost (no cal una bateria tan gran), menys contaminació (motor de combustió més eficient) i alt refinament a bord (absència de vibracions).
Tanmateix, hi ha altres aplicacions per a aquest motor, amb INNengine desenvolupant un motor per a la competició, i l'aviació (lleugera) ja ha mostrat un gran interès per aquest motor.
Món real
Igual que el motor Achates Power, el potencial del INNengine 1S ICE és innegable. Per veure-ho realment, cal un suport econòmic enorme, i encara que ambdues companyies compten amb el suport de Saudi Aramco (el gegant del petroli saudita), l'ideal seria comptar amb el suport d'un o diversos fabricants d'automòbils.
Si Achates Power ja ho ha aconseguit gràcies en part al suport de Cummins (fabricant de motors) i ARPA-E (agència del govern dels EUA per a projectes avançats relacionats amb l'energia), INNengine encara no l'ha trobat.
Hi ha 10 anys de desenvolupament, ja hi ha prototips de motor als bancs de proves. L'interès generat només pot augmentar —fins i tot per les promeses d'aquest impulsor—, però tot i així, no es garanteix que arribi a una conclusió exitosa. Això es deu al context actual, on la indústria de l'automòbil es centra forçosament, només i només, en l'electrificació. Serà difícil per a un constructor diversificar la seva inversió en un motor de combustió interna completament nou, i més enllà d'on hi ha moltes novetats.
No és d'estranyar l'enfocament d'INNengine a desenvolupar l'1S ICE com a extensor d'abast: sembla ser l'única oportunitat que pot apoderar-se en un futur proper i captar l'interès de la indústria de l'automòbil.
La importància del motor de combustió interna en el futur és rellevant no només per a l'automòbil, sinó per a tots els tipus de vehicles que utilitza, ja siguin terrestres, marítims o aeris. Els números són clars i aclaparadors.
Cada any es produeixen uns 200 milions de motors de combustió interna (uns 90 milions pertanyen a cotxes), per la qual cosa no es preveu que a curt/mig termini simplement desapareguin ara que hem “descobert” l'electricitat.
És fonamental seguir invertint en la seva evolució, ja que també formen part de la solució.
Per a aquells que vulguin saber més sobre aquest motor de combustió interna, us deixo un vídeo (en castellà, però subtitulat en anglès) de Juan Francisco Calero, periodista, que va tenir l'oportunitat de visitar les instal·lacions d'INNengine i parlar amb Juan Garrido, d'INNengine: