Aínda que os motores de combustión interna parecen ter os seus días contados, cando se trata de extensores de autonomía, os actuais motores de combustión aínda teñen a súa voz. Toyota preséntanos a súa última innovación aínda en desenvolvemento.
Aínda que todas as outras marcas usan extensores de autonomía baseados en motores de combustión interna convencionais, Toyota decide dar un paso máis, por diante da competencia no que se refire aos extensores de autonomía para os seus vehículos híbridos e eléctricos.Neste artigo da Rúbrica Autopédia, descobre todos os detalles deste motor Toyota que non serve para mover o coche, senón só para transformar o combustible en corrente eléctrica.
A xénese desta arquitectura
Tomando os principios mecánicos de hai case dous séculos, Toyota inspirouse directamente no motor de pistón libre: o motor Stirling. Un motor que no seu día foi o principal competidor da máquina de vapor, podería volver ao centro de atención case 200 anos despois da súa aparición.
A idea de Toyota, con todo, non é absolutamente nova na industria do automóbil e explicaremos por que. Durante a década dos 70 e pouco despois da crise do petróleo -que sacudiu fortemente o sector do automóbil-, moitos fabricantes víronse moi presionados para adoptar solucións que consumisen menos combustible.
PARA LEMBRAR: Debido á crise do petróleo dos anos 70, foi Portugal quen inaugurou o Campionato do Mundo de Rallyes de 1974
Foi nesta época, en 1978, cando xurdiu unha das mellores adaptacións do motor Stirling á industria da automoción. Un Opel Rekord 2100 Diesel Sedan de 1977 foi o cobaio perfecto para recibir o motor Stirling P-40 de 1978, desenvolvido nunha asociación estratéxica sen precedentes entre a axencia espacial estadounidense NASA e GM (na imaxe superior).
O motor Stirling P-40 tiña a vantaxe de funcionar tanto con gasolina como con diésel, ou mesmo con alcohol. Sería o segundo coche "flex fuel" da historia despois do Ford Model T de 1908, que podería funcionar con gasolina, queroseno ou etanol vaporizado.
En 1979 sería a quenda de AMC (American Motors Corporation) de utilizar o mesmo motor P-40 para o Spirit, pero o rendemento nunca convenceu aos consumidores. Un proxecto que, aínda que non ten éxito, sentou un precedente na industria do automóbil mundial. Imaxe abaixo:
De volta a hoxe: a innovación de Toyota
Despois de todos estes anos, o invento de Toyota vai un paso máis aló. Tomando directamente un concepto desenvolvido pola NASA en 2012 como xerador de radioisótopos, deseñado especificamente para alimentar satélites, e cun peso total de só 20 kg, Toyota intentou reinventar o motor de pistón libre como xerador de enerxía lineal para baterías de coches.
Ao igual que o concepto creado pola NASA, este motor de pistón libre non ten biela nin cigüeñal para transmitir o movemento xerado. Como podedes ver nas imaxes (abaixo), en lugar das tradicionais pezas móbiles dun motor de combustión interna, temos unha cámara de gas comprimido, que actúa como resorte, devolvendo o pistón a un novo ciclo de combustión.
O motor de pistón libre de Toyota como xerador lineal ten forma de W, onde o pistón sitúase no centro da configuración W. Este motor de pistón libre funciona case coma se fose un motor de 2 tempos. Os gases de escape son expulsados a través de válvulas situadas na parte superior da culata, mentres que o aire para o novo ciclo entra por colectores de admisión laterais, listos para ser comprimidos e unirse á inxección directa de gasolina, para acender a mestura.
Despois da expansión xerada pola ignición da mestura, a cámara de gas na parte inferior actúa como un resorte devolvendo o pistón ao seu PMS (punto morto superior).
Pero como é que o motor Toyota de pistóns libres como xerador lineal consegue producir corrente eléctrica?
No exterior do motor con configuración en W, hai un imán, composto por neodimio, ferro e boro, e arredor da cámara de combustión hai unha bobina, composta por arame de cobre. A través do movemento constante entre os imáns e a bobina, xérase corrente eléctrica, que se envía á batería.
Desmitificando un pouco o concepto, o neodimio non é unha novidade absoluta. Úsase durante moito tempo e mesmo se produce sintéticamente, aínda que o neodimio, dependendo da súa nomenclatura molecular, está entre un dos metais magnéticos máis raros da Terra. Este composto, descuberto en 1982, proliferou en todo o mundo e en case toda a industria electrónica.
Este tipo de motor creado por Toyota non é especialmente potente, de feito o seu deseño compacto está totalmente concibido coa perspectiva da eficiencia e do reducido peso do conxunto, e a potencia producida sitúase en só 10 kW, uns 13 cabalos de potencia. Non obstante, produce enerxía máis que suficiente para que só 2 unidades que traballan simultaneamente sexan capaces de producir corrente eléctrica suficiente para que un Toyota Yaris ou equivalente alcance velocidades de cruceiro nunha autoestrada de 120 km/h.
Como aínda é un proxecto en desenvolvemento, Toyota aínda ten moito camiño por percorrer para poder poñer esta tecnoloxía á venda. Pois se por unha banda os custos de produción non son referentes, aínda quedan cuestións técnicas sen resolver como os custos de mantemento e as vibracións, feito que xa levou a Toyota a considerar o uso do seu novo motor en sentido contrario, co fin de paliar o ruído e vibracións transmitidas.
As características deste motor Toyota de pistóns libres tamén se poden modificar, segundo sexa necesario, xa que a válvula reguladora de presión da cámara de gas pódese axustar á rixidez do efecto "resorte".
Quédate con este vídeo, onde podes ver esta creación de Toyota: