Umur panjang untuk mesin pembakaran internal. Sungguh ironis bahwa "akhir yang diumumkan" dari mesin pembakaran internal karena elektrifikasi yang merajalela, belum menjadi halangan untuk melihat kemajuan besar dalam beberapa tahun terakhir: rasio kompresi variabel (Nissan), pengapian kompresi pada mesin bensin ( Mazda) dan sekarang, Koenigsegg akan memproduksi (walaupun sangat terbatas) mesin siklus Otto pertama (4 tak) tanpa camshaft.
Di jalur inovasi inilah 1S ICE INNengine juga muncul, yang menjanjikan untuk melangkah lebih jauh.
Mesin kecil tapi revolusioner, dengan solusi teknik yang sangat menarik di dalamnya. Mari kita bertemu mereka?
Apa itu 1S ICE?
1S ICE dari INNengine adalah mesin yang sangat kompak dalam ukuran dan kapasitas, dengan berat hanya 500 cm3 dan berat hanya 43 kg — penciptanya, Juan Garrido, mengatakan bahwa dia sedang mengerjakan evolusi unit ini dengan berat hanya 35 kg (!).Bobot dan volumenya yang rendah adalah dua keunggulan utama yang diumumkan oleh mereka yang bertanggung jawab atas INNengine dibandingkan mesin pembakaran internal konvensional (4 tak):
- Hingga 70% pengurangan volume total;
- Penurunan berat badan hingga 75%;
- Hingga 70% lebih sedikit komponen;
- Dan perpindahan hingga 75% lebih sedikit, tetapi dengan kepadatan daya yang sama dengan mesin konvensional 4x lebih besar. Misalnya, 500 cm3 1S ICE menghasilkan tenaga yang sama dengan mesin 4-tak 2000 cm3.
Kita juga dapat melihat bahwa, meskipun ukuran kubiknya kecil, 1S ICE memiliki empat silinder dan… delapan piston — tidak salah, itu sebenarnya delapan piston… Dengan kata lain, ini adalah dua piston per silinder, yang dalam hal ini berarti kita di hadapan mesin piston yang berlawanan. Saya menulis piston lawan dan bukan silinder lawan yang lebih umum dikenal. Apa bedanya?
Piston berlawanan lebih tua dari yang Anda kira
Mesin piston berlawanan tidak sama dengan mesin silinder berlawanan seperti yang kita kenal di Porsche dan Subaru. Apa bedanya? Dalam mesin piston berlawanan, kita memiliki dua piston per silinder, bekerja satu berlawanan dengan yang lain, dengan ruang bakar digunakan bersama oleh keduanya.
Namun, ini bukan hal baru dalam hal mesin pembakaran internal, meskipun merupakan solusi teknis yang tidak biasa.
Faktanya, mesin piston lawan pertama berasal dari tahun 1882, dirancang oleh James Atkinson (Atkinson yang sama yang memberikan namanya pada siklus pembakaran eponymous ditemukan, di atas segalanya, pada kendaraan hybrid, karena efisiensinya yang lebih besar).
Keuntungan utama dari pengaturan ini terletak pada efisiensi yang lebih besar, karena tidak ada lagi kepala silinder dan poros bubungan — mesin piston yang berlawanan adalah 2-tak — mengurangi bobot, kerumitan, kehilangan panas dan gesekan, dan biaya.
Berlangganan newsletter kami
Namun, dalam praktiknya, karena dua piston dalam silinder yang sama harus bekerja secara terkoordinasi, keduanya harus dihubungkan secara fisik, memaksa untuk mengganti beberapa kerumitan dan bobot yang hilang.
Mesin piston berlawanan telah digunakan, di atas segalanya, dalam transportasi besar, seperti kapal, kendaraan militer, atau bahkan sebagai generator yang efisien. Di dunia mobil mereka jauh lebih jarang. Saat ini, mungkin mesin piston berlawanan yang paling dekat untuk melengkapi mobil (atau paling banter kendaraan komersial) adalah Achates Power. Anda memiliki video pendek yang memungkinkan Anda memahami cara kerjanya:
Piston berlawanan 2.0: selamat tinggal poros engkol
Apa perbedaan antara 1S ICE dari INNEngine dan mesin berlawanan silinder dari Achates ini? Seperti yang dapat kita lihat pada film di atas, untuk mengontrol pergerakan semua piston di dalam silinder, kita memiliki dua poros engkol yang disatukan oleh sistem roda gigi. 1S ICE hanya membuang poros engkol, dan bersamanya batang penghubung dan semua roda gigi terkait menghilang dari tempat kejadian.
Dengan mengurangi secara signifikan jumlah komponen yang diperlukan untuk pengoperasian mesinnya, INNengine telah mencapai pengurangan volume dan massa yang disebutkan di atas, dan potensi peningkatan efisiensi.
Di tempat poros engkol, kami menemukan dua buah (semacam piringan yang dipasang pada poros mesin), satu di setiap ujung mesin, dengan salah satu permukaan bergelombang yang dihitung dengan cermat. Merekalah yang memungkinkan untuk mengoordinasikan gerakan delapan piston dengan sempurna (yang sekarang bergerak dalam sumbu yang sejajar dengan sumbu motor).
Lihat mereka beroperasi:
Kedengarannya sangat sederhana, bukan? Berkat pengaturan jarak yang sama dan konsentris dari semua (sedikit) bagian yang bergerak, dan pergerakan piston yang sejajar dengan poros utama, keseimbangan mesin ini bisa dibilang sempurna.
Tidak adanya getaran sedemikian rupa sehingga, ketika mereka menunjukkan film mesin prototipe di bangku tes, itu dituduh palsu, karena tidak terlihat dengan mata telanjang bahwa mesin sedang berjalan ...
Dalam video singkat ini kita juga dapat melihat fitur lain dari 1S ICE, seperti kemungkinan sedikit memajukan posisi salah satu "poros engkol". Kemungkinan yang memungkinkan untuk distribusi variabel, bukan katup (mereka tidak memilikinya), tetapi port (masuk dan buang) yang menggantikannya. Dan juga memungkinkan rasio kompresi variabel dinamis, mengubahnya sesuai kebutuhan, seperti pada mesin Nissan.
Tujuan dari opsi ini, seperti yang dapat Anda temukan di beberapa mesin 4-tak yang melengkapi mobil kami, adalah untuk mencapai efisiensi dan kinerja yang lebih baik. Dalam kasus 1S ICE, ini memungkinkan fleksibilitas yang tidak diperbolehkan oleh mesin 2-tak — seperti yang memiliki piston berlawanan — dengan parameter tetap ini.
Dan itu membawa kita ke inovasi lain dari 1S ICE, fakta bahwa itu adalah mesin 1-tak, fitur yang sangat penting sehingga menjadi bagian dari namanya: 1 Tak atau 1-Tak.
Hanya 1 kali?! Demikian juga?
Kita akrab dengan istilah mesin 4-tak (yang melengkapi mobil kita dengan mesin pembakaran dalam), serta mesin 2-tak (ini lebih sering dikaitkan dengan sepeda motor). Namun, INNengine mengatakan mesinnya adalah 1 langkah, yang berarti:
- 4-tak: satu ledakan untuk dua putaran poros engkol;
- 2 langkah: satu ledakan untuk setiap putaran poros engkol;
- 1 kali: dua ledakan untuk setiap putaran poros engkol.
Dengan kata lain, meskipun prinsip pengoperasian 1S ICE mirip dengan mesin 2-tak, namun, ia mengelola, dua kali ledakan untuk setiap putaran poros engkol, dan melipatgandakan apa yang dapat kita capai pada mesin 4-tak. Pada saat yang sama, arsitektur baru ini mencapai semua ini dengan komponen yang lebih sedikit.
Ini adalah salah satu "rahasia" untuk efisiensi yang dijanjikan dan juga untuk kinerja spesifiknya: menurut INNengine, ukurannya yang kecil 500 cm3 mampu menghadirkan angka yang setara dengan mesin 4-tak 2000 cm3.
Angka-angkanya… mungkin
Kami masih dalam tahap pengembangan, jadi belum ada angka pasti. Namun dalam video di mana Juan Garrido muncul untuk menjelaskan segala sesuatu tentang mesinnya (kami akan meninggalkan video di akhir artikel), ada beberapa hal yang menonjol: 155Nm pada 800rpm! Angka yang mengesankan dan hanya untuk perbandingan, kami memiliki nilai torsi serupa yang dicapai oleh ribuan turbo kecil di pasar kami, tetapi kemudian mencapai 1000 rpm dan… mereka terisi penuh.Angka-angka yang terkait dengan konsumsi/emisi, kita harus menunggu lebih lama, yang membawa kita pada pertanyaan mendasar:
Apakah itu akan datang untuk melengkapi mobil?
Mungkin, tapi tidak seperti yang Anda pikirkan. Meskipun mereka mengubah Mazda MX-5 (NB) untuk digunakan sebagai prototipe uji untuk mesin ini, tujuan dan orientasi pengembangannya terutama untuk berfungsi sebagai perluasan jangkauan untuk kendaraan listrik.
Fakta bahwa alat ini sangat ringkas, ringan, efisien, dan menghasilkan angka yang begitu tinggi pada putaran rendah — tujuan dari range extender ini adalah untuk menghasilkan 30 kW (41 hp) pada 2500 rpm – dapat menjadikannya sebagai range extender yang sempurna . Biaya lebih rendah (tidak perlu baterai sebesar itu), polusi lebih sedikit (mesin pembakaran lebih efisien), dan penyempurnaan on-board yang tinggi (tidak adanya getaran).
Namun, aplikasi lain di depan untuk mesin ini, dengan INNengine mengembangkan mesin untuk kompetisi, dan penerbangan (ringan) telah menunjukkan minat yang tinggi pada mesin ini.
Dunia nyata
Seperti mesin Achates Power, potensi INNengine 1S ICE tidak dapat disangkal. Untuk benar-benar melihatnya, diperlukan dukungan keuangan yang besar, dan meskipun kedua perusahaan mendapat dukungan dari Saudi Aramco (raksasa minyak Saudi), idealnya adalah mendapat dukungan dari satu atau beberapa produsen mobil.
Jika Achates Power telah mencapainya sebagian berkat dukungan dari Cummins (pembuat mesin) dan ARPA-E (badan pemerintah AS untuk proyek terkait energi tingkat lanjut), INNengine belum menemukannya.
Ada 10 tahun pengembangan, sudah ada prototipe mesin di bangku tes. Bunga yang dihasilkan hanya bisa meningkat — bahkan karena janji-janji booster ini —, tetapi meskipun demikian, itu tidak dijamin untuk mencapai kesimpulan yang sukses. Ini karena konteks saat ini, di mana industri otomotif secara paksa terfokus, hanya dan hanya, pada elektrifikasi. Akan sulit bagi pembangun untuk mendiversifikasi investasinya ke mesin pembakaran internal yang sama sekali baru, dan di luar tempat yang begitu banyak hal baru di dalamnya.
Tidak heran jika fokus INNengine dalam mengembangkan 1S ICE sebagai range extender — tampaknya ini adalah satu-satunya kesempatan yang dapat diambilnya dalam waktu dekat dan menarik minat industri otomotif.
Pentingnya mesin pembakaran internal di masa depan relevan tidak hanya untuk mobil, tetapi untuk semua jenis kendaraan yang digunakannya, baik darat, laut atau udara. Angkanya jelas dan luar biasa.
Sekitar 200 juta mesin pembakaran internal diproduksi setiap tahun (sekitar 90 juta milik mobil), jadi tidak diharapkan dalam jangka pendek/menengah mereka akan hilang begitu saja setelah kita "menemukan" listrik.
Sangat penting untuk terus berinvestasi dalam evolusi mereka, karena mereka juga merupakan bagian dari solusi.
Bagi mereka yang ingin tahu lebih banyak tentang mesin pembakaran internal ini, saya meninggalkan Anda video (Spanyol, tetapi subtitle dalam bahasa Inggris) oleh Juan Francisco Calero, jurnalis, yang berkesempatan mengunjungi fasilitas INNengine dan berbicara dengan Juan Garrido, dari INNengine :