Lange levensduur van de verbrandingsmotor. Het is ironisch dat het "aangekondigde einde" van de verbrandingsmotor als gevolg van ongebreidelde elektrificatie, geen belemmering is geweest voor het zien van grote vooruitgang in de afgelopen jaren: variabele compressieverhouding (Nissan), compressie-ontsteking in benzinemotoren (Mazda) en nu, Koenigsegg zal (zij het zeer beperkt) de eerste Otto-cyclus motor (4 takt) zonder nokkenas in productie nemen.
Het is op dit pad van innovatie dat INNengine's 1S ICE ook naar voren komt, die belooft nog verder te gaan.
Een kleine maar revolutionaire motor, met zeer interessante technische oplossingen erin. Laten we ze ontmoeten?
Wat is 1S ICE?
De 1S ICE van INNengine is een zeer compacte motor in grootte en capaciteit, met een gewicht van slechts 500 cm3 en een gewicht van slechts 43 kg — de maker, Juan Garrido, zegt dat hij al werkt aan een evolutie van deze eenheid met een gewicht van slechts 35 kg (!).Het lage gewicht en het lage volume zijn twee van de belangrijkste voordelen die degenen die verantwoordelijk zijn voor INNengine aankondigen ten opzichte van conventionele verbrandingsmotoren (4-takt):
- Tot 70% totale volumereductie;
- Tot 75% gewichtsvermindering;
- Tot 70% minder componenten;
- En tot 75% minder cilinderinhoud, maar met dezelfde vermogensdichtheid als een conventionele motor die 4x groter is. Zo haalt de 500 cm3 1S ICE hetzelfde vermogen als een 2000 cm3 viertaktmotor.
We kunnen ook zien dat, ondanks de kleine kubieke afmetingen, de 1S ICE vier cilinders heeft en ... acht zuigers - het is geen vergissing, het zijn eigenlijk acht zuigers ... Met andere woorden, het zijn twee zuigers per cilinder, wat in dit geval betekent dat we in aanwezigheid van een motor van tegengestelde zuigers. Ik schreef tegengestelde zuigers en niet de meer algemeen bekende tegenoverliggende cilinders. Wat is het verschil?
Tegenoverliggende pistons zijn ouder dan je denkt
Motoren met tegengestelde zuigers zijn niet hetzelfde als motoren met tegengestelde cilinders zoals we die kennen van Porsche en Subaru. Wat is het verschil? In tegengestelde zuigermotoren hebben we twee zuigers per cilinder, die tegenover elkaar werken, waarbij de verbrandingskamer door beide wordt gedeeld.
Het is echter niet nieuw als het gaat om verbrandingsmotoren, ondanks dat het een ongebruikelijke technische oplossing is.
In feite dateert de eerste motor met tegengestelde zuigers uit 1882, ontworpen door James Atkinson (dezelfde Atkinson die zijn naam gaf aan de gelijknamige verbrandingscyclus die vooral in hybride voertuigen wordt aangetroffen, vanwege de grotere efficiëntie).
Het belangrijkste voordeel van deze opstelling ligt in een grotere efficiëntie, omdat er geen cilinderkop en nokkenassen meer zijn - de tegenoverliggende zuigermotoren zijn 2-takt - waardoor het gewicht, de complexiteit, warmte- en wrijvingsverliezen en kosten worden verminderd.
Abonneer op onze nieuwsbrief
In de praktijk, aangezien de twee zuigers in dezelfde cilinder op een gecoördineerde manier moeten werken, moeten ze fysiek aan elkaar worden gekoppeld, waardoor een deel van de verloren complexiteit en het verloren gewicht moet worden vervangen.
Tegengestelde zuigermotoren zijn vooral gebruikt in grote transporten, zoals schepen, militaire voertuigen of zelfs als efficiënte generatoren. In de autowereld zijn ze veel zeldzamer. Tegenwoordig is de Achates Power-motor misschien wel de motor met tegengestelde zuiger die het dichtst bij een auto (of op zijn best een bedrijfsvoertuig) ligt. Je hebt een korte video die je laat zien hoe het werkt:
Tegenover zuigers 2.0: vaarwel krukas
Wat is het verschil tussen de 1S ICE van INNengine en deze tegencilindermotor van Achates? Zoals we in de bovenstaande film kunnen zien, hebben we twee krukassen die met elkaar zijn verbonden door een tandwielsysteem om de beweging van alle zuigers in de cilinders te regelen. De 1S ICE ziet eenvoudig af van de krukassen en daarmee verdwijnen de drijfstangen en alle bijbehorende tandwielen van het toneel.
Door het aantal componenten dat nodig is voor de werking van zijn motor zo aanzienlijk te verminderen, heeft INNengine dus de bovengenoemde reducties in volume en massa bereikt, en een potentiële verhoging van de efficiëntie.
In plaats van de krukassen vinden we twee stukken (een soort schijf die op de motoras past), één aan elk uiteinde van de motor, met een van zijn nauwkeurig berekende golvende oppervlakken. Ze maken het mogelijk om de beweging van de acht zuigers (die nu in een as parallel aan de motoras bewegen) perfect te coördineren.
Zie ze in werking:
Klinkt absurd eenvoudig, nietwaar? Dankzij de equidistante en concentrische opstelling van alle (weinig) bewegende delen, en de beweging van de zuigers in lijn met de hoofdas, is de balans van deze motor praktisch perfect.
De afwezigheid van trillingen is zodanig dat, toen ze een film van een prototype-motor op een testbank vertoonden, deze ervan werd beschuldigd vals te zijn, omdat het met het blote oog niet zichtbaar was dat de motor draaide...
In deze korte video kunnen we ook andere kenmerken van de 1S ICE zien, zoals de mogelijkheid om de positionering van een van de "krukassen" iets naar voren te halen. Een mogelijkheid die een variabele verdeling mogelijk maakt, niet de kleppen (ze hebben ze niet), maar de poorten (inlaat en uitlaat) die hun plaats innemen. En het maakt ook een dynamisch variabele compressieverhouding mogelijk, die indien nodig kan worden gewijzigd, zoals bij de Nissan-motor.
Het doel van deze opties, zoals u kunt vinden in sommige van de 4-taktmotoren waarmee onze auto's zijn uitgerust, is om meer efficiëntie en prestaties te bereiken. In het geval van de 1S ICE biedt het de flexibiliteit die tweetaktmotoren - zoals die met tegenovergestelde zuigers - niet toestaan, aangezien deze vaste parameters hebben.
En dat brengt ons bij een andere innovatie van de 1S ICE, het feit dat het een 1-taktmotor is, een functie die zo belangrijk is dat hij deel uitmaakt van zijn naam: 1 Stroke of 1-Stroke.
Slechts 1 keer?! Ook?
We kennen de term 4-taktmotor (degene die onze auto's uitrust met een verbrandingsmotor), evenals de 2-taktmotor (deze worden vaker geassocieerd met motorfietsen). INNengine zegt echter dat de motor 1 slag is, wat betekent:
- 4-takt: één explosie voor twee krukasomwentelingen;
- 2 slagen: één explosie voor elke omwenteling van de krukas;
- 1 keer: twee explosies voor elke omwenteling van de krukas.
Met andere woorden, hoewel het werkingsprincipe van de 1S ICE vergelijkbaar is met dat van tweetaktmotoren, beheert het echter tweemaal de explosies voor elke omwenteling van de krukas en verviervoudigt wat we kunnen bereiken in een viertaktmotor. Tegelijkertijd bereikt deze nieuwe architectuur dit alles met minder componenten.
Dit is een van de "geheimen" vanwege zijn beloofde efficiëntie en ook vanwege zijn specifieke prestaties: volgens INNengine kan zijn kleine 500 cm3 cijfers weergeven die gelijk zijn aan een viertaktmotor van 2000 cm3.
De cijfers... mogelijk
We bevinden ons nog in de ontwikkelingsfase, dus definitieve cijfers zijn er nog niet. Maar in de video's waarin Juan Garrido alles lijkt uit te leggen over zijn motor (we laten een video achter aan het einde van het artikel), is er een nummer dat opvalt: 155 Nm bij 800 toeren! Een indrukwekkend cijfer en ter vergelijking: we hebben vergelijkbare koppelwaarden die worden bereikt door de kleine duizend turbo's in onze markt, maar bereikten later 1000 tpm en... ze zijn supercharged.Cijfers met betrekking tot consumptie/emissies, we zullen langer moeten wachten, wat ons bij de fundamentele vraag brengt:
Komt het om een auto uit te rusten?
Misschien, maar niet op de manier waarop je denkt. Hoewel ze een Mazda MX-5 (NB) aan het ombouwen zijn om als testprototype voor deze motor te dienen, is het doel en de oriëntatie van de ontwikkeling ervan vooral om te dienen als een range extender voor elektrische voertuigen.
Het feit dat hij zo compact, licht en efficiënt is en zulke hoge aantallen produceert bij zulke lage toerentallen - het doel van deze range extender is om 30 kW (41 pk) te produceren bij 2500 tpm - kan hem tot de perfecte range extender maken. Minder kosten (geen behoefte aan zo'n grote batterij), minder vervuiling (efficiëntere verbrandingsmotor) en hoge verfijning aan boord (afwezigheid van trillingen).
Er zijn echter andere toepassingen voor deze motor in het verschiet, waarbij INNengine een motor voor competitie ontwikkelt, en de luchtvaart (licht) heeft al grote interesse getoond in deze motor.
Echte wereld
Net als de Achates Power-motor is het potentieel van de INNengine 1S ICE onmiskenbaar. Om het echt te zien, is enorme financiële steun nodig, en hoewel beide bedrijven de steun hebben van Saudi Aramco (de Saudische oliegigant), zou het ideaal zijn om de steun van een of meerdere autofabrikanten te hebben.
Als Achates Power het al heeft bereikt, mede dankzij de steun van Cummins (motorfabrikant) en ARPA-E (Amerikaanse overheidsinstantie voor geavanceerde energiegerelateerde projecten), moet INNengine het nog vinden.
Er is 10 jaar ontwikkeling, er staan al motorprototypes op testbanken. De gegenereerde rente kan alleen maar stijgen - zelfs door de beloften van deze booster -, maar toch is het niet gegarandeerd dat het tot een goed einde komt. Dit komt door de huidige context, waarin de auto-industrie zich met geweld alleen en alleen op elektrificatie richt. Het zal voor een bouwer moeilijk zijn om zijn investering te diversifiëren naar een geheel nieuwe verbrandingsmotor, en verder dan waar er zoveel nieuw in is.
Het is geen wonder dat INNengine zich richt op de ontwikkeling van de 1S ICE als een range extender - het lijkt de enige kans te zijn die het in de nabije toekomst kan grijpen en de interesse van de auto-industrie kan wekken.
Het belang van de verbrandingsmotor in de toekomst is niet alleen relevant voor de auto, maar voor alle soorten voertuigen die hij gebruikt, of het nu over land, over zee of door de lucht is. De cijfers zijn duidelijk en overweldigend.
Jaarlijks worden ongeveer 200 miljoen verbrandingsmotoren geproduceerd (ongeveer 90 miljoen behoren tot auto's), dus het is niet te verwachten dat ze op korte/middellange termijn zomaar zullen verdwijnen nu we elektriciteit hebben "ontdekt".
Het is essentieel om te blijven investeren in hun evolutie, aangezien ze ook deel uitmaken van de oplossing.
Voor degenen die meer willen weten over deze verbrandingsmotor, laat ik een video achter (Spaans, maar ondertiteld in het Engels) door Juan Francisco Calero, journalist, die de gelegenheid had om de faciliteiten van INNengine te bezoeken en met Juan Garrido te spreken, van INNengine: