Durată lungă de viață a motorului cu ardere internă. Este ironic că „sfârșitul anunțat” al motorului cu ardere internă din cauza electrificării rampante, nu a fost un impediment pentru a vedea progrese mari în ultimii ani: raport de compresie variabil (Nissan), aprindere prin compresie la motoarele pe benzină (Mazda) și acum, Koenigsegg va pune în producție (deși foarte limitată) primul motor cu ciclu Otto (4 timpi) fără arbore cu came.
Pe această cale a inovației apare și 1S ICE de la INNengine, care promite să meargă și mai departe.
Un motor mic, dar revoluționar, cu soluții de inginerie foarte interesante în interior. Să-i întâlnim?
Ce este 1S ICE?
1S ICE de la INNengine este un motor foarte compact ca dimensiune și capacitate, cântărind doar 500 cm3 și cântărind doar 43 kg — creatorul său, Juan Garrido, spune că lucrează deja la o evoluție a acestei unități cu o greutate de doar 35 kg (!).Greutatea și volumul redus sunt două dintre principalele avantaje pe care responsabilii de INNengine le anunță față de motoarele convenționale cu ardere internă (4 timpi):
- Reducere totală a volumului de până la 70%;
- Reducere în greutate de până la 75%;
- Cu până la 70% mai puține componente;
- Și cu până la 75% mai puțină cilindree, dar cu aceeași densitate de putere ca un motor convențional de 4 ori mai mare. De exemplu, 500 cm3 1S ICE atinge aceeași putere ca un motor de 2000 cm3 în 4 timpi.
De asemenea, putem vedea că, în ciuda dimensiunilor cubice mici, 1S ICE are patru cilindri și... opt pistoane — nu este o greșeală, de fapt sunt opt pistoane... Cu alte cuvinte, sunt două pistoane pe cilindru, ceea ce înseamnă că în acest caz suntem în prezenţa unui motor cu pistoane opuse. Am scris pistoane opuse și nu cilindri opuși mai cunoscuti. Care este diferența?
Pistoanele opuse sunt mai vechi decât crezi
Motoarele cu piston opus nu sunt la fel cu motoarele cu cilindri opus, precum cele pe care le cunoaștem la Porsche și Subaru. Care este diferența? La motoarele cu pistoane opuse avem două pistoane pe cilindru, lucrând unul opus celuilalt, camera de ardere fiind împărțită de ambele.
Nu este, însă, nou când vine vorba de motoarele cu ardere internă, în ciuda faptului că este o soluție tehnică neobișnuită.
De altfel, primul motor cu piston opus datează din 1882, proiectat de James Atkinson (același Atkinson care și-a dat numele ciclului de ardere omonim întâlnit, mai ales, în vehiculele hibride, datorită eficienței sale mai mari).
Principalul avantaj al acestui aranjament constă în eficiența mai mare, deoarece nu mai există chiulasă și arbori cu came - motoarele cu piston opuse sunt în 2 timpi - reducând greutatea, complexitatea, pierderile de căldură și frecare și costurile.
Aboneaza-te la newsletter-ul nostru
Cu toate acestea, în practică, deoarece cele două pistoane din același cilindru trebuie să funcționeze într-un mod coordonat, ele trebuie să fie legate fizic între ele, forțând să înlocuiască o parte din complexitatea și greutatea pierdute.
Motoarele cu piston opus au fost folosite, mai ales, în transporturi mari, precum nave, vehicule militare sau chiar ca generatoare eficiente. În lumea mașinilor sunt mult mai rare. Astăzi, poate cel mai apropiat motor cu piston opus de a echipa o mașină (sau în cel mai bun caz un vehicul comercial) este cel al Achates Power. Aveți un scurt videoclip care vă permite să înțelegeți cum funcționează:
Pistoane opuse 2.0: adio arbore cotit
Care este diferența dintre 1S ICE de la INNEngine și acest motor cu cilindru opus de la Achates? După cum putem vedea în filmul de mai sus, pentru a controla mișcarea tuturor pistoanelor din cilindri avem doi arbori cotiți uniți printr-un sistem de viteze. 1S ICE se renunță pur și simplu la arborii cotiți, iar odată cu ele bielele și toate angrenajele asociate dispar din scenă.
Prin reducerea atât de semnificativă a numărului de componente necesare pentru funcționarea motorului său, INNengine a realizat astfel reducerile de volum și masă menționate mai sus și o potențială creștere a eficienței.
În locul arborilor cotiți găsim două piese (un fel de disc care se potrivește pe arborele motorului), câte una la fiecare capăt al motorului, cu una dintre suprafețele ondulate ale acestuia minutios calculate. Ele sunt cele care fac posibilă coordonarea perfectă a mișcării celor opt pistoane (care se mișcă acum într-o axă paralelă cu axa motorului).
Vedeți-le în funcțiune:
Sună absurd de simplu, nu-i așa? Datorită aranjamentului echidistant și concentric a tuturor (puținelor) părți mobile și mișcării pistoanelor în linie cu arborele principal, echilibrul acestui motor este practic perfect.
Absența vibrațiilor este de așa natură încât, atunci când au arătat un film cu un prototip de motor pe un banc de probă, acesta a fost acuzat de fals, deoarece nu era vizibil cu ochiul liber că motorul mergea...
În acest scurt videoclip putem vedea și alte caracteristici ale lui 1S ICE, precum posibilitatea de a avansa ușor poziționarea unuia dintre „arborii cotit”. O posibilitate care permite distribuția variabilă, nu supapele (nu le au), ci orificiile (admisie și evacuare) care le iau locul. Și permite, de asemenea, raportul de compresie variabil dinamic, schimbându-l după cum este necesar, ca și în cazul motorului Nissan.
Obiectivul acestor opțiuni, așa cum puteți găsi la unele dintre motoarele în 4 timpi care echipează mașinile noastre, este de a obține o eficiență și performanță mai mari. În cazul lui 1S ICE, permite flexibilitatea pe care motoarele în 2 timpi — precum cele cu pistoane opuse — nu o permit, acestea fiind de parametri fixe.
Și asta ne aduce la o altă inovație a lui 1S ICE, faptul că este un motor în 1 timp, o caracteristică atât de importantă încât face parte din numele său: 1 Stroke sau 1-Stroke.
Doar 1 dată?! De asemenea?
Suntem familiarizați cu termenul de motor în 4 timpi (cel care echipează mașinile noastre cu un motor cu ardere internă), precum și cu motorul în 2 timpi (acestea sunt asociate mai des cu motocicletele). Cu toate acestea, INNengine spune că motorul său este de 1 timp, ceea ce înseamnă:
- 4 timpi: o explozie pentru două ture de arbore cotit;
- 2 timpi: o explozie pentru fiecare rotatie a arborelui cotit;
- 1 dată: două explozii pentru fiecare rotație a arborelui cotit.
Cu alte cuvinte, deși principiul de funcționare al 1S ICE este similar cu cel al motoarelor în 2 timpi, acesta gestionează, totuși, de două ori exploziile pentru fiecare rotație a arborelui cotit, și de patru ori ceea ce putem realiza într-un motor în 4 timpi. În același timp, această nouă arhitectură realizează toate acestea cu mai puține componente.
Acesta este unul dintre „secretele” pentru eficiența promisă și, de asemenea, pentru performanța sa specifică: conform INNengine, micul său 500 cm3 este capabil să prezinte numere echivalente cu un motor în 4 timpi de 2000 cm3.
Numerele... posibile
Suntem încă în stadiul de dezvoltare, deci nu există cifre definitive. Dar în videoclipurile în care Juan Garrido pare să explice totul despre motorul său (vom lăsa un videoclip la sfârșitul articolului), există un număr care iese în evidență: 155 Nm la 800 rpm! O cifră impresionantă și doar pentru comparație, avem valori similare ale cuplului atinse de micile mii de turbo de pe piața noastră, dar au ajuns la 1000 rpm mai târziu și... sunt supraalimentate.Cifre legate de consum/emisii, va trebui să așteptăm mai mult, ceea ce ne aduce la întrebarea fundamentală:
Va veni să echipeze o mașină?
Poate, dar nu în felul în care gândești. Deși transformă un Mazda MX-5 (NB) pentru a servi drept prototip de testare pentru acest motor, obiectivul și orientarea dezvoltării acestuia este, în principal, de a servi drept extintor de autonomie pentru vehiculele electrice.
Faptul că este atât de compact, ușor, eficient și produce numere atât de mari la turații atât de mici - scopul acestui extender de autonomie este de a produce 30 kW (41 CP) la 2500 rpm - îl poate face extinderea de gamă perfectă. Costuri mai mici (nu este nevoie de o baterie atât de mare), mai puțină poluare (motor cu ardere mai eficient) și rafinament ridicat la bord (absența vibrațiilor).
Cu toate acestea, alte aplicații sunt în față pentru acest motor, INNengine dezvoltând un motor pentru competiție, iar aviația (ușoară) a arătat deja un mare interes pentru acest motor.
Lumea reala
La fel ca motorul Achates Power, potențialul INNengine 1S ICE este incontestabil. Pentru a-l vedea cu adevărat, este nevoie de un sprijin financiar uriaș și, deși ambele companii au sprijinul lui Saudi Aramco (gigantul petrolier saudit), ideal ar fi să ai sprijinul unuia sau mai multor producători de automobile.
Dacă Achates Power l-a atins deja datorită sprijinului Cummins (producător de motoare) și ARPA-E (agenția guvernamentală SUA pentru proiecte avansate legate de energie), INNengine încă nu a găsit-o.
Sunt 10 ani de dezvoltare, există deja prototipuri de motoare pe bancurile de încercare. Interesul generat nu poate decât să crească — chiar și datorită promisiunilor acestui booster —, dar chiar și așa, nu este garantat să se ajungă la o concluzie cu succes. Acest lucru se datorează contextului actual, în care industria auto se concentrează forțat, doar și numai, pe electrificare. Va fi dificil pentru un constructor să-și diversifice investiția într-un motor cu combustie internă complet nou și mai departe, acolo unde este atât de mult nou în el.
Nu este de mirare că INNengine se concentrează asupra dezvoltării modelului 1S ICE ca un extintor de gamă – pare să fie singura șansă ca acesta să poată acționa în viitorul apropiat și să capteze interesul industriei auto.
Importanța motorului cu ardere internă în viitor este relevantă nu numai pentru automobil, ci și pentru toate tipurile de vehicule pe care le utilizează, fie că sunt terestre, maritime sau aeriene. Cifrele sunt clare și copleșitoare.
În fiecare an se produc în jur de 200 de milioane de motoare cu ardere internă (circa 90 de milioane aparțin mașinilor), așa că nu este de așteptat ca pe termen scurt/mediu să dispară pur și simplu acum că am „descoperit” electricitatea.
Este esențial să investim în continuare în evoluția lor, deoarece și ei fac parte din soluție.
Pentru cei care vor să afle mai multe despre acest motor cu ardere internă, vă las un videoclip (în spaniolă, dar subtitrat în engleză) de Juan Francisco Calero, jurnalist, care a avut ocazia să viziteze instalațiile INNengine și să discute cu Juan Garrido, de la INNengine :