Deși motoarele cu ardere internă par să-și aibă zilele numărate, atunci când vine vorba de extinderea autonomiei, motoarele cu ardere actuale își mai spun cuvântul. Toyota ne prezintă cea mai recentă inovație încă în dezvoltare.
În timp ce toate celelalte mărci folosesc extindetoare de autonomie bazate pe motoare convenționale cu ardere internă, Toyota decide să facă un pas mai departe, înaintea concurenței când vine vorba de extinderi de autonomie pentru vehiculele sale hibride și electrice.În acest articol din Rubrica Autopédia, descoperă toate detaliile acestui motor Toyota care nu este folosit pentru a deplasa mașina, ci doar pentru a transforma combustibilul în curent electric.
Geneza acestei arhitecturi
Luând principiile mecanice cu aproape două secole în urmă, Toyota s-a inspirat direct din motorul cu piston liber: motorul Stirling. Un motor care a fost cândva principalul concurent al motorului cu abur, ar putea reveni în lumina reflectoarelor la aproape 200 de ani de la apariție.
Ideea Toyota, însă, nu este absolut nouă în industria auto și vom explica de ce. În anii '70 și la scurt timp după criza petrolului – care a zguduit puternic sectorul auto – mulți producători s-au simțit extrem de presați să adopte soluții care consumau mai puțin combustibil.
DE REȚINUT: Din cauza crizei petrolului din anii 70, Portugalia a inaugurat Campionatul Mondial de Raliuri din 1974
În acest moment, în 1978, a apărut una dintre cele mai bune adaptări ale motorului Stirling la industria auto. Un Opel Rekord 2100 Diesel Sedan din 1977 a fost cobaiul perfect pentru a primi motorul Stirling P-40 din 1978, dezvoltat într-un parteneriat strategic fără precedent între agenția spațială americană NASA și GM (foto sus).
Motorul Stirling P-40 avea avantajul de a funcționa atât pe Benzină, cât și pe Diesel, sau chiar cu alcool. Ar fi a doua mașină „flex fuel” din istorie după Ford Model T din 1908, care ar putea funcționa cu benzină, kerosen sau etanol vaporizat.
În 1979 ar fi rândul AMC (American Motors Corporation) să folosească același motor P-40 pentru Spirit, dar performanța nu a convins niciodată consumatorii. Un proiect care, deși nu a reușit, a creat un precedent în industria auto mondială. Imaginea de mai jos:
De la înapoi la azi: inovația Toyota
După toți acești ani, invenția Toyota merge cu un pas mai departe. Luând direct un concept dezvoltat de NASA în 2012 ca generator de radioizotopi, special conceput pentru alimentarea sateliților și cu o greutate totală de doar 20 kg, Toyota a încercat să reinventeze motorul cu piston liber ca generator liniar de putere pentru bateriile auto.
Asemenea conceptului creat de NASA, acest motor cu piston liber nu are bielă sau arbore cotit care să transmită mișcarea generată. După cum puteți vedea în imaginile (mai jos), în loc de părțile tradiționale în mișcare ale unui motor cu ardere internă, avem o cameră de gaz comprimat, care acționează ca un arc, readucerea pistonului la un nou ciclu de ardere.
Motorul Toyota cu piston liber ca generator liniar are o formă de W, unde pistonul este poziționat în centrul configurației W. Acest motor cu piston liber funcționează aproape ca și cum ar fi un motor în 2 timpi. Gazele de evacuare sunt evacuate prin supape din partea superioară a chiulasei, în timp ce aerul pentru noul ciclu intră prin galeriile de admisie laterale, gata să fie comprimate și să se alăture injecției directe de benzină, pentru a aprinde amestecul.
După dilatarea generată de aprinderea amestecului, camera de gaz din partea inferioară acționează ca un arc readucerea pistonului în PMS (centrul mort superior).
Dar cum reușește motorul Toyota cu piston liber ca generator liniar să producă curent electric?
La exteriorul motorului cu configuratie W se afla un magnet, compus din neodim, fier si bor, iar in jurul camerei de ardere se afla o bobina, compusa din sarma de cupru. Prin mișcarea constantă dintre magneți și bobină se generează curent electric, care este trimis la baterie.
Demistificând puțin conceptul, neodimul nu este o noutate absolută. Este folosit de mult timp și este chiar produs sintetic, deși neodimul – în funcție de nomenclatura sa moleculară – este unul dintre cele mai rare metale magnetice de pe pământ. Acest compus, descoperit în 1982, a proliferat în întreaga lume și în aproape toată industria electronică.
Acest tip de motor creat de Toyota nu este deosebit de puternic, de fapt designul său compact este conceput în totalitate în vederea eficienței și greutății reduse a setului, iar puterea produsă este situată la doar 10kW, în jur de 13 cai putere. Cu toate acestea, produce energie mai mult decât suficientă, astfel încât doar 2 unități care funcționează simultan sunt capabile să producă suficient curent electric pentru ca o Toyota Yaris sau echivalent să atingă viteze de croazieră pe o autostradă de 120 km/h.
Întrucât este încă un proiect în curs de dezvoltare, Toyota mai are un drum lung de parcurs până să poată pune această tehnologie la vânzare. Căci dacă pe de o parte costurile de producție nu sunt repere, există încă probleme tehnice nerezolvate precum costurile de întreținere și vibrațiile, fapt care a determinat deja Toyota să ia în considerare utilizarea noului său motor în sens invers, pentru a atenua zgomot și vibrații transmise.
Caracteristicile acestui motor Toyota cu piston liber pot fi, de asemenea, modificate, după cum este necesar, deoarece supapa de reglare a presiunii din camera de gaz poate fi ajustată la rigiditatea efectului de „arcuri”.
Rămâneți cu acest videoclip, unde puteți vedea această creație Toyota: