O estranho motor de um tempo de 83 libras que pode alimentar carros e aviões

Desde a invenção dos motores de combustão interna, as montadoras equiparam seus veículos com três tipos básicos de motores; dois tempos, quatro tempos e motores rotativos. Embora cada um seja diferente do outro em termos de economia de combustível e densidade de potência, o funcionamento geral é muito semelhante. A mistura ar-combustível entra no cilindro, entra em ignição e empurra o pistão (ou rotor), que por sua vez gira o virabrequim do motor, gerando movimento.

Na mais recente invenção que pode ameaçar o futuro elétrico iminente, uma empresa com sede em Granada, Espanha, INNengine, desenvolveu um motor de pistão oposto que gera quatro vezes mais potência que um motor de 4 tempos e duas vezes mais que um motor de 2 tempos. . Este motor de “1 tempo” não apenas produz potência em cada curso, mas também elimina válvulas, árvores de comando, virabrequins e até cabeçotes de cilindro convencionais. Isso significa que é pequeno, extremamente leve – cerca de 83 libras – e fácil de embalar em quase todas as aplicações.

120 cavalos de potência de um motor de 0,5 litro parecem bons demais para ser verdade. Então, o que é esse motor? O que acontece com um motor de um tempo? E qual é a diferença entre um motor de 1 tempo e um motor de 2 tempos? Leia mais para descobrir.

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O INNengine e-REX “One-Stroke”: O que é?

O INNengine e-REX é um motor de pistão oposto com quatro pistões de cada lado, totalizando oito. Hastes fixas unem todos os pistões e compartilham uma câmara de combustão. Essas hastes pressionam placas que possuem um design oscilante em forma de onda, permitindo que as hastes pressionem e soltem os pistões em um processo sincronizado e suave.

Ao contrário de um motor convencional a diesel ou a gasolina, o e-REX possui uma taxa de compressão variável conforme necessário, o que significa que a sua câmara de combustão não está otimizada para a energia de um combustível específico. Em vez disso, pode funcionar com muitos outros, incluindo Hidrogênio. De acordo com INNengine, o e-REX é 70% mais leve e 55% menor que qualquer motor convencional de 4 tempos, graças ao seu design que elimina eixo de comando, válvulas, virabrequim e cabeçotes.

O INNengine e-REX é realmente um “1-Stroke?”

O nome “um golpe” está visivelmente entre aspas ao longo deste artigo. O problema é o seguinte: apesar do nome, o e-REX é na verdade um motor de dois tempos, em que o pistão se move para frente e para trás (dois tempos) em seu processo de combustão. No entanto, como cada pistão executa dois cursos (isto é, compressão/combustão e escape/admissão) em meia rotação do motor, então, pela lógica do INNengine, dois cursos multiplicados por meia revolução é o que dá o “1Stroke patenteado”.

Segundo a empresa espanhola, o nome “um curso” foi idealmente escolhido por uma “instituição ICE externa” para distanciar o e-REX das desvantagens que sempre atormentaram os motores a dois tempos. A empresa achou o nome “cativante” e manteve-o. Então, qual é a diferença entre um motor de 1 tempo e um motor de 2 tempos? A principal diferença é que, em um motor tradicional de dois tempos, o óleo se mistura com o combustível para lubrificação e parte dele queima. Esse não é o caso do e-REX. A lubrificação e a combustão ocorrem separadamente, como ocorreriam em um motor convencional de quatro tempos.

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Como funciona o motor e-REX de um curso

Especificações do protótipo e-REX INNengine

Conforme afirmado anteriormente, o e-REX não possui bielas. Em vez disso, seus pistões assentam em rolos que empurram uma placa circular lobulada. À medida que o lóbulo atinge o pico, o pistão é empurrado em direção ao ponto morto superior, onde a vela de ignição acende a mistura ar/combustível injetada diretamente. O processo de combustão empurra o pistão contra a placa, forçando-a a girar. Este movimento ocorre em sincronia em cada metade do motor, eliminando a necessidade de componentes de sincronização.

O processo de admissão e exaustão acontece como seria em um motor convencional de dois tempos, onde a porta de escape está logo à frente da porta de admissão. Durante o processo de exaustão, um vácuo começa a se formar à medida que o pistão passa pela porta de admissão, deixando entrar ar fresco para o próximo ciclo. O combustível de injeção direta e a faísca também são alimentados como fariam em um motor a pistão convencional. À medida que os pistões se deslocam em direção ao ponto morto inferior, as respectivas portas de admissão e escape ficam descobertas. Os pistões aqui são responsáveis ​​por abrir e fechar as portas. O movimento alternativo resultante é transferido para uma grande árvore de cames rotativa fixada em cada extremidade do motor.

Prós e contras do motor de um curso de 83 libras INNengine

Prós

• Termicamente eficiente
• Super suave
• Pronto para multicombustível
• Sem vibração
• Isqueiro
• Menor

Contras

• Sem alavancagem de torque
• Atrito
• Rolamentos de rolos complexos

A maior vantagem do moinho de “um curso” INNengine sobre um motor convencional de 4 tempos é que ele é 70% mais leve, 55% menor e super suave. De acordo com o INNengine, o motor tem 0% de vibração, pois as “partes móveis fazem isso reciprocamente e em equilíbrio o tempo todo em todos os 3 planos, anulando-se mutuamente”.

O motor também envia potência para ambos os lados sem modificações adicionais, o que significa que o motor pode alimentar mais de um eixo. Além disso, a taxa de compressão variável do motor torna-o facilmente adaptável a vários tipos de combustível. Por último, sem a necessidade de peças como válvulas e cabeçotes de cilindro, este motor é impressionantemente potente e eficiente.

Apesar de todas as suas vantagens, o e-REX “1-stroke” tem algumas desvantagens. Embora o INNengine tenha patenteado o e-REX e tenha um protótipo funcional, o motor não foi exaustivamente testado para eliminar seus potenciais pontos fracos. Por exemplo, um virabrequim em um motor convencional multiplica a força de combustão enquanto a transforma em força rotacional de uma forma que o swashplate do e-REX não consegue. Isso significa que sua entrega de potência e torque é mais parecida com a de um motor rotativo do que com um motor a pistão.

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Aplicações do motor do One-Stroke INNengine

Aplicações potenciais

• Extensor de autonomia em veículos elétricos a bateria (BEVs)
• Use como APU em aeronaves
• Sistemas hidráulicos para iates/barcos a motor
• Gerador de energia
• Alimentando aeronaves/drones leves/médios

Como o e-REX tem todas as vantagens de um motor de dois tempos, mas nenhuma desvantagem do referido motor, o INNengine pretende ter sucesso onde o motor de dois tempos falhou?

No passado, vários fabricantes de automóveis tradicionais, como Saab, Suzuki, Subaru e alguns fabricantes alemães, usaram o motor de 2 tempos. No entanto, devido ao aumento das regulamentações sobre a poluição atmosférica, a produção de carros a 2 tempos terminou na década de 80 nos países ocidentais, mas continuou até ao início dos anos 90 no Bloco de Leste. Hoje, os motores de 2 tempos são encontrados principalmente em pequenas aplicações de propulsão, como motocicletas off-road, tuk-tuks e outros equipamentos portáteis.

Ao contrário do tradicional dois tempos, o e-REX superou os testes de emissões, tornando-o uma opção viável hoje. As suas vantagens tornam-no quase ideal para utilização como extensor de autonomia de veículos elétricos, o que poderia, assim, ajudar a indústria a minimizar as reivindicações de autonomia muitas vezes decepcionantes dos veículos elétricos. Tais aplicações não requerem qualquer forma de indução forçada e o seu tamanho inerentemente compacto e suavidade são ideais para a natureza quase silenciosa de um VE.

Demonstramos como o trem de força EV rotativo da Mazda poderia impactar o 2025 MX-5 Miata e, da mesma forma, o INNengine também apresentou recentemente um protótipo funcional do motor e-REX em um Mazda MX-5 Miata. A empresa afirmou que o motor de 500 cc – que ocupava cerca de metade do espaço que um motor de 1,8 litros ocuparia – produzia 120 cavalos de potência. No entanto, o motor de teste tinha um superalimentador centrífugo, que aumentava a potência.

Outras aplicações listadas no site do INNengine incluem seu uso como APU em aeronaves maiores, alimentando aeronaves/drones leves/médios, geradores e uso na indústria marítima.

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REX-B: Um e-REX simplificado

Especificação da edição do fundador do REX-B

Aparentemente, o INNengine trabalhou em um conceito, mas em duas patentes. Assim, além do e-REX, o outro motor em que a empresa trabalha atualmente é o REX-B. Embora a empresa tenha chamado o REX-B de “uma simplificação do e-REX”, também afirmou que a simplicidade só é aplicável no conceito, e não na qualidade do motor, em comparação com o e-REX. Os atributos mais importantes considerados no projeto do REX-B são custo, simplicidade, potência e ultracompacidade, e o INNengine também se concentrou na construção do motor de acordo com os padrões da indústria aeroespacial. Notavelmente, o objetivo é fazer com que o REX-B substitua os motores de dois tempos na indústria aeroespacial.

Nível de prontidão tecnológica dos motores INNengine One-Stroke

Também conhecido como TRL, o nível de prontidão tecnológica é um processo de estimativa de maturidade implantado durante o estágio de avaliação de prontidão tecnológica (TRA), durante a fase de aquisição de um programa. Freqüentemente baseados em uma escala de 1 a 9, sendo 9 a tecnologia mais pronta, os TRLs examinam os conceitos do programa, as estipulações tecnológicas e as capacidades tecnológicas do programa. Na primeira etapa do TRL são observados e relatados os princípios básicos do programa. No TRL5, que representa o estágio intermediário, o modelo ou protótipo do programa é implantado e testado em um ambiente relevante, enquanto no último estágio, o TRL9, um sistema real ou “provado em voo” é implantado em um ambiente operacional.

É possível ter um motor de 1 tempo?

Embora o motor “one-stroke” do e-REX seja uma inovação estimulante, algumas questões sobre o seu potencial no mercado atual permanecem sem resposta. De acordo com o INNengine, a empresa espanhola está “atualmente trabalhando com o CMT da Universidade de Valência para desenvolver o e-REX para satisfazer os padrões europeus de emissões da UE7 quando forem implementados em 2025”. Eles também pretendem tornar o e-REX o melhor motor a hidrogênio verde (zero emissões).

Então, será que veremos este motor “de um tempo” num carro movido a gás? Provavelmente não. Considerando que a indústria automóvel caminha para a eletrificação total, a empresa parece estar a visar o mercado EV, onde o motor funcionará como um extensor de autonomia.

Fonte: INNmotor, Departamento de Energia