Astăzi este pentru karturi; mâine, ar putea fi un prelungitor de autonomie pentru mașini electrice
Un nou tip de motor și-a arătat pentru prima dată performanțele în afara laboratorului și, deși nu a făcut decât să facă un karting să meargă, ar putea fi începutul a ceva mare.
Motorul are un design rotativ, o configurație fără piston care maximizează raportul putere/greutate. Este rodul unei duzini și ceva de ani de muncă de către LiquidPiston, un startup co-fondat de Alec Shkolnik, care are un doctorat în informatică, cu o specializare în inteligență artificială și modelare. Motorul în sine se bazează pe tehnologia de combustie dezvoltată de tatăl său, Nikolay, un inginer mecanic de formație sovietică care s-a recalificat în Statele Unite ca fizician.
Nu există însă lichid și nici piston: Compania a depășit un nume care se referea la un proiect care le folosea pe ambele pentru a transforma gazul în expansiune în forță de propulsie. Acum, o jumătate de duzină de iterații mai târziu, rezultatul este un motor rotativ complet metalic care, în mod decisiv, nu este Wankel al tatălui tău, faimoasa inimă zbârnâitoare a seriei Mazda RX.
„Este un fel de Wankel răsturnat pe dos, un design care rezolvă vechile probleme cu etanșarea și consumul de combustibil”, spune fondatorul companiei, Alec Shkolnik. „Wankel-ul are un rotor triunghiular în interiorul unei carcase în formă de alună; noi avem un rotor în formă de alună în interiorul unei carcase triunghiulare. Garniturile noastre de etanșare merg la vârfurile triunghiului și garniturile noastre de etanșare sunt staționare pentru că se află în carcasă.”
Garniturile de etanșare împiedică gazul să se deplaseze de la o cameră la alta. Într-un Wankel, garniturile se mișcă rapid, iar acest lucru le face greu de lubrifiat. Trebuie să pulverizați ulei în camera de combustie, știind că doar o fracțiune va ajunge la garnituri, iar restul va ieși în fum – o problemă atât pentru economia de combustibil, cât și pentru emisiile motorului. Motorului LiquidPiston îi lipsește acest bagaj, dar păstrează simplitatea mecanică intrinsecă a motorului rotativ – doar un rotor și un arbore excentric, împreună cu injectoarele de combustibil, pompele de combustibil și pompele de ulei.
Shkolnik admite că mașina sa nu este încă pregătită pentru standardul de durabilitate de 100.000 de mile al industriei auto. Dar el susține că, chiar și în stadiul de început, ar trebui să-și găsească aplicații în orice domeniu care prețuiește un motor simplu, mic și eficient din punct de vedere al consumului de combustibil, care să adune multă putere într-un volum și o masă mici.
„Am înlocuit motorul de 40 de kilograme al karturilor cu motorul nostru de 4 kilograme și 3 până la 5 cai putere”, spune Shkolnik. Începând de astăzi, puteți cumpăra kitul dezvoltatorului.
Motorul este mai eficient decât un Wankel pentru că are un raport de compresie mai mare și pentru că geometria schimbătoare a cavităților sale interne îi permite să extragă cea mai mare parte a energiei din gazele de eșapament înainte de a le evacua, o caracteristică numită supraexpansiune.
„Toyota folosește ciclul Atkinson în Prius-ul său, iar acesta face supraexpansiune – deci nu este ceva nou”, spune el. „Dar motorul lui Prius este supradimensionat. Noi obținem supraexpansiune aproape gratuit, doar prin schimbarea locației portului nostru. Nu trebuie să avem trenuri de supape greoaie pentru a obține acest lucru.”
Un tren de supape este sistemul acționat de arborele cu came care deschide și închide supapele din camera de combustie a unui motor cu piston pentru a lăsa combustibilul și aerul să intre și gazele de eșapament să iasă. Rotirea acelui arbore consumă energie – o „pierdere parazitară”, în jargonul auto.
Centrala electrică de 1,5 kilograme, de mărimea unui grapefruit, de la LiquidPiston, este exact ceea ce trebuie pentru o dronă cu propulsie cu elice, de uz mediu. Acesta este motivul pentru care armata americană este interesată de el: compania a primit finanțare de la Defense Advanced Military Research Projects Agency, sau DARPA.
„Mulți oameni încearcă imediat să vândă motoare îmbunătățite pe piața automobilelor și a camioanelor, și nu pot să-i condamn, este o piață de 300 de miliarde de dolari”, spune Shkolnik. „Dar pentru a da viață unui nou motor în lumea auto este nevoie de cel puțin șapte ani și costă, la propriu, 500 de milioane de dolari – și asta pentru un motor cu piston, unde riscul este scăzut.”
Așa că el se uită mai întâi la piețele care au o nevoie urgentă de motoare foarte compacte – unelte electrice ținute în mână, drone care transportă marfă pentru companii precum Amazon și FedEx și, cel mai interesant, prelungitoare de autonomie pentru mașini.
„Avem conceptul unui motor de 30 de kilowați care funcționează cu motorină, 30 de livre, într-o cutie de 10 pe 8 inch”, spune Shkolnik. „Ar putea face parte dintr-un vehicul electronic pentru mase, oferindu-ți autonomia cu care ești obișnuit – 300 de mile în loc de 30 – și realimentarea rapidă.”
Pentru a fi siguri, Wankel a fost, de asemenea, sugerat ca un prelungitor de autonomie. Și, deși motorul lui LiquidPiston poate pretinde că este – sau că poate deveni – mai eficient și mai compact decât un Wankel, aceste lucruri s-ar putea să nu conteze atât de mult atunci când mașina funcționează doar în regim de ajutor.
Proiecte noi și radicale de motoare apar tot timpul, dar rareori fac furori. Vă amintiți de turbinele cu gaz din anii 1960? Motorul ceramic supraîncălzit și supraeficient din anii 1980? Motorul în doi timpi îmbunătățit în mod radical, a cărui evacuare urma să fie mai curată decât aerul înconjurător? Chiar și Wankel a eșuat în mod repetat până când inginerii de la Mazda și-au suflecat mânecile și au făcut din succesul său o prioritate.
Salvarea lui LiquidPiston, totuși, este gama tot mai largă de utilizări pentru motoare de toate tipurile. Chiar dacă nicio mașină nu va funcționa vreodată doar cu unul dintre produsele sale, există o mulțime de nișe de piață pe care le-ar putea umple: hibrizi, drone, poate chiar drujbe.
Nota editorului: Pasajul care se referă la garniturile de gaz a fost reformulat pentru mai multă claritate.