Motor INNEngine: Què és? Com funciona? Avantatges, parts…

INNEngine és un motor dissenyat i desenvolupat per espanyols, que està cridat a anar un pas més enllà en les capacitats obtingudes fins ara amb els motors de combustió.

Es tracta d'una combinació de tecnologies que li confereixen les avantatges dels motors de dos temps de quatre temps i fins i tot ho tornen comparable amb els motors elèctrics en alguns factors. Per això està demostrant un potencial més gran del que estem acostumats quant a rendiment, eficiència y emissions.

Què és el motor INNEngine?

Es tracta d'un motor de pistons oposats de l'empresa granadina INNEngine SL. Per tant, el seu funcionament és molt semblant a l'habitual als motors de dos temps, però sense el típic inconvenient de l'excés d'emissions. Això és perquè no necessita barrejar l'oli amb el combustible per lubricar-se. Això va propiciar la gairebé desaparició dels motors de dos temps amb l'enduriment de la normativa.

A més, l'INNEngine és un motor sense cigonyal perquè transforma el moviment longitudinal dels pistons a circular mitjançant uns plats de lleves i uns seguidors. Com veuràs a l'apartat de AvantatgesAixò li permet ser molt més senzill i amb una forma cilíndrica compacta.

aquest motor completa el cicle en un sol temps o, el que és el mateix, en només 180 º de gir del motor. Per això hi ha certa controvèrsia en si anomenar-lo de dos temps o directament d'un. És més, segons els seus creadors si es construís un model més gran, es podria completar el cicle en 60 º de gir del motor o fins i tot en només 45 º. Seria qüestió de tenir uns discos de lleves amb més elevacions i valls, de manera que s'aconseguiria poques revolucions i un parell enorme.

Com funciona?

Per entendre com funciona aquest motor cal saber en què consisteixen cadascuna de les tecnologies que el conformen:

Pistons oposats

En lloc de tenir un sol pistó per cada càmera de combustió, el motor INNEngine té un per cada costat de la càmera. De manera que es desplacen dos pistons amb una sola detonació de combustible. En total, la versió actual està composta de quatre càmeres de combustió col·locades en horitzontal i dos pistons a cadascuna, per sumar un total de vuit pistons.

Es tracta d'un disseny que es porta usant en maquinària pesada militar moltes dècades. Tot i això, malgrat la seva gran eficiència i poques emissions no s'ha utilitzat en el sector de l'automoció per la seva gran mida, en tenir dos cigonyals, dos pistons per cilindre amb els seus corresponents bieles i altres components per duplicat.

No obstant això, al motor INNEngine els problemes d'espai i costos es redueixen pel seu intel·ligent disseny. En lloc de tenir els cilindres en línia, com solen estar als motors de pistons oposats, aquest motor els té col·locats en horitzontal i formant un quadrat. Per això pot tenir una forma cilíndrica molt més compacta.

Plats de lleves o plats sinusoïdals

En tenir aquesta forma cilíndrica, el pas del moviment lineal dels pistons en circular no es pot fer mitjançant el típic cigonyal. Per això, porta dos plats de lleves als extrems, que no són res més que discos amb elevacions i valls que faran servir els pistons per forçar-los a girar. Al següent vídeo pots veure com funciona de forma clara i senzilla:

Com pots veure, els pistons empenyen el plat mitjançant uns seguidors quan el pendent que passa per ell ja tendeix a baixar. A més, cada plat té dues elevacions col·locades diametralment oposades. Així que els pistons diametralment oposats al bloc les empenyeran alhora.

Com que es tracta d'un motor de pistons oposats, per l'altra banda del motor es fa el mateix procés a l'altre plat de lleves. Per això, sempre que es produeix un empenta, és aplicat per quatre pistons alhora. Dos per una banda i dues per l'altra. El que com veureu a l'apartat d'Avantatges us confereix un equilibri perfecte. A més, amb aquest sistema la pressió contra els plats que fa girar el motor es divideix entre quatre punts i la fricció que provocaria el desgast es minimitza.

Els encarregats que els pistons tornin a entrar als cilindres són altres plats de lleves més petits. Uns discos amb les elevacions i valls oposades, que formen part de la mateixa peça que els altres plats de lleves.

Distribució i relació de compressió variables

El motor INNEngine té distribució variable per regular el moment en què es deixa entrar l'aire a les cambres de combustió i quant de temps es manté oberta. Així es pot adaptar a les necessitats inherents a cada règim de revolucions i càrrega.

Su relació de compressió també és variable, per aconseguir la màxima eficiència tant en altes càrregues com en baixes. És a dir, quan se li fica molta barreja d'aire i combustible a les cambres de combustió i quant se'l fica poca.

Per entendre això, cal saber que la relació de compressió òptima és alta quan se li fica poca barreja a la cambra de combustió i baixa quan se li fica molta. Al següent vídeo pots veure bé en què consisteix aquesta tecnologia, encara que sigui en un motor de quatre temps convencional:

A part d'això, la seva distribució en general funciona de la manera següent: obre la fuita sempre abans que l'admissió perquè es produeixi l'escapament espontani. La fuita tanca abans de l'admissió, al contrari que als motors tradicionals, per evitar que es tinguin pèrdues per la llumenera d'escapament i per aprofitar la inèrcia de la vena de gas.

Barreteres d'admissió i fuita

Com que es tracta d'un motor de pistons oposats, l'admissió i l'escapament no es fan mitjançant vàlvules, els arbres de lleves que les obren i altres sincronitzacions. Funciona com un motor de dos temps en el sentit que són els pistons els que tapen i destapen les llumeneres per on entren la barreja d'aire i combustible (admissió) i surten els gasos (escapament).

En allò que no funciona com un motor de dos temps és quant a la lubricació, que no requereix barrejar-se amb el combustible amb el consegüent augment d'emissions. En aquest apartat funciona com un motor de quatre temps, així que els pistons tenen segments de lubricació i compressió.

Tal com descriuen els responsables d'INNEngine SL, els segments de compressió superen les llumeneres d'admissió i fuita, però els segments de greixatge no ho fan mai. A més, els caps del pistó no friccionen contra les parets del cilindre, però si els cossos, que són els que van especialment lubricats.

Avantatges del Motor INNEngine

Compacte i lleuger, quant pesa?

En fer servir plats de lleves i seguidors, s'eliminen els cigonyals, les bieles i altres components necessaris per fer-los girar. D'aquesta manera, el motor és molt més petit i lleuger que un de quatre temps. A això també contribueix que les parelles de pistons estan col·locades formant un quadrat i en posició horitzontal, donant al bloc una forma cilíndrica molt compacta.

La versió següent d'aquest motor pesarà només 35 kg tot i que mantindrà el cubicatge de 500 cc. Això és un pes extremadament reduït comparat amb els motors actuals.

Senzill

Com que és un motor de pistons oposats, no té vàlvules, arbres de lleves i els elements de sincronització necessaris per a ells. Això és degut a que l'admissió i l'escapament es realitza mitjançant les corresponents llumeneres, que són tapades o destapades pels mateixos pistons (igual que en un motor de dos temps convencional).

Article relacionat:

El motor de dos temps

Baixes emissions

Com t'hem esmentat abans, funciona com un motor de dos temps quant a l'ús de llumeneres, però la seva lubricació és com la d'un de quatre temps (menys emissions). És a dir, que té segments de lubricació iguals als d'aquest darrer tipus de motor. A més, el fet que sigui de pistons oposats, permet una combustió molt bona gràcies als Efectes Remolí y Tumble. És a dir, que la barreja es mou en forma de remolí dins del cilindre. Per això, és molt bona opció per a extensor d'autonomia per a cotxes elèctrics.

Com pots veure a la següent imatge, el motor INNEngine també podria utilitzar-se en el futur amb Gas Liquat del Petroleu (GLP) o LPG en anglès. Un combustible que reduiria encara més el nivell d'emissions.

Alt rendiment, quanta potència té?

Segons els seus dissenyadors, l'INNEngine pot donar el doble dʻempenta que un dos temps i el quàdruple dʻun quatre temps. A principis del 2020 ja estaven aconseguint 155 Nm amb un motor de 500 cc des de 800 rpm. A això contribueix en gran mesura que per cada volta del motor ja s'han completat dos cicles complets.

INNEngine SL encara no està a la fase de desenvolupament adequada per donar xifres definitives de potència, consum o emissions. Tot i això, sí que van avançar que amb els 0.5 litres de cilindrada podrien aconseguir un rendiment semblant al d'un motor de 2.0 litres.

Molt bon equilibri

A causa del seu funcionament i configuració, les seves masses sempre estan equilibrades. Així que no té vibracions i la seva rumorositat és mínima. Això us permetrà una comoditat molt alta per a l'usuari, ja es faci servir com a motor principal o com a generador d'un sistema Range Extender (Extensor d'Autonomia). La regularitat de la seva empenta és semblant a la d'un motor V8.

eficient

Segons els seus creadors, l'INNEngine podrà aconseguir uns nivells d'eficiència molt alts, precisament per la combinació de tecnologies que aglutina. Especialment per l'arquitectura de pistons oposats, la relació de compressió i distribució variables i al seu pes reduït.

A més, com que la fase compressió i expansió es produeix a la meitat de temps, té l'avantatge que els gasos tenen menys temps per escalfar les parets del cilindre i per perdre estanqueïtat pels segments de compressió. Pel que aprofita molt bé l'energia.

Parts del Motor INNEngine

El motor INNEngine té una arquitectura molt particular, encara que utilitza peces pròpies dels motors de dos temps i de quatre temps. A continuació t'exposem les seves parts principals perquè n'entenguis millor el funcionament:

• bloc cilíndric horitzontal que allotja les càmeres de combustió disposades formant un quadrat
• pistons amb segments de compressió i de lubricació com en un motor de quatre temps.
• seguidors: són els rodets que van recolzats contra els plats de lleves per transformar el moviment lineal en circular
• plats de lleves: uns discos amb muntanyes i valls que reben el moviment dels pistons per girar
• injecció indirecta. Tot i que en el futur volen que funcioni mitjançant injecció directa.
• sistema de refrigeració: la refrigeració envolta tot el bloc. Entra per la part inferior i ix per la superior. Els responsables del motor INNEngine sostenen que aconsegueixen un salt de temperatura entre 1 i 2 graus entre l'entrada i la sortida. Com que es tendeix a generar més calor a la part propera a la fuita que a la d'admissió, els percentatges de flux no són iguals als dos extrems del motor.
• sistema de lubricació: el sistema de lubricació està molt separat del de refrigeració. El bloc és un cilindre, així que no n'hi ha culata ni junta de culata, de manera que no hi pot haver comunicació entre l'oli i el anticongelant pel motor.
• turbo: encara que actualment treballen amb un nivell de compressió molt baix: 1,15 o 1,2 bar.

Article relacionat:

Sistemes d'injecció

Aplicacions que tindrà l'INNEngine

Encara que teòricament es podria fer servir per a gairebé qualsevol funció, el motor INNEngine s'està enfocant principalment cap a dues aplicacions: d'una banda, s'està desenvolupant una versió de 500 cc que treballarà com generador per ampliar l'autonomia de cotxes elèctrics o híbrids. De l'altra una versió més petita de 125 cc per l'aeromodelisme o els Karts.

Segons els seus creadors, el seu ús com a generador d'un sistema Range Extender és el que més s'està implicant l'empresa INNEngine SL. Per això no hauria de funcionar a nivells tan exigents com en un motor que mogui el cotxe. Actualment se'ls demana 40 CV a 2.500 rpm.

Avui dia, dins l'escala Technology Readiness Levels (TRLS) o Nivells de Maduresa Tecnològica, estan entre el nivell 4 i 5. És a dir, a punt de passar a les proves fora de laboratori.

El futur del motor INNEngine

Segons Juan Garrido Requena, principal responsable del disseny del motor, també estan treballant en l'aplicació de la combustió externa per complementar el motor INNEngine (de combustió interna). Tot i que funcionaria amb qualsevol tipus de propulsor.

Un motor de combustió externa és el que converteix l'energia calòrica, obtinguda en una combustió externa, en energia mecànica. Per exemple, una màquina de vapor. Així es podria aprofitar la calor del Motor INNEngine per generar més energia, en lloc de simplement dissipar-ho com s'ha fet tradicionalment.

Segons ho va descriure Garrido en una entrevista al canal de Youtube de Juan Francisco Calero: amb això aconseguirien “que cada motor tingui la seva pròpia petita central tèrmica de cicle combinat”. Per tant, l'aprofitament de l'energia seria molt més gran que l'obtingut fins a la data.