O fato de o bilionário Bill Gates e a empresa de investimentos Khosla Ventures terem decidido investir milhões na EcoMotors, uma empresa que projeta motores de pistão oposto, nos levou a considerar esse desenvolvimento em detalhes. Esses motores têm uma longa história, mas não são amplamente utilizados, pelo menos no transporte rodoviário. A EcoMotors deu uma olhada no que parece ser um desenvolvimento já conhecido.
A EcoMotors chamou seu motor com dois cilindros opostos, cada um com dois pistões opostos, de forma descomplicada – OPOC, que significa Cilindro Oposto de Pistão Oposto. Tecnicamente, tanto um motor a gasolina (ou um motor de combustão interna que consome álcool) quanto um motor a diesel podem funcionar sob esse esquema, mas até agora a empresa se concentrou na segunda opção.
O motor OPOC é de dois tempos, de modo que os pistões opostos de cada cilindro fazem um curso de trabalho em uma revolução do virabrequim. Ao se moverem para seus pontos mortos, eles abrem janelas nas paredes dos cilindros. E um dos pistões controla a entrada, o outro – o escapamento. Ao mesmo tempo, as janelas são dispostas de forma que a de escape abra um pouco mais cedo e feche também mais cedo do que a de entrada. Isso é importante para uma boa troca gasosa.
A remoção das cabeças dos cilindros, das válvulas e de seu mecanismo de operação simplificou o motor, o tornou mais leve, reduziu as perdas por atrito e até o consumo de óleo (segundo a empresa, esses indicadores ficaram pela metade dos de um diesel convencional). Mas, afinal de contas, outros motores de dois tempos com pistões opostos também parecem ser capazes de se orgulhar dessas vantagens, certo?
O destaque da novidade é que todos os pistões nela estão conectados a um único virabrequim central, enquanto projetos anteriormente similares exigiam dois virabrequins nas bordas do motor. Portanto, eles eram visivelmente maiores e mais pesados, e não é surpreendente que fossem usados principalmente em locomotivas e navios a diesel. Bem, o motor OPOC é voltado para uma gama muito maior de transporte.
Como qualquer motor de dois tempos, o OPOC precisa de um dispositivo externo para explodir os cilindros quando as janelas são abertas. Nesse caso, os projetistas decidiram impor esse dever ao turbocompressor. Mas, obviamente, isso não ajudará quando o motor der partida e os próprios cilindros não conseguirem “inalar” e “expirar”.
A solução foi novamente encontrada em uma ideia de longa data que várias empresas testaram, mas ninguém a concretizou. Os engenheiros instalaram um motor elétrico no eixo do impulsor clássico. Na partida e até que o motor de combustão interna ganhe velocidade, esse motor recebe energia das baterias, fornecendo a “respiração” do motor OPOC. E então o motor desliga e o turbocompressor se torna o mais comum. Além disso, em altas velocidades, quando o fluxo de gases de escape é grande, o motor elétrico da turbina pode se transformar em um gerador que alimenta as baterias do carro.
Segundo seus criadores, o novo esquema é caracterizado por uma excelente purga dos cilindros e, portanto, permite tirar o máximo proveito do próprio ciclo de dois tempos, teoricamente permitindo atingir o dobro da relação potência/volume em comparação com um de quatro tempos. Embora esse desempenho ainda não tenha sido alcançado na prática. O sistema OPOC tem vários outros recursos interessantes.
Com a nova configuração, cada um dos pistões precisa cobrir metade da distância em um único curso para fornecer a capacidade de trabalho definida. Isso significa uma menor velocidade do pistão em uma velocidade fixa do motor e, portanto, menos perda por atrito. O motor OPOC deve todos esses recursos principalmente a Peter Hofbauer. O fundador, presidente e CTO da EcoMotors liderou anteriormente o desenvolvimento de motores avançados na Volkswagen por muitos anos. Por exemplo, o motor Vee-Inline VR6 com um pequeno ângulo em V (15 graus) entre os cilindros está sob seu cinto. Embora a EcoMotors tenha sido fundada em 2008, o próprio Hofbauer começou a pensar no OPOC alguns anos antes.
De acordo com a empresa, a versão diesel OPOC é 30-50% mais leve que um motor turbo diesel convencional da mesma potência, contém 50% menos peças, ocupa duas a quatro vezes menos espaço sob o capô e pode ser (sob certas condições) 45-50% mais eficiente em termos de combustível. O último número levanta as maiores dúvidas entre os especialistas, porém, mesmo que a economia no consumo seja exagerada, a EcoMotors tem motivos para afirmações otimistas. O primeiro protótipo do motor de combustão interna OPOC, segundo a empresa, passou mais de 500 horas em um dinamômetro de chassi. Pode-se afirmar que o esquema funciona. Mas a situação não está tão clara com as características. O modelo EM100, que atualmente está sendo testado por engenheiros, fornece os parâmetros declarados de potência e torque somente com as configurações que não levam em conta a toxicidade do escapamento. A empresa oferece a instalação dessa versão do OPOC em equipamentos militares para os quais a relação entre a produção e o peso é mais importante do que qualquer outra coisa.
Para veículos convencionais, a EcoMotors oferece a configuração dos mesmos motores de uma forma um pouco diferente: para 300 cv e 746 Nm. Nesse caso, eles prometem a “única” melhoria de 15% na eficiência de combustível em relação aos motores a diesel convencionais, mas mesmo isso parece um grande avanço, já que as empresas geralmente lutam por cada por cento. Economias adicionais são possíveis ao combinar um par desses motores em uma unidade de quatro cilindros. O que costumava ser um motor independente está sendo transformado em um módulo. A EcoMotors pretende instalar um acoplamento controlado eletronicamente entre eles. Eles dizem que apenas um módulo funcionará em baixa carga e o segundo módulo se unirá em alta carga. E como o OPOC está bem equilibrado, todas as forças que atuam aqui se compensam e o motor tem um mínimo de vibrações, então a ativação da metade “adormecida” ocorrerá sem problemas a qualquer momento.
A ideia é semelhante ao conhecido recorte de cilindro em grandes motores V. Mas enquanto os pistões inativos ainda continuam se movendo para cima e para baixo nesse caso, aqui metade do motor para completamente e o segundo continua funcionando em um modo favorável. Além disso, os engenheiros propõem reduzir um pouco a potência máxima de cada módulo nesse esquema binário — para 240 cv (480 serão desenvolvidos por toda a unidade). Em termos de relação de potência e peso, ainda será um motor muito decente, e será possível alcançar a máxima economia de combustível (os mesmos 45%) e a conformidade com os mais rígidos padrões de toxicidade de escapamento, dizem os desenvolvedores.
Por enquanto, o OPOC é um sistema bruto, e seus projetistas geralmente fazem promessas. Mas eles estão otimistas e começaram a ampliar a linha. Os desenhos já mostram o motor EM65 de dois cilindros e 75 cv que é um pouco menor em tamanho e peso do que o EM100. A propósito, eles querem torná-lo movido a gasolina. O escopo de aplicação do EM65 é bastante óbvio: caminhões leves e automóveis de passageiros, incluindo híbridos. Uma garantia certa, mas não absoluta, do sucesso do exótico motor de combustão interna é a reputação de seu projetista-chefe: Peter deu 20 anos de vida à Volkswagen. E, a propósito, não é surpreendente que seu trabalho atual ecoe os projetos da Porsche, que estiveram nas origens da famosa marca alemã.
Esta é uma tradução. Você pode ler o original aqui: https://www.drive.ru/technic/4efb337600f11713001e5522.html
Publicado October 21, 2021 • 6m to read
