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Los fabricantes de automóviles muestran interés en un diseño de motor inusual
Una empresa de desarrollo de motores llamada Scuderi Group anunció recientemente un progreso en su esfuerzo por construir un motor que pueda reducir el consumo de combustible entre un 25 y un 36 por ciento en comparación con un diseño convencional. Tal mejora equivaldría aproximadamente a un aumento del 50 por ciento en el ahorro de combustible.
Motor de $ 50 millones: Scuderi Group necesitó la mayor parte de los $ 65 millones que ha recaudado hasta ahora para desarrollar un solo motor, el prototipo que se muestra aquí. Es un motor de dos cilindros de ciclo dividido, en el que un cilindro comprime aire y el otro quema una mezcla de aire y combustible.
Sal Scuderi, presidente de la Grupo Scuderi , que ha recaudado $ 65 millones desde su fundación en 2002, dice que nueve importantes empresas automotrices han firmado acuerdos de confidencialidad que les permiten acceder a datos detallados sobre el motor. Scuderi dice que tiene la esperanza de que al menos uno de los fabricantes de automóviles firme un acuerdo de licencia antes de que termine el año. Históricamente, los principales fabricantes de automóviles se han mostrado reacios a otorgar licencias para la tecnología de motores porque prefieren desarrollar los motores ellos mismos como tecnología central de sus productos. Pero a medida que aumenta la presión para cumplir con las nuevas regulaciones de economía de combustible, los fabricantes de automóviles se han interesado más en buscar tecnología externa.
Aunque Scuderi ha construido un motor prototipo para demostrar el diseño básico, las cifras de ahorro de combustible no se basan en el rendimiento del prototipo, sino en simulaciones por computadora que comparan el motor Scuderi con el motor convencional en un Chevrolet Cavalier 2004, un vehículo para el que se Los datos de simulación están disponibles públicamente, dice Scuderi. Desde 2004, los fabricantes de automóviles han introducido mejoras significativas en los motores, pero estas generalmente mejoran la economía de combustible en un rango de alrededor del 20 por ciento, en comparación con la mejora de aproximadamente el 50 por ciento que muestran las simulaciones de Scuderi.
Sin embargo, existe una gran diferencia entre los resultados de la simulación y los datos de los motores en vehículos reales, dice Larry Rinek , consultor senior de Frost and Sullivan, una firma de analistas. Hasta ahora las cosas parecen alentadoras, pero ¿realmente cumplirán con las elevadas afirmaciones? él dice. Los fabricantes de automóviles deben esperar a ver los datos de un motor real instalado en un vehículo antes de obtener la licencia de la tecnología, dice.
Un motor convencional utiliza un ciclo de cuatro tiempos: se introduce aire en la cámara, se comprime el aire, se agrega combustible y una chispa enciende la mezcla y, finalmente, los gases de combustión se expulsan del cilindro. En el motor Scuderi, conocido como motor de ciclo dividido, estas funciones se dividen entre dos cilindros adyacentes. Un cilindro aspira aire y lo comprime. El aire comprimido se mueve a través de un tubo hacia un segundo cilindro, donde se agrega combustible y se produce la combustión.
La división de estas funciones brinda a los ingenieros flexibilidad en la forma en que diseñan y controlan el motor. En el caso del motor Scuderi, hay dos cambios principales con respecto a lo que ocurre en un motor de combustión interna convencional. El primero es un cambio en el momento en que se produce la combustión a medida que el pistón se mueve hacia arriba y hacia abajo en el cilindro. El segundo es la adición de un tanque de almacenamiento de aire comprimido.
En la mayoría de los motores de gasolina, la combustión ocurre cuando el pistón se acerca a la parte superior del cilindro. En el motor Scuderi, ocurre después de que el pistón comienza a moverse hacia abajo nuevamente. La ventaja es que la posición del pistón le da un mejor apalancamiento en el cigüeñal, lo que permite que el automóvil acelere de manera más eficiente a bajas velocidades del motor, ahorrando combustible. El desafío es que, a medida que el pistón desciende, el volumen dentro de la cámara de combustión aumenta rápidamente y la presión cae, lo que dificulta acumular suficiente presión de la combustión para impulsar el pistón y mover el automóvil.
Sin embargo, el diseño de ciclo dividido permite una combustión extremadamente rápida, de tres a cuatro veces más rápida que en los motores convencionales, dice Scuderi, lo que aumenta la presión mucho más rápido de lo que la expansión de volumen la disminuye. Él dice que la combustión rápida se habilita creando aire a muy alta presión en el cilindro de compresión y luego liberándolo en la cámara de combustión a altas velocidades.
Tener un cilindro de compresión de aire separado facilita el desvío del aire comprimido a un tanque de almacenamiento, lo que puede tener varias ventajas. Por un lado, es una forma de abordar un problema con los motores de gasolina: son particularmente ineficientes con cargas bajas, como cuando un automóvil circula a velocidades moderadas a lo largo de una carretera nivelada. En tales condiciones, la entrada de aire en un motor convencional está parcialmente cerrada para limitar la cantidad de aire que ingresa al motor; es como aspirar aire a través de una pajita, dice Scuderi, lo que hace que el motor trabaje más.
En el nuevo diseño del motor, en lugar de apagar el flujo de aire, la entrada de aire se mantiene abierta de par en par, tomando grandes bocanadas de aire, dice. El aire que no se necesita para la combustión se almacena en el tanque de aire. Una vez que el tanque está lleno, el pistón de compresión deja de comprimir aire. Se le permite moverse hacia arriba y hacia abajo libremente, sin que se coloque una carga significativa en el motor, lo que ahorra combustible. El tanque de aire luego alimenta aire comprimido a la cámara de combustión.
El tanque de aire también proporciona una forma de capturar parte de la energía de desacelerar el automóvil. A medida que el automóvil disminuye la velocidad, las ruedas accionan el cilindro de compresión, llenando el tanque de aire. A continuación, el aire comprimido se utiliza para la combustión según sea necesario.
Aún no está claro si el diseño puede ser un éxito comercial. Incluso si los resultados de la simulación se traducen en el rendimiento real del motor de un automóvil, es posible que el motor no resulte fácil y asequible de fabricar, dice Rinek, especialmente con equipos en fábricas existentes. El diseño también tendrá que competir con muchos otros diseños de motores emergentes. Scuderi dice que la primera aplicación del motor podría no ser en automóviles, sino como generador de energía, especialmente en aplicaciones donde tener aire comprimido a mano puede ser útil. Por ejemplo, los sitios de construcción pueden requerir electricidad para sierras eléctricas y aire comprimido para pistolas de clavos.