(VIDEO) Inginerii Astron anunţă că noul lor motor H2Starfire, care operează cu hidrogen, a atins 60% randament graţie construcţiei inovative
29 August 2024, 20:05 Redacţia PiataAuto.md
Motoarele cu combustie pe benzină au o eficienţă de maxim 40-41%, dacă vorbim de cele mai avansate din ele, în timp la capitolul diesel există propulsoare care au atins şi 50%. Totuşi, asta înseamnă că jumătate din energia conţinută în combustibil se disipă prin mişcări reciprocitare, prin fricţiune şi căldură, de la pistoane până la cuzineţi pe arbori cotiţi. Şi pentru că acest randament redus e implantat în însăşi construcţia motoarelor cu ardere internă în patru timpi, aceeaşi ineficienţă e valabilă şi în încercările actuale de a folosi hidrogenul drept combustibil pentru motoarele cu ardere internă, în încercări ale celor de la Toyota, MAN sau Liebherr. Dar o echipă de ingineri din SUA a dezvoltat un nou tip de motor, cu o formă de aminteşte de cifra 8, care are un proces de combustie diferit şi care pretinde că a ating un randament de 60% deja în această etapă de dezvoltare.
Cititorii noştri fideli ar putea să-şi amintească despre un articol de acum doi ani şi jumătate, în care scriam de motorul Astron Omega 1, inventat de inginerul Matthew Riley. Ei bine, atunci inginerii îşi prezentaseră conceptul vizual tridimensional şi aveau un prim prototip cu care experimentau, iar noi menţionam şi câteva îndoieli despre randamentul final, îndoieli care apăreau din motivele menţionării unei toleranţe foarte mici la componentele motorului, care redusese numărul de garnituri şi inele necesare. Ei bine, între timp inginerii au creat o versiune evoluată a motorului Omega 1, care are numele de H2Starfire acum şi care şi-a redus numărul de componente de la 114 la 82 tocmai în zona punctelor de fricţiune interioară. Şi cu noua construcţie, ei pretind că au atins randamentul de 60%.
În esenţă, motorul H2 Starfire e unul în care combustia a fost simplificată la maxim graţie formei sale, ce aminteşte de două cifre 8, lipite una în spatele alteia, cu două rotoare amplasate în spaţiile circulare de sus şi de jos din aceeaşi cifră 8.
Ca să înţelegem cât mai clar tot procesul, trebuie să percepem vizual ideea că cele două rotoare, de sus şi de jos, se învârt în direcţie inversă unul fată de altul, conectate mecanic prin roţi dinţate. Dacă privim motorul din partea laterală, ne putem imagina două planuri verticale separate, paralele, ambele de forma cifrei 8, unde golurile formei sunt centrele rotoarelor. Acele două planuri verticale paralele sunt, de fapt separarea fluxurilor de aer de dinainte de combustie şi de după, adică admisie şi evacuare, pe imaginea de mai jos ele fiind marcate cu albastru pentru admisie şi roşu pentru evacuare, întrucât temperatura aerului după combustie e mai mare.
Aerul intră printr-un canal de admisie, situat în partea laterală şi este tras în primul circuit, fiind rotit şi comprimat de rotor în canalul format dintre centrul rotorului şi peretele exterior. Acest rotor, prin mişcarea sa circulară de mare turaţie, acţionează el însăşi ca un compresor mecanic asupra aerului, iar astfel se obţine un efect de supraalimentare, deci de combustie mai eficientă. De fapt, datorită acestei construcţii, motorul Omega 1 ajungea să aibă o presiune cuprinsă între 13.7 şi 20.7 bari la amestecul de combustie, faţă de 0.4-2.4 bari cât asigură un compresor pe un motor cu ardere internă normal, iar noi motor H2Starfire a fost ajustat la să aibă 13,8-20,6 bari.
Odată intrat aerul în primul circuit, acolo se află şi injectorul de combustibil, care pulverizează acest combustibil şi astfel se formează amestecul. Apoi, printr-un canal de pe mijloc, mixtura trece în „8”-ul din planul vertical alăturat. Cele două rotoare au nişte zone neregulate pe circumferinţă, unul o incizie concavă, iar altul o ieşire inversă convexă, care se sincronizează între ele în momentul rotaţiei sincronizate. Acea zonă convexă împreună cu spaţiul din jurul său formează efectiv zona camerei de ardere pe spaţiul de pe circumferinţă, dintre rotor şi peretele exterior. Scânteia dată în acest moment generează împingerea rotorului prin acea parte convexă a rotorului inferior. Gazele rezultate din ardere sunt evacuate pe cealaltă parte a circumferinţei, când acel dinte convex trece de zona valvei de evacuare spre portul din exterior.
Astfel, acest motor nu are mişcări reciprocitare ale pistoanelor şi nici măcar un piston central ca la motorul Wankel. Şi nu era nevoie de un arbore cotit, mişcarea fiind transmisă de însăşi rotorul său. Un soi de simplitate genială, deci, cu care motorul ajunge să cântărească sub 16 kg şi să dezvolte 160 CP. În regim de funcţionare la ralanti, acestea operează la 1.000 rpm, însă, atunci când e dus spre puterea maximă, acesta ajunge la 25.000 rpm. E paradoxal că cei 160 CP sunt atinşi cu un volum al camerei de combustie de doar 250 cm cubi!
Motorul Omega 1 a fost anunţat iniţial ca fiind compatibil atât pentru maşini, cât şi pentru aviaţie sau nave, şi acelaşi lucru e valabil şi la H2Starfire, dar greutatea sa atât de redusă a atras mai als atenţia celor din aviaţie, care au şi investit între timp în această echipă de ingineri. Iar construcţia motorului prevede că motorul poate fi suplinit modular cu mai multe blocuri de 16 kg şi 160 CP fiecare, sau put şi simplu totul poate fi scalat în blocuri mai mare, cu o putere de până la 4.500 CP, perfectă pentru avioane.
Aşadar, acum, într-o fază avansat de prototipuri funcţionale al motorului H2Starfire, inginerii spun că au reuşit să atingă 60% randament în combustia de hidrogen. Această cifră a fost atinsă inclusiv datorită răcirii cu aer, pe care o avea şi motorul Omega 1, dar şi simplificării construcţiei, reducerii maselor inerte. Inginerii mai susţin în continuare că în interior practic nu există rezistenţă la frecare, ceea ce scoate necesitatea lubrifierii şi răcirii, doar rulmenţii şi roţile dinţat de sincronizare având nevoie de ulei pentru lubrifiere.
Foto: Toate componentele motorui H2Starfire
Desigur, atingerea unui randament de 60% e admirabil, şi aceste rezultate bune ale testelor ar putea deja să mişte echipa de ingineri spre multaşteptata producţie de serie. Ei spun că între timp au rezolvat şi toate problemele de fiabilitate, astfel încât noua construcţie e deja pregătită pentru a fi mai durabilă în timp. Înainte de producţia în serie mare, însă, cu siguranţă mai trebuie să urmeze multe teste de viaţă reală, cu motorul montat pe tot soiul de vehicule, testat în tot soiul de condiţii climaterice. Deocamdată, cele câteva imagini filmate de către cei de la Astron Aerospace arată că noul motor are un sunet mai apropiat de sunetul unor motociclete mari sau a unor motoare de avioane radiale care abia sunt pornite şi trebuie să prindă turaţii.
