Inginerii Volvo au patentat un nou motor în doi timpi pentru camioane, cu tehnologie genial de simplă

Motoarele cu doi timpi nu mai sunt de mult timp prezent pe camioane şi autoturisme, deşi a fost o perioadă în care ele fascinau inginerii prin densitatea lor de putere. Totuşi, neajunsurile acestora, precum lubrifierea prin amestecul de combustibil şi în rezultat combustia treptată a uleiului, gazele de evacuare cu rămăşiţe de combustibil nears şi şi riscul de combustie periodică necontrolată în admisie, a făcut ca făcut ca aceste motoare să plece treptat în istorie şi să rămână doar pe motociclete şi alte vehicule mici, pe de o parte, sau pe nave imense, acolo unde propulsia în doi timpi se realizează la turaţii foarte joase, la sub 100 rpm. Camioanele cu motoare în doi timpi de cândva, precum celebrele modele americane, sau britanicul Commer TS3, au devenit istorie, însă. Dar acum aceste motoare a putea reveni, or, inginerii Volvo au patentat de curând un nou motor în doi timpi pentru camioane cu tehnologie genial de simplă în a elimina toate deficienţele motoarelor în doi timpi şi a lăsa doar avantajele lor.

Patenta inginerilor Volvo abia a fost publicată şi a fost descoperită de suedezii de la CarUp. Noi am analizat profund şi integral documentul de patentare, elaborat de inginerii Volvo, pentru a putea înţelege corect toate subtilităţile şi genialitatea noului motor Volvo.

În primul rând, trebuie să menţionăm că noul motor în doi timpi a fost creat pentru a funcţiona cu orice tip de combustibil gazos — hidrogen, gaz, amoniac, dar ar putea fi adaptat şi pentru o funcţionare bivalentă, care să accepte şi combustibil lichizi. În al doilea rând, motorul a fost dezvoltat în mod special pentru camioane şi eventual autobuze, dar ar putea fi adaptat şi pentru autoturisme dacă se va dori.

Aşadar, ce e atât de genial şi special la noul motor Volvo în doi timpi? Construcţia sa prevede că el poate avea orice număr par de cilindri, de la minim doi, până la 6 sau 8 cilindri, important e ca fiecare cilindru conectat la arborele cotit să aibă un alt cilindru „pereche” conectat la exact 180 grade după el în intervalul de combustie, pentru ca perechea de cilindri să-şi asigure echilibrarea reciprocă. Nu vorbim de un boxer, ci doar de doi cilindri, parte din acelaşi bloc, conectaţi la arborele cotit astfel încât de fiecare dată când unul din ei e în poziţia maximă de sus, celălalt să fie în poziţia maximă de jos.

Foto: Imagine din patenta Volvo, cu exemplificarea noului motor în configuraţie de 2 cilindri

Dacă motorul ar avea 6 cilindri, asta nu înseamnă că 3 cilindri ar avea combustia lor simultan şi alţi 3 simultan. Combustia ar fi divizată la fiecare 60 de grade, iar fiecare cilindru ar avea pur şi simplu un alt cilindru „pereche” cu care se echilibrează reciproc, ceea ce e important pentru asigurarea ritmului corect al fluxului de aer de admisie şi de evacuare în cilindru. Un motor cu număr impar de cilindri, precum 3 sau 5 n-ar avea perechile necesare şi n-ar putea funcţiona după cu e gândit de inginerii Volvo.

Foto: Repartizarea evenimentelor de combustie la o arhitectură de 6 cilindri în doi timpi

Mai departe, încep adevăratele inovaţii. Dacă un motor în doi timpi are de obicei doar canale de admisie şi evacuare, cu ferestre ce dau în peretele cilindrului la înălţime diferită, iar pistonul prin mişcarea sa le descoperă sau le acoperă, atunci noul motor Volvo are o asemenea fereastră doar pentru evacuare, dar în acelaşi timp are în partea de sus a cilindrului şi valve de admisie şi de evacuare.

Mai mult ca atât, noul motor are şi injecţie indirectă în cilindru prin două injectoare alăturate în galeria de admisie, deci nu e nevoie aspirarea amestecului de combustibil prin portul de admisie din peretele cilindrului, tipică motoarelor în doi timpi.

De asemenea, lubrifierea noului motor în doi timpi Volvo are loc ca la unul în 4 timpi, cu uleiul circulând în motor graţie unei pompe de ulei şi a unui sorb, şi cu segmenţi pe ungere pe pistoanele motorului. Deci, nu e nevoie nici de amestecarea de ulei în carburant cu scop de lubrifiere. Cum funcţionează, atunci noul motor Volvo?

Aerul de admisie ajunge în motor prin valvele de admisie din partea de sus a cilindrului. Injecţia de carburant are loc doar după ce pistonul, în mişcare sa în sus, a acoperit portul de evacuare şi astfel carburantul nu poate ieşi pe acolo. Acest amestec de aer şi de carburant se comprimă în această mişcare şi când pistonul ajunge sus, are loc scânteia bujiei şi combustia. Ea mişcă pistonul în jos, iar pistonul descoperă la un moment dat portul de evacuare, prin care gazele de eşapament ies din cilindru, ajutate şi de faptul că între timp valva de evacuare a fost deschisă din nou şi presiunea pozitivă creată în admisie de turbină face ca aerul nou să ventileze mai rapid cilindru de gazele de evacuare. Apoi ciclul se repetă, şi astfel la fiecare mişcare de piston are loc un eveniment de combustie.

Putem observa de mai sus că valvele de evacuare din partea de sus a cilindrului rămân inactive în acest regim de funcţionare, deşi am menţionat că ele sunt prezente acolo. Şi aici vine încă o soluţie genială a inginerilor Volvo — ele se activează doar când motorul rulează pe inerţie şi are nevoie să folosească frâna de motor. Motorul nu injectează atunci combustibil, însă aerul în admisie intră oricum. Astfel se creează un soi de „amestec” „steril”, fără combustibil. Pistonul comprimă acel aer în mişcarea sa către poziţia de sus, iar motorul deschide valve în momentul potrivit, aproximativ în acelaşi moment în care ar fi produs scânteia cu bujia în mod normal şi ar fi determinat combustia.

Această soluţie asigură o forţă puternică de retardare a camionului, cu care el poate frâna — o caracteristică ce nu putea fi asigurată de motoarele obişnuite în doi timpi.

Volvo menţionează în actele de patentă că valvele pot fi dirijate de arbori cu came mecanic, cu actuatoare hidraulice de activare sau dezactivare. Dar sunt luate în calcul şi versiuni cu valve dirijate doar electronic de computerul motorului. E esenţial, însă, ca motorul să poată activa doar când e nevoie valvele de evacuare şi să ajusteze timpii ambelor tipuri de valve.

Prezenţa acestor valve şi asigurarea unei circulaţii corecte a aerului în interiorul cilindrilor prin turbine sau compresoare elimină riscul unei combustii spontane în galeria de admisie, risc la care e susceptibil mai ales hidrogenul. Şi, de fapt, aşa cum am putut vedea mai sus, pas cu pas, tehnologiile şi soluţii genial de simple aplicate pe acest motor nou Volvo ar eliminat efectiv toate neajunsurile motoarelor în doi timpi şi au lăsat avantajele, în special densitatea de putere. Or, dacă la un motor cu patru timpi fiecare cilindru are un eveniment de combustie doar la fiecare a doua turaţie a arborelui cotit, atunci la un motor în doi timp fiecare cilindru are o combustie la fiecare turaţie a arborelui cotit. Iar asta înseamnă că fiecare turaţie a motorului e formată din mai multe impulsuri de putere.

Aşadar, e un nou motor neaşteptat şi curios în acelaşi timp, pe care inginerii Volvo l-au patentat acum şi între timp probabil lucrează de zor la definitivarea lui în primele exemplare funcţionale şi pregătirea pentru viitoare camioane cu motoare în doi timpi. Iar dacă aceste motoare vor funcţiona cu hidrogen verde sau cu amoniac verde, produse pe baza energiei regenerabile, atunci şi emisiile de facto vor fi zero, iar acest nou motor ar putea fi o soluţie de alternativă pentru camioanele electrice.