Casi todos los fabricantes de automóviles están trabajando en un futuro de baterías eléctricas. Introduciendo nuevos vehículos eléctricos que paso a paso pondrán fin al desarrollo de los motores de combustión interna (ICE).
Sin embargo, los motores de combustión interna podrían tener un futuro, aunque será diferente de lo que hoy conocemos. Astron Aerospace ha presentado el Omega 1, un motor con un revolucionario diseño.
El Omega 1, diseñado para funcionar con diversos combustibles, es compacto y potente con el objetivo de producir muy pocas o ninguna emisión. Carece de cigüeñal desplazado, pistones alternativos y eje excéntrico, al igual que un motor rotativo Wankel. Sin embargo, el diseño del Omega 1 evita al menos un problema de los motores Wankel: el solapamiento de los gases de escape.
El Omega 1, inventado por Matthew Riley, es un motor rotativo, pero funciona de forma muy diferente a un Wankel.
¿Cómo funciona?
El diseño del Omega tiene un par de cámaras con una precámara que separa el aire de admisión frío de los gases de escape calientes. El Omega utiliza cuatro rotores montados en dos ejes, que funcionan por parejas.
El diseño divide el ciclo de combustión de cuatro tiempos en dos. El par delantero se encarga de la admisión y la compresión, mientras que el otro se encarga de la combustión y el escape. Los rotores apilados están acoplados con engranajes de sincronización, por lo que giran en sentido contrario a la misma velocidad. El motor y estos rotores están atravesados por dos ejes que giran en sentido contrario, sincronizados por grandes engranajes.
Estos engranajes y sus cojinetes son los únicos puntos de contacto de todo el motor, por lo que son los únicos que requieren lubricación. Las tolerancias muy ajustadas son la clave para que no haya juntas en los rotores, al igual que las altas revoluciones que implican, ya que “no hay tiempo suficiente para que el aire se filtre en marcha”, dice Astron.
El diseño del motor permite apilar varios, aumentando la potencia. El motor estándar del Omega 1 pesa sólo 35 libras y puede producir 160 caballos de potencia (119 kilovatios) y 170 libras-pie (230 Newton-metros) de par motor.
También hay una toma de aire sobrealimentada que funciona a una presión extremadamente alta, lo que se dice que es “una parte integral del proceso de combustión”. En comparación con un sobrealimentador normal que puede funcionar a unos 15 psi en un coche de serie, el Omega 1 introduce el aire a una presión de entre 200 y 300 psi.
La empresa afirma que tiene un prototipo en funcionamiento, así que quizá el motor de combustión interna no esté en vía de extinción después de todo.
¿Qué lo hace más potente, ligero y eficiente que un motor de pistón?
En primer lugar: En un motor de pistones hay una enorme cantidad de fricción, calor, pérdidas parásitas y de bombeo. Cada vez que un pistón se mueve hacia arriba y hacia abajo, los segmentos rozan las paredes del pistón y eso provoca fricción. Casi todas las piezas móviles están en contacto con otras piezas móviles y eso provoca más fricción.
Las pérdidas parásitas no son pequeñas, ya que se suman en forma de pérdidas en el tren de válvulas, restricciones al flujo de aire, conversión de la energía reciprocante del pistón en movimiento rotacional del cigüeñal, y pérdidas inerciales debido a la función de los muelles.
También hay pérdidas de bombeo significativas debido a la necesidad de refrigerar el motor por medio de lubricantes en movimiento a lo largo del motor. Todas estas pérdidas reducen la potencia de un motor, y el tratamiento de estas pérdidas aumenta la complejidad y el peso.
Segundo: El motor Omega 1 tiene muy pocas de estas pérdidas. Tiene una fricción muy reducida, casi no tiene pérdidas parásitas y no tiene partes móviles más allá de los elementos de rotación. Hay muy pocas pérdidas por bombeo porque el motor se refrigera por aire alrededor y a través del motor, y sólo los engranajes de sincronización y los cojinetes requieren lubricación.
Una gran mejora en la combustión y en la eficiencia general proviene de la admisión forzada de aire sobrealimentado a entre 200 y 300 psi. Los sobrealimentadores normales aumentan la presión de combustión sólo entre 6 y 35 psi. El sobrealimentador Omega 1 es muy superior y forma parte integral del proceso de combustión.
Tercero: La eficiencia general también mejora debido a la función “skip fire” del motor. Por ejemplo, el motor puede disparar cada rotación mientras un vehículo está acelerando, pero una vez a velocidad de crucero, el motor sólo se disparará cuando haya necesidad, (cada 5, 10, 50 rotaciones o lo que sea necesario), y puede funcionar al ralentí a alta velocidad con muy poco consumo de combustible.
Luego, cuando las condiciones cambian y se requiere potencia, el ordenador aumentará la velocidad de encendido para obtener una potencia casi instantánea con un retardo del acelerador muy bajo. Esto puede ser ajustado para la máxima eficiencia, la máxima potencia, o una combinación dependiendo de la aplicación deseada.
Cuarto: El motor Omega 1 es el primer motor con una transferencia de potencia lineal activa. Cuando el motor Omega 1 gira, toda la potencia se transfiere a través del único eje de potencia giratorio. No hay cigüeñales desplazados, ni pistones alternativos, ni eje excéntrico (como en un motor rotativo Wankel).
¿Será una evolución suficiente para mantener vivo el ICE?
Probablemente no tal y como conocemos hoy, pero podría haber aplicaciones en un futuro electrificado en las que el motor de combustión interna podría seguir desempeñando un papel.
Los países en vías de desarrollo tendrán problemas con los vehículos eléctricos si no realizan una gran inversión en infraestructuras, y las personas necesitarán desplazarse mientras tanto. Este motor podría ayudar a reducir en gran medida las emisiones de hoy en día mientras se construye esas infraestructuras.
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