Como os motores a gasolina podem sobreviver em um futuro de carro elétrico

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Os motores de combustão não vão desaparecer completamente tão cedo, se é que algum dia. Certas tarefas de transporte ou ambientes operacionais simplesmente não se prestam à propulsão elétrica movida a bateria ou hidrogênio. Um século e meio de pesquisa e desenvolvimento aumentou consideravelmente a eficiência dos motores de combustão, e os engenheiros têm muitos truques adicionais na manga que prometem extrair ainda mais trabalho de uma molécula de combustível enquanto produzem ainda menos emissões nocivas. Aqui estão apenas alguns que estamos de olho, listados em ordem de complexidade e custo de implementação.

O simples fato de ser capaz de projetar um motor para funcionar com compressão de 15:1 ou superior melhora muito sua eficiência termodinâmica e densidade de potência, permitindo um maior downsizing do motor. Isso requer combustível de alta octanagem, e um número de octanagem de pesquisa (RON) de 98 representa um ponto ideal, acima do qual produzir/refinar o combustível consome mais energia, diminuindo o benefício de energia/CO2 do poço às rodas.

Os motores são dimensionados para os piores cenários, como aceleração de um quarto de milha ou reboque de reboques pesados ​​até a represa Davis. A desativação do cilindro melhora a eficiência durante situações de direção menos extremas, fazendo com que alguns cilindros trabalhem muito enquanto os outros não fazem nada. O Gerenciamento Dinâmico de Combustível pode desligar qualquer um ou todos os cilindros nos V-8s de 5,3 e 6,2 litros da GM para aumentar a economia de combustível da EPA em quase 12%. A Tula Technologies e a Eaton agora propõem sistemas semelhantes para motores a diesel de longa distância, onde um retorno menor de eficiência de combustível (1,5-4,0 por cento) paga enormes dividendos de NOx, mantendo as temperaturas de exaustão necessárias para manter os catalisadores acesos.

A potência de um motor é limitada pela quantidade de ar que ele pode ingerir, e é por isso que supercompressores movidos a virabrequim e turbocompressores movidos a escapamento foram desenvolvidos há mais de um século. Supercompressores elétricos com energia recuperada dos motores Volvo Drive E e Mercedes M256, entre outros; adicionar um motor/gerador a um turbocompressor elimina o atraso sob a potência e permite a coleta de energia durante o cruzeiro. Dois riffs interessantes em superalimentadores acionados por manivela são o soprador centrífugo Torotrak V-Charge, que emprega um CVT para ajustar rapidamente a velocidade à demanda, e o soprador do tipo Lysholm da Hansen Engine Corp, que apresenta uma janela que abre ou fecha para atender à demanda de ar. pressão enquanto minimiza as perdas para fornecer eficiência turbo com capacidade de resposta superalimentada.

Como o combustível leva tempo para queimar, as velas de ignição convencionais disparam quando o pistão já está se movendo para cima, tornando a combustão inicial contraproducente. Esquemas para inflamar mais da mistura simultaneamente prometem uma combustão mais rápida que permite que ela aconteça principalmente no curso descendente. A Ford desenvolveu lasers de infravermelho próximo para acender vários pontos em uma câmara de combustão, mas o custo e a confiabilidade permanecem problemáticos. A substituição da vela de ignição drop-in do Transient Plasma injeta folhas de plasma de baixa temperatura que promete inflamar misturas ultrapobres de forma rápida e fria para um aumento na economia de combustível de 10 a 15% e reduz drasticamente o NOx. Mesmo o novo sistema de pré-câmara Twin-Combustion da Maserati se qualifica como um acelerador de ignição.

Este conceito de bolo e comê-lo promete alta compressão para cruzeiros parcimoniosos com aceleração leve e baixa compressão quando o turbo está no impulso. O dispositivo de biela composto Rube-Goldberg da Nissan varia o curso do motor, alterando a compressão infinitamente entre 8:1 e 14:1. Ficamos desapontados com o desempenho e a economia de combustível do VC-Turbo da Nissan / Infiniti e nos perguntamos se a biela excêntrica do FEV pode ser mais simples e funcionar melhor. A pressão do óleo fornecida pelo virabrequim gira um rolamento excêntrico na extremidade do pistão, alterando o curso em uma faixa mais estreita, digamos de 8:1 a 12:1, prometendo uma queda de 5% no consumo de combustível.

Eficiência de um diesel com emissões de gasolina! Essa é a promessa dicotômica do HCCI, que busca inflamar espontaneamente misturas de gasolina pobre por compressão. GM, Mercedes e Hyundai tinham programas HCCI promissores, mas apenas a Mazda trouxe HCCI para produção. Tipo de. O SkyactivX usa uma vela de ignição algumas vezes e ainda é considerado muito caro para venda na América do Norte. A Nautilus Engineering propôs um conceito HCCI que envolve um pequeno pistão no topo do pistão principal que entra em seu próprio cilindro pequeno e de alta compressão no topo do curso para iniciar a ignição por compressão. No entanto, não temos conhecimento de nenhum contrato de OEM que a empresa possua.