5 Stroke Engine Prototype

[Afonso]

Boas pessoal!

Sendo este um assunto que logicamente levanta curiosidades para os amantes e curiosos do motores (combustão interna), aqui fica um site de algo novo (partindo do principio que não é repost), que está em fase de desenvolvimento!

Enjoy:

Ilmor Engineering - 5-Stroke Concept Engine.

Abraços Toyotistas

[E12 D4D '07]

MUITO interessante mesmo, obrigado pela partilha Afonso ;)

[William_1991]

Bastante interessante, mas 10% acho mais fácil serem atingidos reduzindo o peso, e mais barato também, talvez daqui a umas décadas :fixe

[telmo.salgado]

O consumo específico actual está alinhado com o que o Atkinson faz nos HSD, 220g/kwh. Só que o Atkinson tem estes valores num gama muito alargada...Será que este da Ilmor consegue os 226g/kwh de igual forma?
Este modelo de "split cycle" é, porém, muito interessante no desempenho/potência específica, que deixa o Atkinson a milhas...
Há que balançar entre a simplicidade do Atkinson (que torna o motor e periféricos no topo da fiabilidade) e o desempenho (55cv/litro é notoriamente pouco no Atkinson)...

Há algum tempo que a Toyota anda a procura de um ciclo que supere o Atkinson, num objectivo de atingir 45% de rendimento térmico (em torno dos 185g/kwh). É provavelmente este um dos que esteve a ser também equacionado para uma próxima geração de Prius, que a Toyota refere terem ficado apenas dois para desenvolvimento (sem grande detalhe, assume-se serem Atkinson DI e Miller), porque além do valor de BSFC baixo, ele deve estar presente numa "banda larga" de utilização...

Toyota targets 45% thermal efficiency for engines in next-gen hybrids

(este link já deve ter sido exibido aqui no forum)

[William_1991]

Telmo, também já li algures que o próximo PRIUS seria mais focado na aerodinâmica, peso e pneus para reduzir o consumo, e, para ser sincero, 45% de eficiência num motor de ciclo alternativo de produção em massa acho que ainda está a uns anos de distância...

Acredito mais numa melhoria dos periféricos, mas, caso atinjam o rendimento térmico que dizem atingir, será algo que durará por uns bons anos como o motor mais eficiente.... :fixe

Neste momento as outras marcas (como FORD) começaram a dar mais nos ciclo Atkinson, conseguindo grandes resultados, e, com a politica agressiva nos motores que começou com o EcoBoost, custa-me a crer que se fosse possivel usar outro ciclo ainda mais eficiente que este não o teriam feito ao invés de "copiar" a Toyota, a ver vamos :fixe

[telmo.salgado]

Telmo, também já li algures que o próximo PRIUS seria mais focado na aerodinâmica, peso e pneus para reduzir o consumo, e, para ser sincero, 45% de eficiência num motor de ciclo alternativo de produção em massa acho que ainda está a uns anos de distância...

Acredito mais numa melhoria dos periféricos, mas, caso atinjam o rendimento térmico que dizem atingir, será algo que durará por uns bons anos como o motor mais eficiente.... :fixe

Neste momento as outras marcas (como FORD) começaram a dar mais nos ciclo Atkinson, conseguindo grandes resultados, e, com a politica agressiva nos motores que começou com o EcoBoost, custa-me a crer que se fosse possivel usar outro ciclo ainda mais eficiente que este não o teriam feito ao invés de "copiar" a Toyota, a ver vamos :fixe

A ver vamos. No artigo referem que a barreira dos 40% é ultrapassável...

Os periféricos no HSD são de eficiência muito elevada, basta ver o AC eléctrico e a bomba de água igualmente eléctrica...

O EcoBoost é um motor com aplicação típica num carro tradicional (Otto, turbo DI). Num híbrido as escolhas são mais abrangentes, em especial quando se tem à disposição a tecnologia HSD (power split, boost e CVT), podendo "gramar" um motor com "necessidades especiais"...como o Atkinson. Atenção que no uso do Atkinson não "copiaram" a Toyota, fizeram-no com desenvolvimento próprio...até porque a meu ver só se necessita dum sistema de distribuição variável e mapeamento ECU, colector admissão reforçado e taxa de compressão ajustada.

Atkinson cycle - Wikipedia, the free encyclopedia

[William_1991]

Partindo do artigo, o "Concept 2", será que devido a elevada rotação que por vezes é sujeito o sistema, e rapidamente o desligar do motor térmico não irá provocar um elevado stress no turbo levando à sua rápida deterioração?

Partindo do "Concept 1", sem turbo, já me parece mais fiável, não recorre a turbo, contudo para efeitos fiscais a versão turbo iria largamente compensar, igualmente para o peso do veiculo....

Um outro reparo, com turbo, em elevados regimes o consumo não aumenta em comparação com um motor maior, sem qualquer tipo de sobre-alimentação?

Referi o EcoBoost pois neste momento têm motores bastante eficientes, sem qualquer tipo de sistema híbrido, como o exemplo do 1.0 EcoBoost :fixe

Não esquecer que a cambota tem um design muito diferente num motor Atkinson para um motor Otto, de forma a atingir as diferentes taxas de compressão, onde para mim seria uma zona a investir, construindo internos mais resistentes, e aumentar ainda mais as taxas de compressão :fixe

[telmo.salgado]

Partindo do artigo, o "Concept 2", será que devido a elevada rotação que por vezes é sujeito o sistema, e rapidamente o desligar do motor térmico não irá provocar um elevado stress no turbo levando à sua rápida deterioração?

Partindo do "Concept 1", sem turbo, já me parece mais fiável, não recorre a turbo, contudo para efeitos fiscais a versão turbo iria largamente compensar, igualmente para o peso do veiculo....

Um outro reparo, com turbo, em elevados regimes o consumo não aumenta em comparação com um motor maior, sem qualquer tipo de sobre-alimentação?

Referi o EcoBoost pois neste momento têm motores bastante eficientes, sem qualquer tipo de sistema híbrido, como o exemplo do 1.0 EcoBoost :fixe

Não esquecer que a cambota tem um design muito diferente num motor Atkinson para um motor Otto, de forma a atingir as diferentes taxas de compressão, onde para mim seria uma zona a investir, construindo internos mais resistentes, e aumentar ainda mais as taxas de compressão :fixe

A fiabilidade do turbo é, com recurso a umas pequenas modificações, um ponto melhorável, concordo. Os regimes transientes, ibidem. A resposta é condicionada à rotação do impulsor, e nos consumos isso terá efeito também...

O turbo permite aumentar o rendimento volumétrico. Em cargas parciais nos Otto ocorre isso mesmo, o consumo específico aumenta, com muita ou pouca rotação, já no Atkinson (passado a Miller), as parciais podem ficar beneficiadas.

O Ecoboost vive disso, tem de ter alguma carga para o serviço (menos parcial). Tem também menos cilindros, de modo a baixar atrito, perdas e promover maior cilindrada unitária, que é favorável ao rendimento.
Quanto à eficiência, basta comparar o consumo desse com o de qualquer HSD...pelo que não concordo contigo...
Em cidade anunciam 6.0, que é fundamentalmente devido ao serviço em carga parcial que, mesmo com start-stop é indisfarçável...já em estrada fica muito melhor, como atestam os 4,2/4,4 nesse campo)
iBrochure Focus

Também não concordo com a Ford quando diz que é lider do segmento C nos veículos equipados com motor a gasolina...sabendo o que está sob o capot do Auris HSD!
Ford Focus 1.0 EcoBoost arranca em força representando cerca de um quarto das encomendas Focus

Modificação Atkinson:
A taxa de compressão é obtida com recurso a pistões mais altos. A cambota descentrada que encontramos no motor Toyota HSD tem como motivo (a meu ver!) tentar reduzir reacções na parede dos cilindros, diminuindo desgaste e favorecendo fiabilidade.

[William_1991]

E ainda outra questão no caso de ciclo Atkinson turbo, entre o ponto morto inferior, e o ponto morto inferior efectivo temos a válvula de admissão aberta, isto com motor turbo não iria criar muita resistência a subida do pistão, levando a perda de eficiência?


Para ser honesto não conheço o funcionamento do ciclo de Miller, daí estar a falar mais no Atkinson, que é também a solução usada nas ultimas 3 gerações de sistemas HSD no Prius :fixe

Sim acaba por consumir mais (e aí tenho de te dar a razão :fixe) o EcoBoost, mas independente disso, não deixa de ser impressionante a combinação de preformance e consumos que conseguiram atingir com uma solução mais convencional :fixe

O Focus 1.0 EcoBoost é líder da categoria em economia de combustível e emissões de CO2 no segmento C para veículos com motores a gasolina.

Realmente, acho que não pensaram muito bem, escrever isto assim tão claro...

No que toca a redução de atritos internos a Toyota no HSD, devido a inexistência de correntes já consegue uma boa mais valia :fixe

Mas só um ultimo reparo a minha primeira questão, porque um turbo a debitar 0.5 Bar (coisa quase banal hoje em dia), a empurrar a mistura ar+combustível para dentro, quando a ideia era que parte dela volta-se para a admissão, não iria dar asneira? É que num ciclo Otto a válvula é fechada quando o pistão começa a subir...

[telmo.salgado]

E ainda outra questão no caso de ciclo Atkinson turbo, entre o ponto morto inferior, e o ponto morto inferior efectivo temos a válvula de admissão aberta, isto com motor turbo não iria criar muita resistência a subida do pistão, levando a perda de eficiência?

(...)

Mas só um ultimo reparo a minha primeira questão, porque um turbo a debitar 0.5 Bar (coisa quase banal hoje em dia), a empurrar a mistura ar+combustível para dentro, quando a ideia era que parte dela volta-se para a admissão, não iria dar asneira? É que num ciclo Otto a válvula é fechada quando o pistão começa a subir...

Realmente, "gastar" trabalho a empurrar de volta para um colector pressurizado pode deitar tudo a perder...
Tenho que me iluminar mais para poder responder com profundidade...

De qualquer modo, para que fique este tópico com mais informação das novidades e desenvolvimentos, eis mais um, o de Scuderi, com vídeos porreiros:

Home | Scuderi Engine

Tem mais peças móveis, e só na versão com turbo dá rendimentos mais elevados...mas abre perspectivas a uma "hibridização" pneumática/mecânica!(do qual não sou especial fã, pois fica mais difícil transitar para plug-in, ao invés dos híbridos tradicionais gasolina-eléctrico)

[William_1991]

Estive a ver agora esse "Scuderi Engine", e realmente a ideia parece óptima, muito parecido a Atkinson (varias as taxas/razões de compressão), mas supostamente com menos perdas...

Um problema é que com o regime fiscal sendo aplicado na cilindrada os portugueses iriam ter problemas nesse aspecto, e com 4 cilindros, com apenas dois a realizarem trabalho, o volante de motor iria ter de compensar os dois cilindros que faltam para termos um ciclo completo sem interrupção de fornecimento de trabalho...

Bem, com 3Bar é realmente algo muito forte também, gostava de ver um prototipo em funcionamento, é que nas animações é sempre tudo muito bom... :fixe
Era conseguirem um carro usado velho (de forma a manter custos baixos), criar um prototipo do motor e por isso em testes, que se realmente for rentável como dizem no vídeo, não vão faltar interessados :fixe

Mas acho que uma coisa não invalida a outra, pode sempre usar a hibridação pneumática com eléctrica, é apenas mais uma forma de guardar energia.
Senão repara, se actualmente o HSD consegue 2/3 Km na versão normal em eléctrico, complementado com mais uma forma de energia (seja a pneumática), ainda mais se conseguiria andar sem consumir combustíveis fosseis, o único senão seria a ainda maior complexidade do sistema, mas também a uns anos uma central termo-electrica como a da tapada do outeiro precisava de uma elevada equipa de manutenção, e hoje em dia é praticamente tudo computorizado, qualquer dia conseguimos esse tipo de automatização em centrais termo-electricas supercriticas e fazer uma hibridização de um sistema com 3 fontes de energia (gasolina-eléctrico-pneumático) vai parecer brincadeira de crianças :fixe
Ou pelo menos, assim se espera... :lol

[telmo.salgado]

(...)
Mas acho que uma coisa não invalida a outra, pode sempre usar a hibridação pneumática com eléctrica, é apenas mais uma forma de guardar energia.
Senão repara, se actualmente o HSD consegue 2/3 Km na versão normal em eléctrico, complementado com mais uma forma de energia (seja a pneumática), ainda mais se conseguiria andar sem consumir combustíveis fosseis, o único senão seria a ainda maior complexidade do sistema, mas também a uns anos uma central termo-electrica como a da tapada do outeiro precisava de uma elevada equipa de manutenção, e hoje em dia é praticamente tudo computorizado, qualquer dia conseguimos esse tipo de automatização em centrais termo-electricas supercriticas e fazer uma hibridização de um sistema com 3 fontes de energia (gasolina-eléctrico-pneumático) vai parecer brincadeira de crianças :fixe
Ou pelo menos, assim se espera... :lol

Aqui é que falta um dado aos criadores e seguidores do ciclo Scuderi, é que o rendimento de transformação do ar-comprimido é baixo, além de, para regenerar numa travagem, obrigar a ter rotação no motor térmico. E do mesmo modo no reaproveitamento, tem de rodar o motor.
Não é de todo non-sense, é apenas uma forma menos prática, cujos resultados, mesmo que os custos sejam baixos, não me parece que promovam poupança significativa. E repara, ter electricidade a bordo na forma acumulada como no HSD, significa termos AC e os outros periféricos a funcionar. O uso deste ar comprimido é destinado somente à motorização.

O mais brilhante do híbrido como o conhecemos é restringir o uso do motor térmico às zonas eficientes, deixando à electricidade esse papel. O outro lado brilhante é conseguir estar apto a receber energia de uma fonte externa, também ela eficiente na produção, especialmente se for feita de forma renovável.

Em minha opinião, o híbrido pneumático, hidráulico ou misto que também foi proposto noutras ocasiões, chegou atrasado face à lisura do híbrido-eléctrico.

[telmo.salgado]

Um exemplo de artigo comparativo
Compressed Air Cars Less Efficient Than Electric Cars

citação:
Lifecycle analysis showed compressed air lagged far behind electric vehicles in energy required, emissions and costs.

É certo que não temos elementos/dados para aprofundar, e que esta comparação é de carros puro ar vs puro eléctrico. Mas o efeito escala não reduz o termo de "energy required". Que num híbrido é imediatamente equivalente a "consumo"...

[William_1991]

Os resultados práticos do sistema HSD são inabaláveis, algo como este sistema de hibridização com recurso ao ar comprimido, pelo que me apresentou aqui já estará condenado, nem que seja pela quantidade absurda de peças móveis que o sistema necessita, e, mesmo sem o tanque de compressão, aquela ligação entre o cilindro que comprime, e o cilindro que vai realizar trabalho, vai estar sempre com elevada pressão, levando até, a meu ver, uma perda da potência comprimida, ficando grande parte no cilindro para comprimir de novo...

E com 3 Bar, o sistema com qualquer fuga iria também perder grande eficiência, e, como todas as ligações de ar comprimido, ainda mais com uma mistura liquida de combustível, pode-se prever uma rápida deterioração dos vedantes...

Mas é sempre bom ver pessoas a tentar inovar e a fazer novo e melhor, mais novidades como esta existissem!! :fixe

Uma questão um pouco em Off-Topic, o nome Victor Wouk diz-lhe alguma coisa? A uns tempos atrás vi um documentário dele bastante bom mesmo, já o tentei encontrar várias vezes para mostrar por aqui mas sem sucesso, penso ser da National Geographic :fixe
Posso estar em erro pois já vi a uns 2 meses, mas penso que o primeiro sistema HSD usou algumas das patentes dele :fixe

[telmo.salgado]

(...)

Mas é sempre bom ver pessoas a tentar inovar e a fazer novo e melhor, mais novidades como esta existissem!! :fixe

Uma questão um pouco em Off-Topic, o nome Victor Wouk diz-lhe alguma coisa? A uns tempos atrás vi um documentário dele bastante bom mesmo, já o tentei encontrar várias vezes para mostrar por aqui mas sem sucesso, penso ser da National Geographic :fixe
Posso estar em erro pois já vi a uns 2 meses, mas penso que o primeiro sistema HSD usou algumas das patentes dele :fixe

Também acho que as novidades são para publicar e publicitar, demonstra que o engenho tem vários vectores, e que só um não chega para todas as aplicações (haverá algumas em que o recurso ao ar comprimido será desejável)...

O Victor Wouk tem um lugar na história, mas infelizmente, foi mais forte o "sistema" e que abalou a intenção e esforço...
É bom recordá-lo, fizeste bem em referir!
Victor Wouk and The Great Hybrid Car Cover-up of 1974 | Hybrid Cars

No mesmo site há referência à questão das patentes, que ao que sei ainda são pagas à Paice LLC pela Toyota após acordo judicial...
Expert Explains Toyota
A sua leitura é algo jurídica, mas na entrevista consegue-se perceber que só um gigante industrial podia levar avante o uso da patente, e que ficam pelas intenções filosóficas. Interromper a produção ou a venda seria uma palermice que nenhum criador/inventor de boa fé pretende...

Para resumo histórico, também se consegue encontrar um artigo interessante
History of Hybrid Vehicles | Hybrid Cars