El nuevo motor Waissi, pistones pero sin bielas

Aunque gran parte de la atención que se ha prestado recientemente a las nuevas transmisiones automotrices se ha centrado en los híbridos y los vehículos eléctricos con batería, el simple hecho es que los motores de combustión interna existirán por un tiempo. Todavía le están enseñando algunos trucos al perro viejo e incluso están creando una o dos razas nuevas, como se puede ver cada año en el Congreso Mundial de la Sociedad de Ingenieros Automotrices, en el Cobo Hall de Detroit. Siempre hay al menos un puñado de inventores y promotores en la charla de SAE mostrando sus nuevos diseños de motores. Tal vez sea la idea romántica de un inventor solitario que intenta probar su concepto frente a un mundo escéptico, pero después de revisar el programa de la convención, el stand que más quería visitar era el del Waissi Engine, el invento de Gary Waissi. , profesor de ingeniería en la Universidad Estatal de Arizona.

Nota: El Congreso Mundial SAE fue en abril. La publicación se retrasó mientras mantuve correspondencia con el profesor Waissi y aclaré algunas preguntas sobre su motor.

El nuevo motor de Waissi tiene una configuración de pistones opuestos que utiliza diseños convencionales de cabeza, válvula y cámara de combustión. La diferencia es que el motor Waissi no tiene bielas entre los pistones y el cigüeñal. En cambio, los pistones empujan directamente lo que Waissi llama un "disco de cigüeñal". El eje de salida del motor tiene un gorrón grande montado excéntricamente en el eje, con un anillo de cojinete que gira sobre el gorrón. La superficie exterior del anillo del cojinete encaja en una ranura en la parte inferior de la estructura del pistón. Cuando el pistón es empujado hacia abajo durante la carrera de potencia, el movimiento hacia abajo del pistón hace que la manivela gire debido al desplazamiento cuando el anillo del cojinete rueda bajo el apoyo del pistón. Cada pistón tiene un gemelo opuesto que luego hace girar el disco del cigüeñal otros 180 grados para completar una revolución. Los dos pistones están unidos entre sí mediante varillas de acero, lo que los mantiene sincronizados correctamente. En su último diseño, Waissi ha sustituido las varillas por placas macizas.

El último diseño de Waissi, que será la base para el prototipo que se espera funcione. Placas sólidas más rígidas han reemplazado a las varillas de acero que mantienen los pistones unidos entre sí y debidamente sincronizados.

La ventaja sobre un motor de biela convencional es la reducción de la fricción, el peso reducido y la complejidad reducida. Para un motor de cuatro cilindros, el conjunto de pistón/cigüeñal de Waissi tiene solo cinco piezas móviles frente a las nueve de un motor estándar. Menos piezas significa menor costo.

El orgulloso inventor.

Muchos de los nuevos diseños de motores actuales se centran en reducir la fricción. El motor Waissi tiene nueve superficies de apoyo en comparación con las 11 de un motor estándar. Cuatro de esas nueve superficies, donde los pistones se encuentran con el anillo del cojinete del cigüeñal, son superficies rodantes que tienen una fricción significativamente menor que las superficies deslizantes en los cojinetes de biela del vástago del pistón de un motor convencional. Debido a que los dos pistones están fijos entre sí, también se reduce la fricción de los pistones que se balancean y luego rozan las paredes del cilindro. Waissi calcula que la fricción total será el 50% de la de un motor convencional.

El "disco del cigüeñal" que está en el corazón del diseño del motor Waissi

El equilibrio dinámico también es más simple porque no hay bielas oscilantes que generen fuerzas secundarias. Waissi afirma que debido a que no hay bielas, las curvas de aceleración y fuerza del pistón siguen una trayectoria ideal, perfectamente sinusoidal, algo que solo sería posible en un motor convencional si las bielas fueran infinitamente largas. Eso debería dar como resultado un motor de funcionamiento más suave.

Menos piezas significan un montaje más económico.

El concepto no depende del combustible ni del ciclo, por lo que son posibles motores de dos tiempos y diésel. Aparte de cómo se transfiere la energía de los pistones al eje de salida, todo lo demás funciona igual. El concepto se basa en un módulo de dos cilindros, por lo que son posibles versiones de 4, 6 y 8 cilindros (o más) simplemente apilando módulos con la fase correcta para mantener el equilibrio dinámico. Los dos módulos de cuatro cilindros estarían separados 180°, uno de seis cilindros tendría una separación de 120° y uno de ocho tendría los módulos separados 90°. Al igual que con el motor OPOC modular similar de Ecomotor, o con el motor Gemini abortado de Chrysler desarrollado por Roush, la desactivación del cilindro podría efectuarse mediante un embrague entre los módulos, lo que permite que un módulo se apague por completo, a diferencia de un motor convencional de desplazamiento múltiple que todavía tiene pérdidas de energía friccional y de bombeo de los cilindros desactivados.

El disco del cigüeñal realmente rueda debajo de los pistones. La fricción de rodadura se reduce en comparación con la fricción de giro del cojinete de cabeza de biela convencional.

Waissi está construyendo el primer prototipo ahora. Espera tenerlo funcionando para fin de año y tener los resultados de las pruebas para presentarlos en la convención SAE del próximo año. Estaba mostrando lo que tiene hasta ahora en el Congreso Mundial para despertar el interés y posiblemente la financiación de empresas más grandes. El Congreso Mundial de SAE nombró a Waissi Engines como "Innovador de la industria", por lo que probablemente recibirá algo de atención. No hay ninguna razón por la que el motor no deba funcionar. Con el software de diseño actual, si funciona en el dominio digital, puede estar bastante seguro de que se ejecutará el primer prototipo. Qué tan bien funciona y qué tan lejos llega Waissi con la idea es otra cuestión.

Puede ver al Dr. Waissi demostrar la mecánica básica de su nuevo diseño de motor en el siguiente video.

Recientemente, el profesor Waissi hizo una demostración de su invento a una gran corporación anónima y gentilmente puso esa presentación a mi disposición. Puede descargar el archivo de Powerpoint aquí. Aquí se puede encontrar otra presentación de Powerpoint que muestra el procedimiento de ensamblaje simplificado del motor Waissi (en comparación con los motores normales).

Ronnie Schreiber edita Cars In Depth, una perspectiva realista sobre los autos y la cultura de los autos y el sitio original de autos en 3D. Si esta publicación le pareció útil, puede profundizar en Cars In Depth. Si la cosa 3D te asusta, no te preocupes, todos los reproductores de fotos y videos en uso en el sitio tienen opciones mono. Gracias por leer – RJS

Menos piezas significan un montaje más económico.

El orgulloso inventor.

El último diseño de Waissi, que será la base para el prototipo que se espera funcione.

El "disco del cigüeñal" que está en el corazón del diseño del motor Waissi

Me encanta este tipo de cosas, pero también ser crítico, ya sea positivo o negativo. Vaya al hombre para esto. Este motor tendrá que operar a velocidades muy altas para producir suficiente torque mediante el uso de engranajes, similar a una turbina (pero mucho más lento). Con el concepto de baja fricción, el motor puede funcionar más caliente, lo que igual eficiencia. Si observa la forma en que la base de la falda del pistón hace contacto con la leva, habrá una pérdida de par útil. En un motor convencional, la mayor parte del par se desarrolla cuando el ángulo del cigüeñal es de 90 grados. Este motor perderá eficiencia de torque cuando el 'ángulo del cigüeñal' sea de 90 grados, es decir, no haya mucho apalancamiento. Mire el ángulo de leva (cigüeñal) cuando el pistón está a la mitad de una sola carrera. Además, se producirá un desgaste excesivo del pistón y las paredes porque la energía no se transfiere concéntrica o casi concéntrica al pistón. La carga se mueve hacia un lado a medida que gira la leva/cigüeñal, lo que a su vez cargará el extremo superior y el extremo inferior del pistón. Esto afectará la fricción. No quiero estropear el concepto, pero si esto se puede desarrollar para acelerar a 10-12 mil rpm y reducirlo, podría funcionar.

No duraría 500 millas. ¿Dónde está el amortiguador del lubricante del cigüeñal? Oh cierto, no hay ninguno...

@porschespeed Use aceite para engranajes. Las cajas de cambios funcionan durante años.

@Big Al de Oz ¿Usar "aceite para engranajes"? ¿Para qué exactamente? ¿Di cómo esta sustancia imaginaria va a resistir la presión de fricción de compresión del motor sin ningún tipo de contención? Quim de unicornio y pedos de cuadricornio? ¿Diga cuánto durará la cadena molecular? No es de extrañar que estemos en el puesto 50 en el mundo cuando hacen clasificaciones científicas en los EE. UU....

@porschespeed Quién dijo que era por los cilindros. También construyo motores y, de hecho, tengo una línea de perforación de módulos para motores a reacción. También construyo motores de autos de rally y motores de arrastre. Pero estos motores eran solo un pasatiempo. ¿Entiendes la lubricidad, la viscosidad, etc.? Si miras el motor, ¿dónde usarías aceite para engranajes? ¿Tal vez entre las plataformas en la base de las faldas del pistón? Entonces, entre la plataforma y la leva. Luego, averigüe qué tipo de carga se coloca entre esas dos superficies. ¿Entendido? Este motor no es viable ya que será ineficiente.

@porschespeed Gracias, lo entiendo bastante bien. Es por eso que sabía que nunca funcionaría en la vida real. También tengo la edad suficiente para haber visto tonterías como esta un millón de veces. Es por eso que puedo descartarlo fácilmente. Cualquiera que tenga una vaga idea de cómo funciona un motor sabe que se trata de una estratagema en busca de tontos para "invertir".

No veo muchas ventajas en este motor, pero no soy YO. Me gustaría ver un prototipo en funcionamiento, pero no veo ninguna ventaja en este diseño, aparte de qué tan pesados ​​son esos discos, qué tan baja es la línea roja.