Toyota apresenta ideia inovadora para automóveis híbridos

Embora os motores de combustão interna pareçam ter os seus dias contados, no que toca a extensores de autonomia, os atuais motores de combustão ainda têm uma palavra a dizer. A Toyota brinda-nos com a sua mais recente inovação ainda em desenvolvimento.

Enquanto todas as outras marcas utilizam extensores de autonomia com base em motores de combustão interna convencionais, a Toyota resolve dar uma passo em frente, antecipando-se à concorrência no que toca a extensores de autonomia para os seus veículos híbridos e elétricos.

Em mais este artigo da Rubrica Autopédia, descubram todos os detalhes deste motor da Toyota que não serve para locomover o carro, mas apenas para transformar combustível em corrente elétrica.

A génese desta arquitetura

Pegando em princípios mecânicos com quase dois séculos, a Toyota foi buscar inspiração diretamente ao motor de pistão livre: o motor Stirling. Um motor que em tempos foi o principal concorrente do motor a vapor, poderá voltar à ribalta quase 200 anos depois do seu surgimento.

toyota-central-rd-labs-free-piston-engine-linear-generator-fpeg_100465419_l

Contudo a ideia da Toyota, não é absolutamente nova na indústria automóvel e passamos a explicar porquê. Decorria a década de 70 e pouco depois da crise petrolífera – que abalou fortemente o sector automóvel – muitos fabricantes viram-se extremamente pressionados a adotar soluções que consumissem menos combustível.

A RECORDAR: Por causa da crise petrolífera da década de 70, foi Portugal que inaugurou o Mundial de Ralis de 1974

opel rekord

É nesta altura, em 1978, que surge uma das melhores adaptações do motor Stirling à indústria automóvel. Um Opel Rekord 2100 Diesel Sedan de 1977 foi a cobaia perfeita para receber o motor Stirling P-40 de 1978, desenvolvido numa parceria estratégica sem precedentes entre a agência espacial americana NASA e a GM (imagem acima).

O motor Stirling P-40 tinha a vantagem de funcionar tanto a Gasolina como a Diesel, ou mesmo a álcool. Seria o 2º automóvel “flex fuel” da história depois do Ford Modelo T de 1908, que podia funcionar a gasolina, querosene ou a etanol vaporizado.

Em 1979 seria a vez da AMC (American Motors Corporation), utilizar o mesmo motor P-40 para o Spirit, mas a performance nunca convenceu os consumidores. Um projeto que embora não tendo vingado, abriu um precedente na industria automóvel mundial. Imagem abaixo:

AMC Spirit

De Regresso à atualidade: a inovação da Toyota

Passados todos estes anos, a invenção da Toyota vai um pouco mais longe. Pegando diretamente num conceito desenvolvido pela  NASA em 2012, como gerador de radioisótopos, especificamente desenhado para fornecer energia satélites, e com um peso total de apenas 20kg, a Toyota tentou reinventar o motor de pistão livre enquanto gerador linear de energia para as baterias dos automóveis.

Tal como o conceito criado pela NASA, este motor de pistão livre não possui uma bielas ou cambota para transmitir o movimento gerado. Tal como poderão ver nas imagens (mais abaixo), no lugar das partes móveis tradicionais de um motor de combustão interna, temos uma câmara de gás comprimido, que atua como mola, devolvendo o pistão para um novo ciclo de combustão.

O motor Toyota de pistão livre como gerador linear, tem uma forma em W, onde o pistão está posicionado no centro da configuração W. Este motor de pistão livre opera quase como se de um motor a 2 tempos se tratasse. Os gases de escape são expulsos através de válvulas no topo da cabeça do motor, enquanto, que o ar para o novo ciclo entra por coletores de admissão laterais, pronto para ser comprimido e juntar-se à injeção direta de gasolina, para a ignição da mistura.

Após a expansão gerada pela ignição da mistura, a câmara de gás no inferior atua como mola devolvendo de novo o pistão para o seu PMS (ponto morto superior).

Mas como é que o motor Toyota de pistão livre como gerador linear, consegue produzir corrente elétrica?

Na parte exterior do motor com configuração em W, existe um íman, composto de neodímio, ferro e boro e à volta da câmara de combustão temos uma bobine, composta por fio de cobre. Através do movimento constante entre os ímanes e a bobina, gera-se a corrente elétrica, que é enviada para a bateria.

Desmitificando um pouco o conceito, o neodímio não é uma novidade absoluta. Já é utilizado há muito tempo e até já é produzido de forma sintética, embora o neodímio – dependendo da sua nomenclatura molecular – esteja entre um dos metais magnéticos mais raros existentes na terra. Este composto descoberto em 1982, tem proliferado pelo mundo fora e em quase toda a indústria eletrónica.

toyota-central-rd-labs-free-piston-engine-linear-generator-fpeg_100465418_l

Este tipo de motor criado pela Toyota, não é especialmente potente, aliás o seu desenho compacto está totalmente concebido com vista a eficiência e ao baixo peso do conjunto, sendo que a potência produzida situa-se apenas nos 10kW, cerca de 13 cavalos. No entanto produz energia mais que suficiente para que apenas 2 unidades a trabalhar em simultâneo consigam produzir corrente elétrica suficiente para que um Toyota Yaris ou equivalente, consigam atingir velocidades de cruzeiro em autoestrada de 120km/h.

Por ser ainda um projeto em desenvolvimento, a Toyota tem ainda um longo caminho a percorrer até conseguir colocar esta tecnologia em comercialização. Pois se por um lado os custos de produção não são referenciais, existe ainda questões técnicas por resolver como os custos de manutenção e a vibração, facto que já levou a Toyota a ponderar a utilização do seu novo motor de forma oposta, de modo a atenuar o ruído e vibrações transmitidas.

As características deste motor Toyota de pistão livre também podem ser modificadas, consoante as necessidades, visto que a válvula reguladora de pressão na câmara de gás, pode ser ajustada na rigidez do efeito “mola”.

Fiquem com este vídeo, onde podem observar esta criação da Toyota:

Pub