Técnica. El motor de "1 tiempo" existe, funciona ¡y es español!: INNengine M500-4C

INNengine M500-4C: "un tiempo", pistones opuestos, sin bielas ni cigüeñales, ligero, compacto... ¡lo tiene todo!

El lunes pasado me llegaba una de esas "alertas" que el navegador de mi móvil cambia cada cierto tiempo, referida a un motor de pistones opuestos que proviene de España: el INNengine M500-4C. El miércoles el amigo Íker enviaba un comentario a uno de los artículos que hice hace unas semanas, referidos a un supuesto retorno del motor de dos tiempos en la F1 automovilística, y me adjuntaba -gracias Íker- un enlace a otro vídeo. El jueves era el amigo Manchi el que me advertía del mismo motor, y el viernes Maracolo me preguntaba por él. Estaba claro... tocaba buscar un hueco el fin de semana para investigar. Eso sí, lo voy a hacer como simple aficionado a la mecánica que soy. Los ingenieros por favor perdonad mis simplezas y corregid sin miedo mis errores.

Tenemos que desplazarnos a Granada, donde tiene su base INNengine, creada por Juan Garrido Requena. Allí lleva desde 2010 desarrollando una idea que ya está plasmada en metal y funcionando. Tanto, que en breve van a hacer pruebas dinámicas instalando su revolucionario concepto de motor en un coche para mostrar que funciona, y muy bien. 

Algunas ideas ya conocidas

Presumen que su motor es de "un tiempo" y eso hay que matizarlo para que no surjan confusiones. Un motor de "cuatro tiempos", uno de "dos tiempos" o este M500-4C realmente tienen ciclos de cuatro tiempos: admisión, compresión, explosión o combustión y escape. Lo que ocurre es que el más evidente, el Otto o "cuatro tiempos", hace los cuatro ciclos en DOS vueltas de cigüeñal... cuatro carreras de pistón (de P.M.S. -punto muerto superior- a P.M.I. -punto muerto inferior- o al contrario). El motor "dos tiempos" hace los cuatro ciclos en UNA vuelta de cigüeñal, dos carreras de pistón, por lo que para diferenciar se "partió" el nombre a "dos tiempos". El M500-4C realiza los cuatro ciclos en apenas media vuelta del eje que podríamos considerar como cigüeñal, por lo que siguiendo con la analogía se puede decir cariñosamente que es de "un tiempo". Ahora, lo que sí podemos asegurar que es realmente de "dos tiempos", pues con un recorrido completo de pistón (subir-bajar) se realizan los cuatro ciclos como en un 2T. Así que una cosa clara.

Otra de las cosas que también están bien desarrolladas es el uso de dos pistones opuestos en ciclo "dos tiempos". El sistema hace que se prescinda de la culata y de cualquier sistema mecánico de distribución. El ciclo sería así: 

-Uno de los pistones ("pistón de admisión") abre en su zona cercana al P.M.I. las lumbreras de admisión, desde donde se carga el cilindro sólo con aire, que empuja los gases quemados a las lumbreras de descarga que abre el otro pistón ("pistón de escape"). 

-Cuando los pistones comienzan su carrera hacia el P.M.S., cierran las lumbreras y comprimen el aire. 

-En su punto de máxima compresión se inyecta de forma directa el combustible y se procede a inflamar la mezcla por bujía. Nada que no lleve mas de un siglo inventado. 


Lo verdaderamente revolucionario: generación de movimiento sin cigüeñal ni bielas

Donde está la gran diferencia es en cómo se transforma en movimiento angular la energía que reciben los pistones. Ahí es donde se ha lucido Juan Garrido inventando un sistema donde la explosión la reciben dos "plato de levas" enfrentados y unidos por un eje... el "cigüeñal" lo llamaremos. Estos "plato de levas" son los que desplazan a los pistones (ocho para cuatro cilindros), apoyados por unas pistas contraleva, con un diámetro menor a los principales, para hacer mas preciso el sistema. Los pistones tienen un segundo cuerpo intermedio que finaliza en dos rodamientos, los que apoyan en el "plato de levas" y un tetón que discurre por dentro del conducto contraleva, marcando la cinemática. Gracias a ello los pistones siempre tienen una circulación con bajo rozamiento, pues no tienen una biela que les "aplaste" por una cara contra el cilindro. Cada pistón tiene dos segmentos de fuego y uno de engrase, muy separado de los dos primeros para evitar que el aceite se introduzca en las lumbreras.

Uno de los "plato de levas" donde también se aprecia la pista
contra-leva que guía con precisión el movimiento del pistón

Lo bueno de este sistema es que tiene un equilibrio cercano a la perfección: los pistones anulan sus inercias al estar contrapuestos y la fuerza que generan se distribuye de una forma simétrica en los "platos de levas", lo que elimina la carga radial en los cojinetes de fricción. Por ello prometen que el M500-4C carece de vibraciones y ruidos como se aprecia en los vídeos, donde parece que esté parado... tanto que algunos posibles colaboradores ¡creían que era un montaje!

Todavía hay mas: compresión y diagrama de escape variable

Si con esto ya podríamos darnos por satisfechos, Garrido todavía ha ido mas lejos, aprovechando una de las ventajas de su sistema. En el eje que une los dos "plato de levas" ha instalado un sistema mecánico-hidráulico que puede decalar hasta 12'8º el "plato de escape" (el que guía los pistones que abren las lumbreras de descarga) con respecto al "plato de admisión", que queda solidario al eje "cigüeñal". Con ello se logran dos cosas: 

-Cambiar el rango de compresión (V.C.R., Variable Compression Ratio) al acercar o alejar el pistón de escape al de admisión en el P.M.S. Con ello las ventajas son muchas, pues puedes utilizar una alta compresión a bajas revoluciones, mejorando la combustión y el par motor; y una baja compresión que ayude a que el motor pueda subir más de vueltas y más rápido.

-Cambiar los tiempos de escape con respecto a los de admisión (V.P.T., Variable Ports Timming). Con ello se logra que en fase de bajas rpm y alta compresión las lumbreras de escape se abran más tarde, mejorando la fase de expansión (lo que representa aumento de par al recibir fuerza los pistones más tiempo). En fase de baja compresión la lumbrera de escape se abre antes que la de admisión, por lo que los gases frescos tienen menos resistencia a entrar en el cilindro.


Rendimiento y objetivos

Con todo esto, Juan Garrido manifiesta que ha logrado un motor que supera en mucho a uno de similares prestaciones de gasolina. Comparado con un motor coche de 2.000 cc, el M500-4C de apenas 500 cc rinde lo mismo con unos consumos y emisiones de gases según su creador mucho menores (Garrido habla de 155 Nm a 800 rpm, pero no de consumo o emisiones). Lo que sí es evidente es la gran diferencia de tamaño y peso: menos de 40 kg comparado con los 130-160 kg de un cuatro cilindros convencional (indica que tiene un ¡75%! menos de piezas) y unas dimensiones que hacen que el vano motor de un Mazda MX-5, bastante compacto, parezca enorme. Por tanto cumple las expectativas que tienen en INNengine de lograr un propulsor que sirva como ligero, reducido y potente generador para coches eléctricos de rango extendido. También comentan sobre versiones mas pequeñas con las que mover drones o grandes para aviones.

El M500-4C en el vano de un pequeño Mazda MX-5
¡y todavía sobra sitio!

Yo lo que no acabo de ver es dónde está la bomba de engrase y el depósito de aceite (dentro del motor no) y si contarán con ello cuando hablan de peso y tamaño. Tampoco veo en los render y prototipos lo que sí en el coche adaptado: un compresor volumétrico que ayude a que el flujo de admisión sea el correcto. Por último en el vídeo de Juan Francisco Calero -Club Onmotor, de donde he sacado algunas capturas de pantalla- que os pongo a continuación, reconocen que por ahora el sistema de admisión es por inyección indirecta (a los conductos, no directa a la cámara). Está claro que todavía queda evolución, por lo que si ahora cumple lo que promete, puede ser un magnífico paso intermedio entre los motores de combustible y los eléctricos, combinando lo compacto, potente y frugal del M500-4C con un motor eléctrico que todavía necesita de pesadas, caras y lentas de carga baterías. 

La verdad, me encanta ver que en el mundo del motor todavía hay mucho sitio para la imaginación, y encima con resultados. Esperemos que Juan Garrido y los demás miembros de INNengine tengan suerte en su empresa que, recuerdo, es española ¡y a mucha honra!

Fuentes: INNengine, Club Onmotor, ABC, Wikipedia

Todos mis envíos largos:  LOS ESPECIALES DE MIGUELXR33