Eztanda-motoreak: bi aldikoak nagusi?

Eztanda-motoreen oinarri fisikoa, Carnot-ek 1824. urtean argitaratutako termodinamikaren bigarren printzipioa da. Printzipio horren arabera makina termikoak (eztanda-motoreak adibidez) lana egin dezan iturri berotik hotzera beroa garraiatu behar du. Horren ondorioz Jammes Watt-ek 1767. urtean lurrin-makina egin zuen eta Lenoir-ek 1859.ean gas-motorea. Geroago Beau de Rochas-ek gas-motorearen errendimendua erre behar zen gasa aurrez konprimatuta hobetzea pentsatu zuen. Otto alemanak 1877. urtean burutu zuen ideia hori pistoidun motorean.

1900. urteaz gero, pistoidun motoreak bi talde nagusitan banatu izan dira: lau aldiko eta bi aldiko motoretan. 1900. urte inguruan, lau aldiko motorearen ordez bi alditan dena egingo zuen motorea aurkitu zuten. Motore berri horretan gainera, ez zegoen banaketa-sistemarik; ez balbularik, ez malgukirik, ez espeka-ardatzik. Motore arinagoa, txikiagoa eta egiten errazagoa da.

Zurgapena eta hustuketa gainjarrita, birabarkiaren biraerdi bakoitzean jasotzen da indar eragilea bi aldiko motoreetan eta lau aldikotan bi biratan biraerdi batean bakarrik.

Errendimendu aldetik ordea, bi aldiko motoreak baditu bere desabantailak (bestela automobilek ez lituzkete lau aldiko motoreak izango). Batetik, pistoia behean dagoenean erretako gasek irteera-leihotik ez dira erabat joaten eta nahaste hotza datorren leihora ere sartzen da apur bat. Era berean nahaste hotzak ere badu zilindroa bete gabe zuzenean ihes-leihotik irteteko joera. Hori dela eta, motorearen kontsumoa igo egiten da eta botatako gasak poluitzaileagoak dira.

Gainera, termodinamikoki ikertzeko bi aldiko motoreak zailagoak dira. Erretako gasak eta erregai-nahaste hotzaren eboluzioa egoera zurrunbilotsuan simulatzea ezinezkoa da bi aldiko motoretan.

Lau aldiko motorean

,

lehen aldian sarrerako balbula zabalik dagoela pistoia jaitsi egiten da aire eta gasolinazko nahastea zilindro barrura zurgatuz. Pistoia gora datorrenean, bigarren aldian, balbula itxita dago eta nahastea konprimatu egiten da. Pistoia goi-goian dagoenean, txinparta ateratzen da bujian eta nahasteak eztanda egiten du. Presiaoren eraginez pistoia behera joaten da indar eginez (hirugarran aldi honetan bakarrik egiten du lana pistoiak). Gero pistoia gora datorrenean (laugarren aldia) ihes-balbula ireki egiten da eta erretako gasak kanpora ateratzen dira. Azkenean ihes-balbula itxi, sarrerako balbula ireki eta lau aldiko zikloa behin eta berriz errepikatzen da.
Bi aldiko motorean , zilindroak ez du balbularik. Beheko aldean aurrez aurre bi leiho ditu eta pistoia goian dagoenean bere gainazal zilindrikoak itxi egiten ditu bi leihoak. Bi leiho horien azpian hirugarrena dago karburadorera konektaturik eta pistoia goian dagoenean irekitzen da. Karterra goiko leiho batekin lotzen duen bidea ere badago.
Pistoia igotzen denean, aurrez aurreko bi leihoak itxi egiten dira eta erregai-nahastea konprimatu egiten da. Aldi berean, pistoiaren azpian (karterrean) depresioa sortzen da. Pistoia goi-goian dagoenean, beheko leihoa zabalik geratzen da eta karterrarekin komunikatzen da, hau erregai-nahastez berehala betetzen delarik. Eragiketa guzti hauek aldi bakarrean gertatzen dira. Pistoia goi-goian dagoela, bujiako txinpartaz nahastea lehertu egiten da eta pistoiak beheranzko indarra jasaten du. Pistoiaren gainazal zilindrikoak sarrerako leihoa itxi egiten du eta karterrean erregai-nahastea konprimatu egiten du. Pistoia ia barrenera iritsitakoan, aurrez aurreko bi leihoak libre agertzen dira eta erretako gasek batetik kanpo irteten duten bitartean, bestetik erregai-nahaste hotza sartzen da karterreko konpresioak bultzaturik. Bigarren aldi hau amaitutakoan, zikloa berriz hasten da.

Baina Ralph Sarich injineru australiarrak hobekuntza asko ezarri dizkio bi aldiko motoreari. Sarich jauna 1973. urtean eztanda-motore berezi bat asmatutakoa da. Pistoi zentral biragarri bat zuen, baina ez Wankel erakoa; orbita moduko bat osatzen zuena baizik. Orduan irabazitako sariaz eztanda-motoreak ikertzeko elkarte bat osatu zuen.

Lehenbizi bere motore “orbitala” lantzen hasi ziren, eta horren errendimendua hobetzearren injekzio zuzeneko sistema ikertu eta garatu zuten. Injekzio-sistema pneumatikoa da; itsasuntzietako diesel motore handien antzekoa. Aire konprimatua erreketa-ganbarara injektatzen da erregaia ihinztatuz. Bi fluidozko sistema da beraz; pintura-pistolaren antzera funtzionatzen duena.

Sarich-en taldeak garatutako injekzio pneumatikoak, bi helburu zituen: errendimendua hobetzea eta irteerako gas poluitzaileak murriztea.

Baina harrigarriena zera da: sistemak errendimendurik onenak bi aldiko motoretan lortzea. Izan ere potentzia irabazteaz gain kontsumoa asko murrizten bait du. Horregatik orain ikerketa guztiak bi aldiko motoretan egiten ari dira. Sarich jaunaren sisteman injekzio-kolektore batean behar diren organo guztiak bildu dira: tutuak, dosifikagailuak, elikadura, kontrol elektronikoa etab. Lehen saiakuntzatan aire-konpresore independentea erabili zuten, baina orain behar den presioa erreketa-ganbaratik zuzenean hartzen da zehatz kalibratutako sei zulori esker.

Erreketa-ganbaran behar den presioa ez da handia; bost bar ingurukoa baizik. Presio baxu horretan injekzioaren atzerapena (errendimendua hobetzeko beharrezkoa da) kontrolatzea errazagoa da eta erreketarako nahastea “geruzatuta” karga daiteke. Zilindroa betetzerakoan sortzen den zurrunbiloa aprobetxatzen da erregai-kontzentrazio desberdineko geruzak (estratu geologikoen antzeko zerbait) lortzeko. Erregaiz aberatsena den geruza bujiaren ondokoa da eta geruza pobreenak urrutien daudenak dira. Eztanda horrela egiten denean, hiru gazua hobetzen dira: motorearen errendimendua, kontsumoa eta irteerako gasen konposizioa.

Kaptore elektronikoz gobernatutako injekzioaz, bi aldiko motoretan nahaste hotza ihesbidetik irtetea eragotzi da. Baina bazeuden beste oztopo batzuk ere: biraketa-abiadura txikian momentu falta, “ralenti” ezegonkorra eta lubrifikatzaile-kontsumo handia adibidez.

Momentuaren arazoa hobetzeko Sarich-ek sekzio aldakorreko leihoak ipini ditu. Balbula biragarri bati esker une bakoitzean sekziorik egokiena lortzen da. Sarrerako bidean palatxo flotagarri batzuk zurgapenean ireki eta konpresioaurreko unean bildu egiten dira. Horrela momentua 90 Nm-tik 135 Nm-raino igo da 1000 eta 6000 b/min-ko abiadura bitartean. Lau aldiko motoretan baino emaitza hobea lortu da beraz. Era berean ihes leihoaren geometria aldakorrari esker “ralenti”a egonkortu egin da. Lubrifikatzaile-kontsumoari dagokionean, Sarich-en motorean erregaiak ez du karterrik ukitzen eta gasolinari ez zaio oliorik nahasten, bi aldiko motore normaletan bezala (gasolinaren olio horrek poluitzen ditu gero irteera-gasak). Lubrifikazioa aparteko ponpaz egiten da Sarich-en motorean, eta 2500 km eginda litro bat olio gastatzen da gutxi gorabehera.

Oro har motore honek oraingo automobilenek baino abantaila gehiago dute. Batetik poluziokontrako froga amerikar zorrotzenak oso erraz pasatu ditu eta horri esker ez du irteerako gasentzat katalisatzaile erreduzitzailerik behar. Beraz ihes-sistemaren erdia aurrezten da. Bestetik, motorearen potentzian alde handia dago. Sarich-en motoreak 1,2 litroko zilindradarekin 91 zaldiko potentzia ematen du eta 41 kilo pisatzen ditu. Oraingo lau aldiko edozein motorek berriz, 1,6 litroko zilindradaz 85 zaldiko potentzia lortzen du eta 128 kilo pisatzen ditu. Sarich-en motorean gainera bibrazioak txikiagoak dira, azelerazioak hobeak, kontsumoa %10 eta %20 txikiagoa, eta abar.

Oraingoz Ford eta General Motors probatzen ari dira bi aldiko motore berri hau eta hemendik urte batzuetara bera nagusi izatea ez da harrigarria izango.