Quasiturbine com patins

Apesar de sua maior complexidade, o motor quasiturbine com patins ainda tem projeto relativamente simples. A seguir são descritas suas peças.

A carcaça (estator), praticamente oval e conhecida como "rinque de patinação de Saint-Hilaire," constitui a cavidade na qual gira o rotor. A carcaça contém quatro janelas:

• uma janela onde a vela de ignição fica normalmente (a vela de ignição pode ser colocada na cobertura da carcaça - veja abaixo);
• uma janela que é fechada com um tampão removível;
• uma janela para a admissão de ar;
• uma janela para escapamento dos gases de combustão.

Cada lado da carcaça é fechado por duas tampas. As tampas têm três janelas próprias que permitem flexibilidade máxima pela forma em que o motor é configurado. Por exemplo, uma das janelas serve como admissão para um carburador convencional, ou para receber a conexão de injetor de gasolina ou diesel, enquanto uma outra pode servir como localização alternativa para a vela de ignição. Uma das três janelas é uma grande saída para os gases de escapamento.

Como as várias janelas serão usadas dependerá do engenheiro automobilístico, que pode optar ou por um motor de combustão interna, ou por um que proporcione a superelevada compressão exigida pela fotodetonação.

O rotor, composto por quatro lâminas, substitui os pistões de um motor de combustão interna típico. Cada lâmina tem uma ponta de enchimento e entalhes de tração para receber os braços de acoplamento. A extremidade de cada lâmina termina com um pivô. A função do pivô é unir uma lâmina com a seguinte, formando uma conexão entre a lâmina e os patins que se movimentam em balanço. Para cada lâmina existem quatro patins. Cada transportador é livre para girar em torno do mesmo pivô, de modo que ele permaneça em contato com a parede interna da carcaça o tempo todo.

Cada patim trabalha juntamente com duas rodas, o que significa oito rodas ao todo. As rodas possibilitam ao rotor rolar suavemente sobre o perfil da superfície da carcaça, sendo largas para reduzir a pressão no ponto de contato.

O motor quasiturbine não precisa de uma árvore central para operar mas é claro que um carro necessita uma árvore de saída que transfira a potência do motor para as rodas. A árvore de saída está conectada ao rotor por dois braços de acoplamento, que se encaixam nos entalhes de tração, e quatro braços de ligação.

Colocando todas as partes juntas, o motor acaba parecido com isso:

Foto cortesia quasiturbine.com Motor quasiturbine com patins

Observe que o motor quasiturbine não tem nenhuma das complicadas peças de um típico motor a pistão. Não tem virabrequim, nem válvulas, pistões, hastes, balancins ou comando de válvulas. Há pouco atrito porque as lâminas do rotor "viajam" sobre patins e rodas, significando que o óleo e o cárter são desnecessários.

Agora que já conhecemos os principais componentes de um quasiturbine com patins, vejamos como tudo funciona ao mesmo tempo. Esta animação ilustra o ciclo da combustão:

Foto cortesia quasiturbine.com

A primeira coisa a notar é como as lâminas do rotor, ao girarem, mudam o volume das câmaras. Primeiramente o volume aumenta, o que permite expansão da mistura ar-combustível. A seguir o volume diminui, comprimindo a mistura que passa a ocupar um menor volume.

Em seguida, deve-se reparar como um curso de combustão termina exatamente quando o próximo está prestes a ser iniciado. Mediante um pequeno canal ao longo da parede interna da carcaça, próximo da vela de ignição, uma pequena quantidade de gás quente flui de volta para a câmara de combustão vizinha prestes a entrar em combustão, no momento em que as vedações de cada patim passam sobre o canal. O resultado é combustão contínua, bem semelhante ao que ocorre em uma turbina a gás de avião!

O resultado de tudo isso para o motor quasiturbine é o aumento da eficiência e do desempenho. As quatro câmaras produzem dois circuitos consecutivos. O primeiro é usado para compressão e expansão durante a combustão. O segundo serve para expelir os gases e captar o ar. Em uma volta do rotor, são criados os quatro tempos do motor. Isso é oito vezes mais o que se consegue com um típico motor a pistão! Nem mesmo um motor Wankel, que produz três tempos-motor para cada revolução do rotor, pode competir com o desempenho de um quasiturbine.

Vantagens e desvantagens
Obviamente, o aumento de produção de potência do motor quasiturbine o faz superior aos motores de pistão e Wankel, mas ele já resolveu muitos dos problemas apresentados pelo Wankel. Por exemplo, os motores Wankel levam a uma combustão incompleta da mistura ar-combustível e os hidrocarbonetos remanescentes são liberados pelo escapamento. O motor quasiturbine supera esse problema com sua câmara de combustão 30% mais curta. Isso significa que a mistura ar-combustível no quasiturbine passa por uma compressão maior e por uma queima mais completa. Também significa que, com menor quantidade de combustível não-queimado, o quasiturbine consome bem menos combustível.

Outras vantagens significativas do quasiturbine incluem:

• vibração zero porque o motor tem balanceamento perfeito;
• aceleração mais rápida sem a necessidade de um volante;
• maior torque em baixas rotações;
• operação praticamente sem lubrificação;
• menor nível de ruído;
• completa flexibilidade para operar totalmente submerso ou em qualquer direção, até de cabeça para baixo;
• poucas partes móveis, portanto, menos desgaste e quebras.

Finalmente, o quasiturbine pode funcionar com diversos combustíveis, incluindo o metanol, gasolina, querosene, gás natural e diesel. Pode até mesmo se adaptar ao hidrogênio como fonte de combustível, o que o torna em solução de transição ideal para carros evoluindo de combustão tradicional para combustíveis alternativos.

Aplicações no mundo real

Foto cortesia quasiturbine.com

Considerando que o moderno motor de combustão interna foi inventado por Karl Benz em 1886 e que passaram por quase 120 anos de aperfeiçoamentos de projeto, o motor quasiturbine ainda se encontra na infância. O motor não é usado em aplicações no mundo real que testariam sua adequação como substituto do motor a pistão (ou, a propósito, do motor rotativo). Ele ainda se encontra na fase de protótipo - só foi visto até hoje durante demonstração num kart em 2004. O quasiturbine pode levar décadas até ser uma tecnologia de motor competitiva.

No futuro, entretanto, é provável que vejamos o quasiturbine sendo usado para outros fins que não apenas o carro. Como a área central do motor é mais volumosa e não exige árvore central, ele pode acomodar geradores, hélices e outros equipamentos de potência, tornando-o ideal para equipar motosserras, pára-quedas motorizados, carros de neve, compressores de ar, sistemas de propulsão de navios e usinas geradoras de energia elétrica.

Para mais informações sobre o motor quasiturbine e tópicos afins, confira os links da próxima página.