Rubrica: Automotive alternativo
Titolo o argomento: Peculiarità dell’architettura 2 tempi di Lotus Omnivore
Architettura
Il motore Lotus Omnivore si basa su un’architettura 2 tempi abbinata ad una camera di combustione a geometria variabile (sistema denominato VCR: Variable Compression Ratio) che può essere sollevata od abbassata, riducendo o aumentando il rapporto geometrico di compressione, a seconda delle condizioni di utilizzo del motore e del carburante che lo alimenta. Una moltitudine di test sono stati condotti su rapporti geometrici di compressione compresi tra 10:1 e 40:1 (in caso di necessità possono essere effettuate ulteriori variazioni). Modificare il rapporto geometrico di compressione permette di ottimizzare l’efficienza della combustione ed operare un controllo sul processo stesso di combustione massimizzando il range di autoaccensione. Il movimento della camera di combustione è controllato dall’EMS (Engine Managment System) e attuato da due alberi eccentrici. Una valvola di intrappolamento della carica, posta allo scarico, permette di variare in modo continuo l’apertura della luce di scarico e di dar luogo a fasature asimmetriche.
Valvola di intrappolamento
La valvola è azionata dal motore mediante un eccentrico ed un semplice sistema di leve, essa inoltre è controllata dall’EMS che apporta opportune correzioni al variare del regime di rotazione. La fasatura della valvola allo scarico è progettata in modo tale che l’apertura della luce di scarico sia pressoché massima quando l’eccentrico si trova al punto morto in posizione completamente sollevata (in questo istante il pistone ha quasi raggiunto il punto morto inferiore). Quando il cielo del pistone ha completamente scoperto la luce di scarico (il pistone ha quindi raggiunto il punto morto inferiore) e sta per iniziare la sua risalita, la fasatura permette alla valvola di scarico di rimanere aperta ancora alcuni istanti evitando restrizioni durante l’effetto blow down. Una volta che il pistone ha superato il punto morto inferiore ed inizia la sua risalita, la valvola si appresta a chiudersi ostruendo il passaggio alla carica fresca ed evitando quindi il noto e dispendioso travaso allo scarico classico del 2 tempi. A mano a mano che il pistone risale la valvola allo scarico continua la sua discesa sino a chiudersi completamente. Essendovi nel 2 tempi una fase utile ad ogni giro di manovella, il ciclo comincia nuovamente. La valvola di intrappolamento può essere utilizzata per migliorare l’intrappolamento della carica fresca, così come può essere adoperata per trattenere una parte dei gas combusti nel cilindro al fine di controllare l’auto-accensione o per ridurre l’emissione di NOx.
Accensione
La candela entra in funzione per l’avvio del motore a freddo o durante l’utilizzo con grandi carichi (e quindi ampie percentuali di apertura della farfalla, indicativamente maggiori o uguali all’80% c.a.), diversamente la combustione è ottenuta mediante accensione per compressione della carica omogenea (H.C.C.I.).
Fuel mix
A confronto con la benzina, i carburanti alcolici hanno un’elevata resistenza alla detonazione e permettono di massimizzare il rendimento termico solo in presenza di alti rapporti di compressione. E’ chiaro che un ordinario motore a combustione interna 4 tempi, con rapporto di compressione fisso, per poter bruciare più combustibili, deve giungere a compromessi sull’efficienza termica per evitare dannose detonazioni durante il funzionamento a benzina. Il sistema VCR (Variable Compression Ratio) di Lotus Omnivore permette di utilizzare diversi carburanti ottenendo sempre la massima efficienza termica senza bisogno di cambiare componenti all’interno del motore.
Iniezione
L’iniezione elettronica diretta completa e soddisfa egregiamente le necessità cui va incontro un simile motore. Lotus Omnivore utilizza il sistema di iniezione Orbital FlexDI il quale produce in modo ottimale la carica da bruciare indipendentemente dal tipo di combustibile adottato e favorisce l’efficienza della combustione anche all’avvio del motore a freddo. Il sistema di iniezione Orbital FlexDI è inoltre adatto per operare un controllo avanzato sull’accensione per compressione della carica omogenea (H.C.C.I.).
Struttura
Lotus Omnivore è costituito da una struttura monoblocco che rende cilindri e testata un unico corpo. Questa caratteristica evita l’utilizzo di una guarnizione della testa, aumenta la rigidezza dell’intero corpo motore, migliora l’affidabilità e la durata e ne riduce la massa (altro fattore che partecipa alla riduzione dei consumi).
Perchè 2 tempi?
Questo tipo di soluzione non è attualmente realizzabile su un motore 4 tempi (e quindi su un motore dotato di valvole a fungo) in modo affidabile ed economico; ciò significa che i tradizionali motori automobilistici non possono ancora essere ottimizzati per il funzionamento con differenti combustibili che necessitano di differenti condizioni all’interno della camera di combustione. La variabilità della posizione della camera di combustione è possibile grazie all’assenza delle valvole a fungo; questo motivo, assieme alla migliore resa durante i carichi parziali, ha privilegiato la scelta di una soluzione due tempi, piuttosto che quattro, per la realizzazione di Lotus Omnivore.
Continua…
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