Lotus Omnivore: dal downsizing al possibile upsizing

Rubrica: Automotive alternativo
Titolo o argomento: Downsizing e upsizing motoristico

Con il termine “downsizing motoristico” si esprime la tendenza dei progettisti a ridurre la cilindrata di un motore, in modo più o meno marcato, cercando di mantenerne invariate le prestazioni. Questa pratica ha riscosso successo per i motori con architettura a 4 tempi i quali, quando funzionano con carichi parziali (ossia durante la maggior parte del tempo d’utilizzo), soffrono di notevoli perdite legate anche alla presenza della farfalla, con conseguente calo del rendimento complessivo. La stessa cosa però non avviene nei motori 2 tempi. Gli ingegneri Lotus, infatti, fanno notare come il motore 2 tempi non soffra di significative perdite ai carichi parziali e come questa caratteristica sia molto favorevole all’uso automobilistico. Per questa fondamentale ragione il motore 2 tempi è libero di essere dimensionato in modo tale da ottimizzare i consumi per la marcia a carico parziale. Il downsizing in tal caso non è più una pratica essenziale ma, al contrario, vista la migliore efficienza ottenuta e le minori emissioni inquinanti prodotte ai carichi medio bassi da Lotus Omnivore, si pensa addirittura ad un approccio di “upsizing motoristico” con il fine di incrementare ulteriormente l’efficienza. Il lavoro futuro di Lotus si concentrerà su ulteriori analisi del funzionamento del motore Omnivore in particolar modo alimentandolo con benzina, etanolo e metanolo.

Se siete “smanettoni” e volete visionare e provare un’animazione interattiva del motore, cliccate sulla voce indicata più avanti e si aprirà una interessante applicazione in una nuova finestra (Attenzione! Il diritto d’autore dell’applicazione appartiene a Lotus Cars). Una volta premuto il tasto START e letta la nota introduttiva, potete premere OK e cliccare sul tasto d’accensione del motore. Il motore si avvia, ora potete impostare il carico (e quindi l’azione sull’acceleratore), la velocità del motore ed il tipo di alimentazione. Al lato sinistro delle voci “Trapping” e “VCR” è presente un semplice comando di zoom, cliccandovi sopra potete osservare agevolmente un primo piano del funzionamento della valvola di intrappolamento e della camera di combustione. Per vederle muovere entrambe agite sulla regolazione della velocità e del carico del motore. Operando delle variazioni di carico potrete osservare quando la candela entra in funzione e quando si disattiva. Infine, spegnendo il motore, avrete modo di operare variazioni manuali della valvola di intrappolamento e del rapporto geometrico di compressione, inoltre potrete muovere lentamente il motore.

Animazione interattiva Lotus Omnivore

Attenzione! Il diritto d’autore dell’applicazione appartiene a Lotus cars.

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Lotus Omnivore - Immagine del prototipo

Immagine del prototipo Lotus Omnivore. Si nota la costruzione semplificata per fini di ricerca.
Image’s copyright: Lotus cars

Lotus Omnivore: il ritorno prepotente del 2tempi

Rubrica: Automotive alternativo
Titolo o argomento: Lotus Omnivore

Avevano dato per finito il motore 2 tempi, avevano persino affermato che il passaggio al 4 tempi nelle competizioni motociclistiche era motivato dalla necessità di ridurre i costi (???), asserivano che si era raggiunto il massimo sviluppo e che si trattava di una soluzione altamente inquinante (errata la prima affermazione, vera la seconda solo per i motori 2 tempi privi di iniezione elettronica diretta), ma qualcuno, saggiamente, ci ha creduto ed ha portato avanti la propria ricerca. Nomi come Athena, KTM e, a sorpresa, la prestigiosa casa automobilistica Lotus, hanno continuato la ricerca consci degli indiscussi vantaggi che questa soluzione può offrire per diverse applicazioni. La Lotus, in particolar modo, ha puntato sulla possibilità di ottenere particolari disegni e conformazioni delle camere di combustione le quali, essendo prive di valvole, offrono grande libertà ai progettisti.

Lotus Omnivore è un innovativo motore “due tempi onnivoro” a iniezione diretta, carica omogenea e accensione per compressione (H.C.C.I. – Homogeneous Charge Compression Ignition). Esso può essere alimentato a benzina, gasolio o con carburanti alcolici quali l’etanolo. Questa particolare caratteristica è resa possibile dall’adozione di una sofisticata camera di combustione a geometria variabile. Tale camera può essere sollevata o abbassata da un apposito azionamento elettromeccanico. La chiusura stagna della camera di combustione è assicurata da appositi elementi di tenuta, posti sul corpo semovibile, molto simili a quelli dei pistoni. Lotus Omnivore offre una riduzione dei consumi del 10% rispetto ai più moderni motori a iniezione diretta a carica stratificata. Le ricerche effettuate su questo motore lasciano adito al pensiero di un possibile cambio di paradigma circa le cilindrate ottimali da impiegare per ottenere la migliore economia di marcia. Pare infatti che con Lotus Omnivore si ottenga un risparmio di carburante incrementando la cilindrata (upsizing motoristico); ovviamente vi sarà un limite, sorpassato il quale, i consumi torneranno ad aumentare.

La prima fase di sperimentazione della camera di combustione a geometria variabile di Lotus Omnivore è stata completata con successo utilizzando normale benzina. Oltre agli interessanti risultati circa il ridotto consumo di carburante, si è potuto osservare come la formazione di una carica omogenea permetta l’accensione della miscela comburente-combustibile per compressione, quindi senza l’ausilio della candela, per carichi estremamente leggeri ma lungo un campo operativo del motore piuttosto esteso (anche durante un avvio a freddo). La ricerca ha puntato principalmente sull’utilizzo del motore in basso e con carichi variabili, ovvero simulando la tipica situazione del ciclo urbano. A 2000 giri al minuto e fino a circa 2,7 bar di pressione media indicata effettiva, il consumo specifico di carburante è risultato essere inferiore del 10% rispetto ai più moderni motori a iniezione diretta a carica stratificata ed autoconfinamento dello spray. Le emissioni riscontrate hanno offerto un interessante valore di 20 ppm di ossidi di azoto (a meno di 2,3 bar di carico) e valori equivalenti ai migliori propulsori quattro tempi di emissioni di idrocarburi incombusti e monossido di carbonio.

Tali test sono il preludio dello sviluppo di nuovi motori onnivori, con rapporto di compressione variabile in modo continuo, multi-cilindro, più efficienti, destinati prevalentemente alle vetture di segmento C e D. I benefici si traducono nel basso costo di realizzazione, nel minore ingombro che potrà sicuramente lasciar spazio a soluzioni ibride, nel risparmio di carburante, nella conseguente riduzione delle emissioni inquinanti e nello stimolo ad utilizzare in modo efficiente combustibili alternativi.

Continua…

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Lotus Omnivore - Schema motore

Schema motore Lotus Omnivore
Image’s copyright: Lotus cars