Tag: motore ibrido

Pubblicato il

Lotus Range Extender: il motore ultracompatto destinato ai veicoli ibridi

Rubrica: Tecnologie utili ai mezzi elettrici ed ibridi, ma non solo…

Titolo o argomento: Il motore ultracompatto destinato alla ricarica rapida delle batterie

Lotus Range Extender (o più esattamente Lotus Fagor Ederlan Range Extender) è un motore a combustione interna ultracompatto, a basso costo, studiato allo scopo di aumentare l’autonomia delle citycar elettriche. Si tratta infatti di un motore che non è accoppiato, come normalmente accade tramite una trasmissione, alle ruote, bensì ad un generatore impiegato per la ricarica delle batterie di bordo. Batterie che ovviamente alimentano il motore elettrico. Lotus Range Extender occupa addirittura il 44% di spazio in meno rispetto al motore tre cilindri che equipaggia la Lotus Evora 414E Hybrid, inoltre pesa il 16% in meno, solo 45 kg. Tanto per rendere l’idea, l’altezza di questa unità propulsiva, è pari a 32,7 centimetri. Tutto lo spazio risparmiato nel vano motore va ovviamente a vantaggio dell’abitacolo e del bagagliaio. Si tratta di un motore 2 cilindri, 4 tempi, 2 valvole per cilindro, di soli 0,9 litri di cilindrata in grado di erogare 20 kW di potenza ed una coppia di 66Nm. L’arco di giri al quale esprime la massima efficienza è compreso tra i 1500 ed i 3500 giri al minuto. Come risulta ovvio osservare, questo motore non nasce per offrire prestazioni, bensì per assecondare al meglio le necessità di una marcia nel traffico urbano nella prospettiva della massima economia di esercizio.

Tra le particolarità di questo motore troviamo una distribuzione a due valvole per cilindro. Lotus spiega che questa scelta è stata fatta per ridurre i costi e la complessità del motore, inoltre, le due valvole per cilindro, sono una soluzione ottimale per l’erogazione del motore così come è stato concepito in quanto offrono una migliore rotondità ai regimi medio bassi. Molto interessante anche la soluzione che prevede i collettori di aspirazione e scarico integrati direttamente nella testata. Ciò permette di ottenere un ulteriore abbassamento dei costi di produzione nonché un importante contenimento del volume di ingombro del motore.

Il generatore è direttamente collegato all’albero motore e gestito, assieme al motore, da una specifica elettronica studiata da Lotus. Il motore Lotus Range Extender è curiosamente studiato per essere flessibile con i carburanti, può infatti essere alimentato sia con la normale benzina verde, sia con i carburanti rinnovabili ad alcool.

Varianti del motore

Il due cilindri Lotus Range Extender è disponibile anche in versione sovralimentata da 30 kW. Vi è inoltre la versione con cui confrontavamo dimensioni e peso all’inizio dell’articolo, ovvero il tre cilindri da 1,3 litri, sovralimentato che eroga 50 kW a 3500 giri al minuto e che pesa 58 kg. Quest’ultima versione è destinata alla Lotus Evora 414Evolution Hybrid. La variante aspirata di questo motore produce 35 kW e pesa 51 kg.

Lotus Range Extender

Image’s copyright: Lotus Cars
Pubblicato il

Tecnologie obsolete: Il futuro è ibrido

Rubrica: Tecnologie obsolete

Titolo o argomento: Il motore 4 tempi è oramai passato ma utile agli equilibri di mercato

Ricordate quando avere un impianto a gas per l’auto era possibile solo installando un kit aftermarket? Quanti anni sono passati prima che tali kit fossero messi a disposizione del cliente direttamente dalla casa madre? Tanti, tantissimi, oltre 20 anni credo. Perchè tanta resistenza lascio a voi il compito di “immaginarlo”. Finché un costruttore di auto (ma non solo) non si sente alle strette, non fa un cambiamento. Più le aziende sono grandi e più chi dà loro vita teme i cambiamenti.

Oggi ci troviamo di nuovo davanti ad uno scambio molto simile. Le case automobilistiche temono l’automotive elettrico, temono un nuovo cambiamento, temono che vada all’aria un intero sistema basato sul classico motore a scoppio 4 tempi.

Sia chiaro: io amo i motori (siano essi 4 tempi, 2 tempi, alternativi, rotativi, ibridi, ecc…), amo il loro rombo, amo le difficoltà di progettazione, l’ingegno che occorre per innovarli, per elaborarli, migliorarli, ottimizzarli, revisionarli, restaurarli, rettificarli, metterli a punto, manutentarli… sono soggetto al fascino dell’impressionante bagaglio di conoscenze necessario per fare un “buon” lavoro.

Nonostante tutto non posso non ammettere che il futuro è ibrido. Le case automobilistiche temono i motori elettrici e, giustamente, il grande disagio che comporterebbe per l’industria meccanica, l’abbandono totale del motore 4 tempi (il più diffuso al mondo) il quale è costituito da talmente tanti pezzi da richiedere il contributo di decine-centinaia di aziende per realizzarli. Con l’ovvia importante conseguenza che si offre il lavoro a milioni di persone in tutto il mondo.

Così, da un punto di vista strettamente razionale, dubito che vedremo diffondersi nei prossimi anni un numero importante di veicoli elettrici. Credo invece che si opterà definitivamente per l’ibrido: soluzione che mantiene in vita una quantità considerevole di aziende e lavoratori e che si completa tramite l’elettrico laddove i suoi vantaggi sono innegabili. Anche il petrolio non verrà abbandonato, costerà di più ma ne servirà molto meno. Quando percorreremo 100 km con 2 litri di benzina non mi sorprenderò di leggere sul cartellone del benzinaio un prezzo di oltre 3 euro/litro. Insomma, compreremo auto nuove per risparmiare ma la spesa per percorrere 100 km sarà circa la medesima di oggi seppur con un inquinamento nettamente inferiore. Avremo perciò speso il nostro denaro per una nuova auto non per i minori consumi come pensiamo oggi, bensì per un emissione in grammi di inquinanti per chilometro molto minore di quella attuale.

 esploso_motore_4_tempi_parti_componenti.jpg

Il motore 4 tempi appartiene ad una tecnologia ormai obsoleta ma il suo abbandono può avere gravi ripercussioni sui mercati mondiali.
Pubblicato il

Ibrido benzina diesel. La proposta dell’Ing. Steve Ciatti.

the-expert-on-the-salmon-ralph-dte.jpg

Rubrica: The expert on the salmon

Titolo o argomento: Proposte per motori ibridi benzina-diesel

Negli ultimi tempi abbiamo assistito ad un costante miglioramento dei consumi di carburante delle nostre autovetture. I due problemi principali legati ai consumi di carburante ovviamente sono da un lato l’elevato prezzo del combustibile (destinato ad aumentare) e dall’altro le emissioni inquinanti derivate dalla combustione. Grazie alle norme internazionali che pongono precisi limiti alle emissioni (le norme Euro), le case automibilistiche sono alla costante ricerca di innovazioni tecnologiche che permettano di ridurre il consumo di combustibile sacrificando il meno possibile le prestazioni della vettura.

Ing. Steve Ciatti – Argonne National Laboratory

Per gli acquirenti si è presentato molte volte il dilemma della scelta tra un performante motore a benzina o un risparmioso ed elastico motore diesel. Ma cosa si ottiene quando si incrocia un motore a benzina con uno diesel? Steve Ciatti, un Ingegnere Meccanico presso l’Argonne National Laboratory, ha qualcosa da dire in proposito. Ciatti crede che il risultato  di un tale incrocio sarebbe un “motore figlio” geneticamente superiore ai suoi genitori. Prendendo le caratteristiche genetiche migliori di entrambi i motori (per il diesel una buona efficienza, per il benzina basse emissioni di ossido di azoto e particolato) si potrebbe ottenere un ibrido considerato il Santo Graal della moderna progettazione di motori a combustibile liquido.

Esistono diversi modi per unire i due motori. Un esempio ne è la recente tecnologia ad accensione per compressione di carica omogenea (HCCI). Nel caso di Steve Ciatti però si sta adottando un approccio leggermente diverso tentando di utilizzare un combustibile con più basso numero di ottani (RON 80-85) rispetto alla tradizionale benzina disponibile (RON 95). Il vantaggio consiste in una benzina più facile da innescare, rispetto alla benzina attualmente in uso, ma non ancora al livello del carburante diesel. Utilizzando un motore diesel modificato (ovviamente privo di candele) l’alimentazione viene programmata in modo tale che gli iniettori spruzzino il combustibile due o tre volte prima che si verifichi l’accensione in prossimità del punto morto superiore. Le ripetute pre-iniezioni di carburante diffondono il carburante in modo più uniforme nella camera di combustione, riducendo le emissioni di particolato e di NOx rispetto ad un motore diesel tradizionale.

Il vantaggio di un basso numero di ottani del carburante è la sua facilità di raffinazione (interessante per le compagnie petrolifere) e la sua maggiore facilità di accensione in camera di scoppio. Il costo del carburante potrebbe essere quindi più basso della benzina normale (al netto delle accise) visto che si tratta di una raffinazione più grezza del petrolio.

Tuttavia vi è un rovescio della medaglia per questo motore ibrido benzina-diesel: un minore numero di ottani infatti favorisce il fenomeno della denotazione. Su questo aspetto si potrebbe sorvolare per l’appunto utilizzando struttura ed organi di un motore diesel*, in tal caso l’affidabilità non sarebbe compromessa.

Altro problema risulta essere una combustione meno generosa con conseguente calo del picco di potenza di circa il 25%. Questo potrebbe costringere il guidatore a ripetute ed abbondanti azioni sull’acceleratore con la conseguenza di un bilancio non del tutto favorevole. La curva di coppia invece rimarrebbe essenzialmente la stessa secondo l’Ing. Steve Ciatti.

Siamo pronti a scommettere che una larga fetta di automobilisti potrebbe anche decidere di sacrificare un po’ di potenza massima in cambio di una soluzione motore/carburante più risparmiosa.

Articolo scritto da:
Ing. Gestionale Davide Mazzanti.
 Leggi tutti gli articoli della rubrica “The Expert on the Salmon”  a cura dell’Ing. Davide Mazzanti

steve_ciatti_motore_ibrido.jpg

*Un motore diesel lavora essenzialmente per detonazione ed è progettato quindi con un  dimensionamento più generoso dei suoi organi (pistoni, bielle, albero motore, basamento) i quali sono chiamati a resistere a sollecitazioni ben più intense rispetto ad un motore a benzina.