Lotus - Omnivore Engine Concept

[Iceman91]

Lotus Engineering è la divisione di Lotus Cars che si occupa di scovare nuove soluzioni alla mobilità sostenibile e nel rispetto dell’ambiente. Al Salone di Ginevra il braccio ambientalista del brand britannico presenta un nuovo e innovativo propulsore ad elevata efficienza, ultimo risultato del programma Omnivore annunciato la scorsa estate e studiato per possibili impieghi futuri e alimentato con carburanti alternativi, oltre alla tradizionale benzina. Omnivore è un programma di ricerca iniziato da Lotus nell’ambito dello studio dei processi di combustione di un motore che utilizza miscele di carburanti a base di alcool e benzina e nei cui esiti non si può dimenticare la concept Lotus Exige 270E Tri-fuel, presentata al Salone di Ginevra del 2008. Questo programma di ricerca, secondo Lotus, è fondamentale per passare dall’utilizzo dei carburanti di oggi a quelli del futuro.

Si tratta di una unità monocilindrica a due tempi realizzata in una struttura monoblocco: è stato eliminato, infatti, il coperchio della testata portando così maggiore affidabilità e riduzione di peso. Questa configurazione è stata facilitata dalla mancanza delle classiche valvole a fungo del sistema di distribuzione. Questo propulsore, infatti, dispone di una differente tipologia di valvola di scarico che consente timing asimmetrici del flusso di scarico e, di conseguenze, fasature variabili dei momenti di apertura della valvola stessa.

Grazie, inoltre, alla presenza di un disco sulla parte superiore della camera di scoppio, questo motore funziona con diversi valori di rapporto di compressione. A seconda del carico richiesto, questo disco si muove verso l’alto o verso il basso modificando la compressione geometrica. L’alimentazione avviene mediante il sistema di iniezione Orbital FlexDI™, che produce il giusto mix di miscela aria-benzina anche in presenza di differenti tipologie di carburante utilizzato.

Mike Kimberley, Amministratore Delegato di Group Lotus ha espresso soddisfazione per questo risultato affermando che in tutto il settore automotive le aziende stanno facendo del loro meglio per fare fronte ai loro obblighi ambientali per migliorare l’efficienza dei motori riducendo consumi ed emissioni. Lotus si impone come leader industriale attraverso l’analisi degli aspetti legati all’utilizzo dei carburanti del futuro. Secondo Kimberley, i carburanti a base di alcool hanno un grande potenziale nell’ambito della riduzione dell’anidride carbonica fino a zero e, di conseguenza, dovranno diventare di uso comune nell’ambito dei trasporti terrestri.

Fonte: omniauto.it

[simonepietro]

non sarà il solo propulsore a rapporto di compressione variabile . Sarà presente su una 407 un 1.5 VCRi a 4 cilindri, non riesco a capire se sarà sotto l'egida ufficiale PSA oppure della società francese MCE-5.La sua architettura è sicuramente più tradizionale do quello lotus e inoltre segue un altra strada rispetto ai prototipi saab e mercedes per variare il rapporto di compressione , il basamento e il corpo cilindri non sono mobili

Impressionanti i numeri della versione indiretta, la diretta il prossimo anno, oltre 220 cv e 420 Nm di coppia a 1500 giri, il rapporto di compressione può variare da 7:1 a 20 :1.

Modificato 26 Febbraio 2009 da simonepietro

[Structure]

Questo motore Lotus mi ha fatto tornare in mente la mia curiosità sui motori a due tempi iniezione diretta (http://www.autopareri.com/forum/meccanica-ed-innovazioni-tecniche/31676-motore-2-tempi-iniezione-diretta-possibile.html). Magari qualcuno riesce davvero a fare un motore del genere alla fine...

[alfredobevilacqua]

In tema di motori a compressione variabile,

Compressione variabile, chiave del futuro? - Motori.it

La necessità di ridurre i consumi energetici e le emissioni di anidride carbonica, sta portando i costruttori di automobili verso soluzioni innovative, votate all'incremento dell'efficienza dei propulsori odierni, che oggi si attesta su valori del 20-30%. Effettuare la scelta giusta, scegliendo una tecnologia che risulti industrializzabile in poco tempo ed a prezzi ragionevoli, risulterà fondamentale per la definizione dei futuri equilibri tra i grandi produttori di propulsori.

In questa ottica, al Salone di Ginevra sono state presentate due soluzioni che puntano alla realizzazione di motori con rapporto di compressione variabile, sviluppate da Lotus e MCE-5 Development.

Il rapporto di compressione si calcola dividendo il volume del cilindro quando il pistone è nel punto più basso (PMI), con il volume del cilindro quando il pistone è al punto più alto (PMS). Un valore tipico per un motore a benzina è intorno al 10:1, ovvero il volume del cilindro quando il pistone è al PMI è 10 volte più grande del volume quando il pistone è al PMS.

Un motore con un rapporto di compressione elevato si contraddistingue per una maggiore efficienza di funzionamento, dovuta alla maggiore pressione e temperatura a cui viene portata la miscela durante la fase di compressione, prima di essere bruciata. La scelta di sviluppare motori con rapporto di compressione variabile, nasce dall'esigenza di massimizzare tale rapporto in base alle condizioni di funzionamento, migliorando l'efficienza di combustione con conseguente riduzione di consumied emissioni.

Per i propulsori ad accensione comandata, i valori di pressione e temperatura a cui viene portata la miscela devono rientrare all'interno di valori critici, oltre i quali nascono fenomeni di detonazione, noti come "battito in testa". Tali valori a valle della fase di compressione, saranno tanto maggiori quanto maggiori erano i loro valori iniziali che in linea generale non sono noti. Inoltre i valori critici dipendono dal tipo di carburante utilizzato ed in particolare dal suo potere anti-detonante.

Con questa premessa si intuisce che i motori a doppia alimentazione, del tipo benzina-metano o benzina-etanolo, non possano essere ottimizzati per entrambe le modalità di funzionamento. In particolare, sia il metano che l'etanolo possono raggiungere pressioni più elevate della benzina senza generare detonazione e quindi battito in testa.

Allo stesso tempo, i valori iniziali di pressione e temperatura della miscela dipendono dalle condizioni operative del motore. Con l'acceleratore poco premuto, l'aria giunge al motore con un valore di pressione basso per l'ostruzione creata dalla valvola a farfalla. Ne segue la possibilità di usare un rapporto di compressione elevato, che però potrebbe creare problemi quando la valvola a farfalla è completamente aperta e non crea più alcuna ostruzione al passaggio dell'aria.

Il discorso si enfatizza con i motori turbo, dove ai bassi regimi la turbina è praticamente ferma e il motore si comporta come un aspirato, ma quando la turbina entra in funzione la pressione dell'aria cresce esponenzialmente. In queste condizioni il salto tra il valore minimo e massimo della pressione è notevole, ciò richiede un rapporto di compressione molto basso con una notevole penalizzazione del funzionamento a giri ridotti

Questi esempi mettono il luce le notevoli potenzialità dei motori con rapporto di compressione variabile e giustificano il notevole interesse verso questo tipo di soluzioni.

Lotus Omnivore

L'"onnivoro" di Lotus è nato con l'intento di sfruttare al meglio i biocarburanti. L'obiettivo dei tecnici inglesi è quello di sviluppare un motore capace di funzionare con miscele di benzina e biocarburante in qualsiasi percentuale e quindi con potere detonante variabile.

In Lotus utilizzano un "disco mobile" posto nella zona alta della camera di combustione con il quale cambiano i volumi in gioco e quindi il rapporto di compressione, da 8:1 a 40:1. Ottenendo un'efficienza elevata con un impatto positivo su emissioni e consumi.

MCE-5 VCR-i

In MCE-5 la scelta di sviluppare un motore con rapporto di compressione variabile segue un'idea diversa: l'ottimizzazione del funzionamento di un piccolo motore turbo. Si tratta di un'unità da 1.5 litri equipaggiata con turbo a doppio stadio, capace di erogare 220 CV e 420 Nm a soli 1500 giri/min, che saliranno a 270 CV e 470 Nm nella versione con iniezione diretta.

Al lato delle camere di combustione è però presente un alloggiamento per un gruppo mobile, chiamato "control jack" che scorrendo verso l'alto o il basso aziona un sistema a cremagliera che sposta il punto morto inferiore (punto più basso raggiunto dal pistone), modificando il volume della camera di combustione, e quindi il rapporto di compressione, in soli 100 millisecondi.

Per comprendere le potenzialità di questo sistema si deve guardare al valore di coppia erogato ed al suo regime, per quanto detto in precedenza i motori turbo tipicamente presentano un rapporto di compressione basso per via della forte differenza di pressione dovuta al turbo. Questa scelta penalizza il valore di coppia massima ed il regime a cui viene ottenuta.

Nello specifico, gli oltre 400 Nm del motore proposto da MCE-5 rappresentano un valore elevatissimo e difficile da ottenere senza incorrere in detonazioni quando il motore lavora a pieno carico. Per fare un confronto, un moderno benzina con turbocompressore come il 1.4 T-JET di Fiat ne eroga poco più della metà.

L'elevata efficienza ai bassi regimi è testimoniata anche dai consumi nel ciclo di omologazione europeo, poco meno di 15 km/l per un motore che a 1500 giri scarica la coppia di un V8 aspirato è bel traguardo.

L'idea di sviluppare motori con rapporto di compressione variabile non è certo nuova, ma attualmente non ne sono disponibili in commercio per la scarsa affidabilità ed i costi elevati delle soluzioni proposte in passato.

Anche le tecnologie presentate da Lotus e MCE-5 non sono ancora pronte per essere immesse sul mercato e richiederanno ancora alcuni anni prima di trovare posto nelle nostre auto.

Lotus Omnivore, motore "onnivoro" - Motori.it

La necessità di aumentare l'efficienza dei motori sta spingendo i costruttori di automobili verso soluzioni inedite ed innovative. Lotus Engineering propone Omnivore, un motore due tempi con rapporto di compressione variabile ed iniezione diretta.

In Lotus credono che il futuro della mobilità passi per i biocarburanti, da qui l'idea di sviluppare un motore che possa funzionare sia a benzina, sia con un biocarburante o con una qualsiasi miscela tra i due. Oggi già esistono motori che possono fare ciò, ma pagano una messa a punto che non è ottimale né per la benzina, né per i biocarburanti.

La differenza principale tra la benzina ed i biocarburanti come l'etanolo, è nel maggiore potere anti-detonante di quest'ultimi, ovvero nella capacità del combustibile di resistere a fenomeni di autocombustione in presenza di elevati valori di pressione e temperatura. Maggiore è il potere anti-detonante, maggiore è il rapporto di compressione a cui si può lavorare ed essendo questo rapporto tipicamente fisso, un motore per lavorare con più combustibili deve scendere a compromessi nella messa a punto.

Un due tempi che "beve" tutto

Per questo motivo, in Lotus hanno sviluppato un motore che può variare il rapporto di compressione ed adattarsi a tutti i tipi di combustibile, da qui il nome Omnivore, la cui traduzione è appunto "onnivoro". Occorre puntualizzare, prima di analizzarne le caratteristiche, che il rapporto di compressione è dato dal rapporto tra il volume della camera di combustione quando il pistone si trova nel punto più basso (PMI), con il volume che si ottiene quando il pistone è nel punto più alto (PMS). Maggiore è il rapporto di compressione, maggiore sarà la pressione in cui si troverà la miscela prima che la candela scocchi la scintilla che innesca il movimento.

I motori comuni hanno un rapporto di compressione fisso, perché questo è inevitabilmente legato alla geometria della testata e del pistone: in Lotus, invece, hanno utilizzato un "disco mobile" posto nella zona alta della camera di combustione con il quale cambiano i volumi in gioco e quindi il rapporto di compressione.

Evitare la detonazione

In linea generale, una forte compressione garantisce una maggiore efficienza della combustione, ma espone il motore alla detonazione. In pratica, a seguito della scintilla, parte un fronte di fiamma che propagandosi comprime ed incendia il resto della miscela. Può accadere però che parte della miscela bruci prima di essere raggiunta dal fronte di fiamma, ciò avviene se le condizioni di pressione e temperatura sono critiche.

A questo punto in camera di combustione avviene una vera e propria esplosione dovuta allo scontro tra i due fronti, ciò da luogo ad un rumore metallico, noto come "battito in testa". Un rapporto di compressione elevato, può quindi portare la temperatura e la pressione in condizioni critiche, tali da innescare questo fenomeno negativo che come conseguenza estrema può avere anche delle rotture.

La possibilità di variare il rapporto di compressione adeguandolo al carburante disponibile, invece, garantisce al motore sempre la massima efficienza di combustione, che si traduce in una riduzione di consumi ed emissioni.

Le caratteristiche peculiari di questo motore non si fermano al rapporto di compressione variabile: il funzionamento su due tempi, la realizzazione di un unico blocco che comprende basamento e testata, eliminando così la guarnizione, l'iniezione diretta e una valvola che varia la fasatura agendo sulla luce di scarico, rendono questo motore unico ed estremamente interessante.

Modificato 9 Marzo 2009 da alfredobevilacqua

[Regazzoni]

Ti saremmo grati se riportassi direttamente gli articoli o almeno la parte più interessante degli articoli che hai linkato.

Grazie.

[jeby]

comunque anche l'anno scorso a ginevra c'erano vari motori a compressione variabile, ad esempio il diesotto e una roba simile all'MCE.. forse proprio quello, era nello stesso mini padiglione della fiscker.

[_hainz]

comunque anche l'anno scorso a ginevra c'erano vari motori a compressione variabile, ad esempio il diesotto e una roba simile all'MCE.. forse proprio quello, era nello stesso mini padiglione della fiscker.

[Regazzoni]

Il diesotto è un motore a benzina che lavora come un diesel.

Ricordo che Saab aveva sviluppato anni addietro un sistema che variava la cilindrata modificando la corsa (e quindi anche il rapporto di compressione), però non se ne fece nulla...

[jeby]

Il diesotto è un motore a benzina che lavora come un diesel.

Ricordo che Saab aveva sviluppato anni addietro un sistema che variava la cilindrata modificando la corsa (e quindi anche il rapporto di compressione), però non se ne fece nulla...

[_hainz]

La corsa o il volume della camera al PMS?

Mi ricordo che il blocco cilindri-testata ruotava rispetto al basamento tramite un leveraggio. Ed ero convinto cambiasse il rapporto di compressione variando il volume minimo della camera di combustione.