Come ti combatto il caro-petrolio

[Guest frallog]

Qualche idea buttata li' alla rinfusa.

Programma per combattere il caro petrolio:

1) Benzina con additivi.

2) Motori meno potenti.

3) Vetture piu' leggere.

4) Cinque valvole per cilindro.

5) Sistemi stop & go meccanici.

(1) Benzina con additivi.

E' univeralmente noto che la benzina potrebbe essere addizionata di un buon 7% di acqua (magari satura in cloruro di sodio, cioe' acqua di mare distillata) e la potenza del motore calerebbe solo di un 3-4% con indubbi vantaggi sui consumi (naturalmente gli iniettori dovrebbero essere adattati allo scopo). Un altro 8% potrebbe essere ottenuto da una miscela di alcool diciamo 30% e metano lavorato in modo da ottenere un combustibile. Questa miscela di per se' avrebbe un limite di infiammabilita' bassissimo ma miscelata alla benzina potrebbe raggiungere un limite di infiammabilita' accettabile. A parita' di potenza diciamo che abbiamo levato un buon 10% del combustibile.

(2) Motori meno potenti.

L'industria dovrebbe essere spronata a fare motori modulari e meno potenti. In citta' ad esempio bastano sicuramente 40Kw, mentre in autostrada potremmo arrivare mediamente a 50Kw. Come fare? Semplice bisogna sviluppare motori modulari, ad esempio 6 cilindri dei quali due cilindri sono escludibili. Perche' l'industria non si decide? Con una potenza di 40 Kw guadagneremmo il 33% rispetto ad un motore attuale della potenza media di ben 60Kw. Con un risparmio netto sui consumi diciamo del 15%.

(3) Vetture piu' leggere.

Ed eccoci arrivati ad un capitolo importante. Io sono dell'idea che per la maggior parte delle persone lo spostamento in citta' non ha bisogno di tutte le qualita' che oggi ci offrono gli attuali telai. Allora ricordate le scarpe Adidas da competizione? si inserivano delle piccole barrette nella suola a seconda della rigidita' che si voleva ottenere. Allora si potrebbe studiare un meccanismo sotto il pianale in cui inserire le barre solo quando si richiede al pianale una certa rigidita' (cioe' quando si deve viaggiare). Lo so e' un po' fantascientifico, ma il peso diminuirebbe di un centinaio di chili secondo me. Un'altro centinaio di chili lo si lima usando massivamente l'alluminio che e' il materiale delle auto del futuro. Cosi' si scende dagli attuali 1000 Kg medi ad 800Kg (in condizioni cittadine). Un risparmio del 20% in peso, che porta ad un risparmio sui consumi diciamo del 7%. Anche l'inizio dell'impiego dei materiali nanostrutturati (Per il futuro futuro pero') potrebbe fare la sua parte in questo, garantendo una ulteriore riduzione dei pesi.

Cosi' abbiamo un risparmio composto del 10%+15%+7%. Ma si va oltre.

(4) Cinque valvole per cilindro

Bisogna studiare le cinque valvole per cilindro. La tecnologia e' da Ferrari (che effetivamente ce l'ha), ma si deve poter fare. Naturalmente lo stacco di frizione deve essere aiutato da un opportuno meccanismo elettronico che innalzi i giri al punto giusto, in questo modo le 5 valvole non danno fastidio in citta'. Il risparmio e' quantificabile nell'ordine del 5% rispetto ai 4 Valvole per cilindro ed intorno al 10% rispetto ai 2 valvole per cilindro. diciamo mediamente siamo intorno al 7%.

(5) Sistema di stop & go evoluto.

Un sistema che a fermo naturalmente spenga il motore e che lo riavvii in partenza. Avvia pero' un numero di cilindri pari alla potenza richiesta al pedale dell'acceleratore, per un minimo di tre. A questo si aggiunge una fasatura variabile. Si ottiene cosi' un risparmio pari al 15% in citta'.

Cosi' abbiamo un risparmio composto del 10%+15%+7%+7%+15%. Diciamo che occhio e croce fa un buon 40%. E magicamente avremmo vetture che fanno i 30Km/lt-35Km/lt. Ed il caro petrolio ci farebbe molta meno paura. Sta poi all'industria abbattere il costo di soluzioni cosi' spinte.

Opinioni in merito sono gradite.

Regards,

Francesco

[Gas Panic!]

Caro Franceso le tue idee sono ottime ed è dalle idee così che nascono nuovi sistemi o macchinari.

Tutto questo quanto lo pagheremo, già adesso la popolazione fà fatica ad arrivare a fine mese, perchè sai anche tu che le tecnologie/ricerche hanno un prezzo non irrilevante. Sarà disposta ad accettarla?

Comunque io sono dell'idea che possiamo anzi dobbiamo imboccare una strada che possa portarci un miglioramento proprio come hai scritto tu.

[Omphalos]

Frallog, i tuoi messaggi sono sempre molto interessanti perché originali e circonstanziati

Passo a commentare le tue ipotesi:

1- L'uso di miscele particolari potrebbe andare bene sia in linea di principio, sia nell'utilizzo reale ma i costi di produzione (in primis gli impianti) possono essere una scusa per aumentare comunque il prezzo;

2- Ottima idea, già applicabile; le Case propongono già motori umani, sta alla gente con un minimo di interesse acquistarli;

3- Il peso potrebbe essere abbassato usando l'alluminio, cosa che già si fa, ricorrendo a un uso più estensivo in modo da abbattere i costi; penso che l'industria si stia attrezzando per questo;

4- Anche l'Audi fa alcuni motori a 5 valvole; personalmente non sono in grado di valutare la faccenda ma se permettono un risparmio ben vengano;

5- Anche questa è una buona soluzione; pro e contro li lascio a chi è esperto di motori;

Aggiungerei poi un maggiore uso di metano e GPL, che molto possono fare, e per fortuna alcune Case stanno proponendo con maggior convinzione il loro uso.

Infine, per combattere il caro-petrolio, potrei aggiungere l'uso della testa, per capire quando serve usare l'auto e quando si può fare una sana passeggiata a piedi o in bicicletta (sia in città dove ci sono quelli che girano come trottole per trovare parcheggio, ma anche nei paeselli senza molto traffico, dove la gente per andare a comperare il pane prende l'auto e fa 500 metri)

Ciao

[Artemis]

Le 5 valvole sono state studiate per anni, e non si sono rivelate altro che un immensa porcheria.

Le Formula1 le hanno abbandonate da anni e ora hanno fatto altrettanto in Ferrari, perchè la F430 di valvole ne ha 4.

Tra gli attriti, le complicazioni cinematiche, la maggior dispersione termica della camera che ha forma più complessa, l'enorme difficoltà nel creare turbolenze che mescolino bene la miscela, contribuiscono non sono ad annullare il vantaggio teorico, ma anche a risultare molto più sventaggiose delle 4 valvole in parecchi transitori, soprattutto dal punto di vista che compete questo messaggio, ovvero quello dei consumi.

Te ne sparo io una: valvole sagomate di forma complessa. adeguatamente dimensionate sono possibili, anche se molto costose, e permettono non solo di ottimizzare la portata d'aria, ma anche di pilotare le turbolenze in modo direttamente dipendente dalla forma.

A questo associato un meccanismo di alzata e fasatura ed anticipo costantemente variato, funzionante senza assi a camme.

il CRF ci sta ormai lavorando da un po', e l'obiettivo è quello di mantenere costantemente il motore fasato per avere la coppia massima (ovvero il punto di consumo specifico inferiore) nello stesso punto in cui il motore si trova, per tutto l'arco di giri.

Il sistema permette di avvicinare tantissimo il rendimento del ciclo reale a quello del ciclo Otto teorico, con un risparmio superiore al 35% rispetto ad un analogo motore tradizionale.

Un altro sistema sarebbe agire sull'albero motore, in modo da dargli forma e funzione per rimanere momentaneamente fermo ai punti morti superiore ed inferiore, per motivi termodinamici che puoi ben intuire.

Anche qui il vantaggio sarebbe qualitativamente notevole.

Purtroppo è una strutura cinematicamente complessa, e quindi c'è da conteggiare accuratamente le perdite, perchè potrebbe risultare peggiore della versione tradizionale, come si è dimostrato per le 5 valvole.

un altro ancora è quello di spostare tutti i servizi alimentati a cinghia sottoforma di dispositivi elettrici, lasciando al motore solo l'alternatore.

Il problema di bilancio energetico sarebbe facilmente risolvibile investendo un po' sull'alternatore. Quelli automobilistici, infatti, hanno un rendimento molto basso, poco superiore al 30%, mentre quelli per centrali elettriche rendono più del 99%.

Il margine di sviluppo c'è, e con niente di innovativo, si tratta solo di buttarci qualche soldo, studiando alternatori magari un po' più ingombanti ma dal maggiore rendimento.

Si passerebbe dall'assorbire quelli ora sono circa 8Kw a circa 1Kw assorbito dall'alternatore.

Ed il vantaggio mi pare evidente.

Per quanto riguarda le azioni sul telaio, la modularità del pianale, che mi pare onestamente improponibile, non solo perchè aggiungere e togliere significa cambiare tutto, dalle risonanze vibrazionali alla risposta geometrica delle sospensioni.

Ci si espone a guasti degli organi sospensivi ed a vere e proprie rotture fisiche della rimanente scocca per motivi vibrazionali.

Non da ultimo, la rigidità non si aumenta con delle barre così come il pianale non scarica tutte le sollecitazioni.

E, quel che peggio, è del tutto falsa è questione rigidità=peso.

E' unicamente una questione di assorbimento degli urti. se ce ne fregassimo sarebbero capaci tutti di fare scocche rigidissime ed al contempo leggerissime, così come, guardacaso, accadeva una volta.

Chiaramente ci sono altre soluzioni: ad esempio la scocca a traliccio è potenzialmente più rigida e, a parità di parametri, molto più leggera.

Ha un problemino, ovvero che è fondamentalmente irriparabile.

Se si tocca la scocca in un incidente, l'assetto non tornerà a posto neanche a lanciare la macchina giù da una scarpata.

E' una questione di scelte.

Io credo che le strade per il telaio siano essenzialmente 2.

La prima è quella della ricerca sulla struttura dei materiali, che non devono essere necessariamente alluminio, ma con leghe metalliche molto drogate, a base di magnesio, si potrebbero ottenere ottimi risultati.

Il carbonio è da escludersi, essenzialmente per un motivo di frantumazione, e di elasticità totalmente inesistente, che ne rende inadatto l'uso per auto da strada.

La seconda è la riduzione delle potenze assorbite dall'avanzamento. che, tradotto, significa aerodinamica e gomme.

Lo studio di mescole che offrano poca resistenza al rotolamento e di sospensioni in grado di posizionare, nella marcia rettilinea, le gomme in modo che limitino al massimo il contatto con il terreno sono soluzioni che possono offrire grandi vantaggi, non solo nel consumo di carburante fine a se stesso, ma anche nei consumi collaterali, come gomme e freni, che hanno spesso un impatto ambientale assolutamente non trascurabile.

Da ultimo permettimi un paio di rispettose critiche riguardo alle tue idee di modularità interna del motore.

I cilindri non si possono attivare e disattivare a piacere, e soprattutto non lo si può fare nei transitori.

Lo fa mercedes, nei motori enormi, in marcia autostradale e con una logica associata al cruise control. ergo, a velocità costante.

Attivare e disattivare a piacere i cilindri a seconda dell'uso che se ne vorrebbe fare creerebbe scompensi termici enormi, ed il superamento di questo potrebbe avvenire solo attraverso una riprogettazione dei monoblocchi, che sarebbero molto più pesanti, annullando il vantaggio.

Cosidera che un cilindro, poi, quando non partecipa alla coppia all'albero motore, si trasforma da generatore ad utilizzatore, e come tale assorbe potenza.

a marcia costante assorbe poca meno potenza di quanta ne genererebbe, e quindi il vantaggio ci può stare, ma questo assorbimento cresce, quando sul pistone agiscono accelerazioni del primo ordine, ovvero quando viene variata la velocità angolare dell'albero motore.

Praticamente in casi come all'accensione o in accelerazione.

Accendendo 3 cilindri anzichè 4 ed accelerando con questi, rischiresti di assorbire più potenza di quanta ne produrrebbe lo stesso cilindro in funzione, con ovvii svantaggi.

Una soluzione potrebbe essere quella ibrida, come sulla Prius.

il motore si spegne da fermo. poi, visto che il più grosso svantaggio dello stop and go è quello della poca reattività dell'accensione, al riaccelerare l'auto viene subito mossa da un motore elettrico, mentre quello termico si accende con calma, ed in condizioni di carico motore nullo, quindi consumando molto meno.

Solo allora il motore termico più venir portato al giusto regime d attaccato al posto di quello elettrico.

Faccio notare che non si avrebbero i tipici svantaggi di peso e organi aggiuntivi delle vetture ibride, perchè il motore elettrico sarebbe necessario solo per muoversi poco più di un paio di metri, per poi disattivarsi.

Però così otterresti uno stop and go evoluto, che permette l'accensione del motore non con meno cilindri, ma con meno carico motore istantaneo, ergo, con consumi infinitesimi rispetto al normale.

ciao ciao!

[Guest frallog]

Grazie a tutti per le V/S cortesi e molto gentili risposte.

Beh per gli additivi io pensavo ad un miscelatore direttamente alla pompa. (voce: miscela)

Per Artemis grazie per le tue dettagliatissime risposte. Credo di aver capito che 5 valvole non se ne parla proprio.

Mi piace il telaio in lega di magnesio! Ma ce ne e' a sufficienza per tutti di magnesio?

Infine per quanto riguarda la modularita' dei motori, ok potrebbe essere un'azione che si effettua a fermo. Sempre meglio che non averla.

Un salutone ed un ringraziamento anche ad Omphalos.

Regards,

Francesco

[Artemis]

Mi piace il telaio in lega di magnesio! Ma ce ne e' a sufficienza per tutti di magnesio?

eheheh... sinceramente non ne ho la più pallida idea

Io faccio ingegneria dell'auto. per sapere queste cose devi andare a bussare alla porta ad un ing. del territorio, ad un ing. energetico o, ancora meglio, ad un geologo

Sicuro è che non ce n'è poco, ma non so quanti veicoli si possano produrre così.

ciao ciao!

[Omphalos]

Il magnesio è uno degli elementi più abbondanti della crosta terrestre, poco dopo alluminio, silicio, calcio e ferro :wink:

PS: il miscelatore alla pompa non te lo fanno mettere, perché servirebbero serbatoi grandi con ovvi problemi di installazione; meglio fare tutto in raffineria e poi portare la mix fatta

Interessanti le argomentazioni di Artemis, non sapevo di tanti studi nei motori

[buale]

Un altro sistema sarebbe agire sull'albero motore, in modo da dargli forma e funzione per rimanere momentaneamente fermo ai punti morti superiore ed inferiore, per motivi termodinamici che puoi ben intuire.

Anche qui il vantaggio sarebbe qualitativamente notevole.

Purtroppo è una strutura cinematicamente complessa, e quindi c'è da conteggiare accuratamente le perdite, perchè potrebbe risultare peggiore della versione tradizionale, come si è dimostrato per le 5 valvole.

mi piacciono ste discussioni così se posso provo a sparare qualche cavolata in merito

a proposito di quanto sopra si potrebbe pensare di intervenire sulla biella invece che sull'albero, facendo un po' come sull'Uniair cioè una sorta di biella a lunghezza variabile tramite una cameretta d'olio a volume variabile in base alla posizione del pistone oppure sfruttare un qualche meccanismo di tipo piezoelettrico sempre a tal scopo.

cavolate a parte invece potreste spiegare quali sono i vantaggi nell'avere il pistone fermo nei dintorni dei due punti morti (per quello superiore li posso immaginare ma per quello inferiore non mi viene in mente niente)

grazie e non linciatemi se dico delle eresie

p.s. complimenti a frallog ed artemis per la passione e la competenza

[copco]

.........la benzina potrebbe essere addizionata di un buon 7% di acqua (magari satura in cloruro di sodio, cioe' acqua di mare distillata)..........

Piccola precisazione: l’acqua satura di cloruro di sodio contiene circa 360 grammi di sale per litro a temperatura ambiente, mentre l’acqua di mare contiene mediamente 10 grammi di cloruro di sodio per litro, quindi l’acqua di mare è tutt’altro che satura di cloruro di sodio, inoltre, se la distilli ottieni acqua distillata che per definizione è priva di sali.

[Artemis]

mi piacciono ste discussioni così se posso provo a sparare qualche cavolata in merito

a proposito di quanto sopra si potrebbe pensare di intervenire sulla biella invece che sull'albero, facendo un po' come sull'Uniair cioè una sorta di biella a lunghezza variabile tramite una cameretta d'olio a volume variabile in base alla posizione del pistone oppure sfruttare un qualche meccanismo di tipo piezoelettrico sempre a tal scopo.

cavolate a parte invece potreste spiegare quali sono i vantaggi nell'avere il pistone fermo nei dintorni dei due punti morti (per quello superiore li posso immaginare ma per quello inferiore non mi viene in mente niente)

grazie e non linciatemi se dico delle eresie

p.s. complimenti a frallog ed artemis per la passione e la competenza

Purtroppo non lo puoi fare, altrimenti sarebe troppo facile e troppo economico.

Il motivo è che la biella è l'organo direttamente più sollecitato lungo la sua lunghezza principale, e quindi un qualiasi meccanismo atto a variare questa lunghezza farebbe, inevitabilmente, una pessima fine.

Bisognerebbe andare a lavorare un quella zona dell'albero meno sollecitata da momenti, che, così ad occhio, sarebbe la parte centrale.

ciao ciao!