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

Iniezione elettronica diretta D.I.C.C. per motori 2 tempi


Rubrica: Tecnologia 2 tempi

Titolo o argomento: Iniezione elettronica diretta D.I.C.C.

E’ fuori discussione il fatto che il motore due tempi vanti molteplici aspetti positivi rispetto ad un motore quattro tempi. Il 2T infatti è molto più leggero, performante, semplice, di facile manutenzione, economico, vibra poco e, anche se nel motomondiale l’hanno pensata diversamente, rimane il motore più adatto al mondo delle due ruote “estreme”.

Nonostante tutto ci sono degli svantaggi… il due tempi infatti ha un rendimento complessivo di qualche punto percentuale più basso di un motore 4T e, aspetto cruciale, inquina molto più di un 4T. E’ infatti noto che buona parte della miscela (aria benzina olio) che entra in camera di scoppio, “fa una passeggiata sul cielo del pistone” e viene direttamente espulsa allo scarico senza nemmeno essere bruciata. Gli idrocarburi incombusti (HC) rappresentano il problema endemico dei motori 2T. Inoltre l’olio lubrifcante viene consumato in dosi massicce (essendo rinnovato ad ogni ciclo e prendendo parte alla combustione) per proteggere debitamente il motore. Esso quindi non si muove in un circuito chiuso come nel 4T e non viene pertanto riutilizzato più volte.

Il professor Enrico Nino dell’Università degli studi della Basilicata ha studiato e brevettato un sistema di iniezione elettronica diretta per motori due tempi davvero interessante. Il sistema è denominato D.I.C.C. ovvero Direct Injection Combustion Control. Il suo scopo principale è quello di ridurre notevolmente i consumi di carburante, i consumi di lubrificante e quindi le emissioni inquinanti di un motore 2 tempi senza rinunciare ai suoi vantaggi costruttivi.

schema iniezione diretta elettronica dicc gruppo termico dicc

Il sistema si propone di:

  • Introdurre nel cilindro tutto e solo il combustibile necessario al funzionamento del motore. La fase di lavaggio avviene solo con aria e non più con la miscela infiammabile. L’introduzione del combustibile ha luogo al termine della fase di lavaggio.
  • Determinare condizioni di funzionamento regolari in presenza di miscele magre (eccesso di ossigeno) realizzando situazioni di carica stratificata all’interno della camera di combustione e in tutte le condizioni di carico del motore.
  • Escludere dalla combustione la maggior parte dell’olio lubrificante.
  • Realizzare gli obiettivi con un sistema semplice ed economicamente vantaggioso in termini di industrializzazione mediante l’uso di componenti reperibili sul mercato e non espressamente concepiti.

L’interessante brevetto del “professor Enrico Nino” non è rimasto nel cassetto ma è stato ceduto ad “Athena spa” la quale ha provveduto con professionalità a realizzare un kit di trasformazione (composto da componenti meccaniche ed elettroniche) per convertire un normale ed inquinante propulsore 2T in un due tempi ad iniezione elettronica diretta.

I risultati sono stati sorprendenti: a parità di prestazioni il sistema D.I.C.C. offre fino al 50% in meno di consumi di carburante, fino al 60% in meno di consumi di olio e fino al 65% in meno di emissioni inquinanti di HC+Nox. Vedi inoltre la tabella sotto.

tabella dati iniezione diretta elettronica dicc

Il kit Athena prevede i seguenti componenti: Gruppo termico, iniettore, pompa benzina, ECU, ed ogni altro componente necessario a completare il kit che può essere installato sia su mezzi dotati di batteria, sia sui mezzi che ne sono sprovvisti.

La semplicità costruttiva del motore due tempi il quale è privo di organi di distribuzione si traduce in un elevato rendimento organico, elevate potenze specifiche ed un ottimo rapporto peso/potenza. Il tutto, sommato al sistema D.I.C.C. si traduce anche in un notevole abbattimento degli inquinanti. Questa soluzione permette quindi a tutti coloro che possiedono un mezzo due tempi di poter rispettare le normative anti-inquinamento e poter girare nuovamente nei centri urbani (ma non solo) inquinando pochissimo e con spese di carburante impercettibili. Prima di cambiare mezzo, hai pensato alle potenzialità in termini di vantaggi tecnici ed economici di un simile dispositivo?

Si ringrazia il Professor Enrico Nino per la sua disponibilità e cordialità e la Athena spa per il materiale tecnico fornito, la loro professionalità e l’estrema rapidità con la quale hanno contribuito alla realizzazione di questo articolo.