Antonello Volza

Nato ad Alberobello (BA) , laureato in Ingegneria Meccanica presso il Politecnico di Bari nel luglio 2018. Grande appassionato di tecnologia e di meccanica dei veicoli. Attualmente frequenta un corso di laurea magistrale in Ingegneria del Veicolo con specializzazione Automotive Powertrain, presso il dipartimento Enzo Ferrari dell'università di Modena. Nel 2016 entra a far parte del team Close-up Engineering come responsabile del reparto Vehicle.

Motore Fire: La “leggenda Italiana”

Il motore Fire ha segnato un’epoca nell’automobilismo italiano e non solo. Il suo nome è ricavato dall’acronimo di Fully Integrated Robotized Engine e sin dalla sua nascita si è contraddistinto per la natura rivoluzionaria e tecnologica.

Lancia Y10
Autosupermarket.com

, proprio così. Come abbiamo già detto in un nostro precedente articolo, negli anni ’80 il motore Fire era considerato un riferimento per la progettazione meccanica dei propulsori da autotrazione. Volendo essere più precisi, andiamo a ripercorrere le tappe fondamentali: Dalla nascita allo sviluppo di questa leggenda tricolore.

Nascita e sviluppo:

Il motore Fire, inizialmente, nacque dalla collaborazione di Fiat e PSA (società mista dei marchi francesi Peugeot, Citroën e DS). Il progetto fallì a causa della mancata disponibilità economica, in fase di sviluppo, del gruppo francese. Il progetto proseguì grazie a Fiat, ed ecco il motivo principale per cui oggigiorno il motore Fire resta associato esclusivamente al marchio torinese.
Il 30 marzo del 1985 venne ufficialmente presentato dall’allora presidente Fiat, Gianni Agnelli, nella giornata di inaugurazione della terza ala dello stabilimento di Termoli.

Il Fire, come detto prima, segnò l’inizio di una nuova era per la Fiat; infatti, quest’ultimo andò a sostituire i vecchi motori denominati “serie 100” costruiti dal “maestro” della scuola motoristica italiana: L’ingegner Dante Giacosa.

Dante Giacosa
rivistamotor.it

I motori “serie 100″ possono definirsi le ultime opere dell’ingegner Giacosa e del suo team. Essenzialmente seguivano un ideale fisso e ben preciso: 4 cilindri in linea verticale, distribuzione a catena su di un albero a camme montato nel basamento superiore, sistema di distribuzione ad aste e bilancieri e disposizione trasversale anteriore (talvolta longitudinale posteriore) della trazione.

Motore Fire 1000:

La prima generazione di questi propulsori era il Fire 1000. Scopriamolo:

  •  4 cilindri in linea;
  • alesaggio: 70 mm;
  • corsa: 64,9 mm;
  • rapporto corsa/alesaggio: 0,927;
  • potenza massima 45 CV a 5.000 giri/min;
  • coppia massima 80,4 Nm a 2.750 giri/min;
  • valvole (di aspirazione e scarico) verticali e parallele;
  • testa cilindri in lega leggera;
  • albero motore in ghisa.
  • 1 carburatore monocorpo Weber 32 TFL/250;
  • albero a camme in testa, azionato da cinghia dentata;
  • 5 supporti di banco.

Ecco a voi qualche immagine:

Fire 1000
Retrovisore.it

 

Fiat Fire 1000
retrovisore.it
Motore Fire 1000
Retrovisore.it

In alto a sinistra il basamento superiore del motore, a destra il volano. Al centro in basso i collettori di scarico.

Qual è quindi il punto di forza di questo propulsore? 

Senz’ombra di dubbio il peso, la semplicità, l’affidabilità, i consumi ridotti e i costi di manutenzione bassi.

Il motore venne progettato riducendo drasticamente il numero di componenti e particolari. Non a caso il propulsore, estremamente compatto, pesava all’incirca 69 kg: un risultato eccezionale.

Guardiamo i progetti:

Basamento
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Condotta scarico collettore
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Pistone Fiat Fire
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La semplicità e i costi contenuti erano garantiti proprio dalla presenza di poche componenti costitutive e dalla loro elevata resistenza termica e meccanica. Inoltre i progettisti fecero sì che un’eventuale rottura della cinghia di distribuzione non avrebbe recato danni né alle valvole, né al cilindro. Come?
Progettarono l’apertura massima delle valvole di una corsa inferiore rispetto alla distanza tra PMS ( Punto Morto Superiore) del pistone e la camera di combustione.

Motore fiat fire
Autosupermarket.it

I consumi ridotti vennero garantiti dalla combustione magra, cioè una miscela con un eccesso di aria rispetto al carburante. I primi modelli erano provvisti di carburatore Weber; l’iniezione arrivò in Italia nel 1989.

La prima versione Fire 1000 era di cilindrata 999 cm³ e rispetto al predecessore 903 cm³ era circa 10 kg più leggero, meno rumoroso e con una coppia motrice notevolmente migliorata. Il rendimento termico del motore, a parità di cilindrata, fu uno dei più alti di quei anni.

Altre importanti adozioni furono:

  • Albero a camme in testa;
  • Pompa dell’olio direttamente inserita sull’albero a gomiti;
  • accensione elettronica.
Accensione Elettronica Magneti Marelli
Retrovisore.it

In foto, il sistema di accensione elettronica italiano Magneti Marelli.

Lo spinterogeno calettato direttamente sull’albero a camme riuscì ad eliminare i rinvii d’accensione, migliorando appunto il peso e la semplicità progettuale del complesso meccanico. Stesso discorso per la pompa dell’olio: il tutto venne progettato in modo tale da ridurre tutte quelle componenti di ” mezzo”, cioè che fanno da tramite.
All’insegna della filosofia minimalista: Less is More. Meno componenti, “teoricamente“, corrisponde a minor probabilità di guasti; ma queste sono solo supposizioni.
La semplicità fu favorevole anche per la distribuzione: infatti, la tempistica legata all’assemblaggio del motore calò drasticamente da 4 a 2 ore.

Il primo Fire 1000 venne montato sulla Autobianchi Y10  e successivamente su una Fiat Uno 45 intorno alla fine del ’85. Poco dopo venne prodotto il 769 cm³ e montato sulla storica e famosissima Panda 750.

Fiat-Panda-750
Autosupermarket.it

Evoluzione del Fire 1000:

  • Subito dopo il 999 cm³ arrivarono il 1.108  cm³ e il 1.242 cm³ (attualmente in uso) su molti modelli Fiat, Lancia e anche la sulla Ford Ka 2°serie del 2008. Furono questi gli anni d’oro per il Fire, che vide montarsi su più di 15 modelli differenti.
Fiat 1100 fire
Forum.Elaborare.com
  • Nel 1992 cambiò il sistema di alimentazione passando dal carburatore all’iniezione single point (SPI). Il sistema era d’obbligo per i progettisti per via delle normative antinquinamento Euro 1.
    Fu una sconfitta per il rendimento termico in quanto, come abbiamo detto prima, il Fire fu partorito con l’ideale della “combustione magra” e il catalizzatore (nell’impianto di scarico) per funzionare al meglio richiedeva temperature maggiori in uscita dai cilindri.
    L’area di ciclo termodinamico del motore ad accensione comandata (ciclo Otto) diminuiva e di conseguenza diminuì anche il rendimento termico. Si registrarono anche aumenti nel consumo di carburante.
    Nel giro di qualche anno la Fiat riuscì a risolvere questi problemi lavorando sulla fasatura d’anticipo e utilizzando risorse tecnologiche più all’avanguardia. Tornò presto in cima alla classifica dei propulsori di genere downsizing a basso consumo.

Il motore oggi più comunemente utilizzato è la derivazione 1.368 cm³ aspirato, in uso su Fiat, Alfa Romeo e Lancia. Dopo l’innovazione ingegneristica del MultiAir, venne montato anche sui modelli dal 2009 in poi.

FIRE 1.4 l
Allpar.com

Lista aggiornata:

Ecco una lista aggiornata di tutti i modelli che montano il motore Fire (originale o di derivazione). La lista prende in ordine cronologico tutti i modelli con nome, data di uscita, cilindrata (da sinistra verso destra).

  • Autobianchi Y10 (1985) 999-1.108;
  • Fiat Uno (1986) 999-1.108;
  • Fiat Panda (1986) 750-999-1.108;
  • Fiat Tipo (1988) 1.108;
  • Fiat Punto (1993) 1.108-1.242;
  • Fiat Cinquecento (1994) 1.108;
  • Fiat Bravo/Brava (1995) 1.242;
  • Lancia Y (1996) 1.108-1.242;
  • Fiat Palio (1997) 1.242;
  • Fiat Seicento (1998) 1.108;
  • Fiat Punto (1999) 1.242-1.368;
  • Fiat Stilo (2001) 1.242-1.368;
  • Fiat Panda (2003) 1.108-1.242-1.368;
  • Fiat Idea (2003) 1.242-1.368;
  • Lancia Ypsilon (2003) 1.242-1.368;
  • Lancia Musa (2004) 1.368;
  • Fiat Grande Punto (2005) 1.242-1.368;
  • Fiat Bravo (2007) 1.368;
  • Fiat 500 (2007) 1.242-1.368;
  • Lancia Delta (2008) 1.368;
  • Alfa Romeo MiTo (2008) 1.368;
  • Ford Ka (2008) 1.242;
  • Tata Indica Vista (2008) 1.368;
  • Tata Indigo Manza (2009) 1.368;
  • Alfa Romeo Giulietta (2010) 1.368;
  • Lancia New Ypsilon (2010) 1.242;
  • Fiat Punto (2012) 1.242-1.368;
  • Fiat Panda (2012) 1.242;
  • Fiat 500L (2012) 1.368;
  • Jeep Renegade (2014) 1.368;
  • Fiat Tipo (2015) 1.368.

 

 

 

SkyActiv Technology: Mazda rivoluziona il concetto del “motore a benzina”

Lo SkyActiv è la sigla identificativa dei nuovi propulsori a benzina progettati dalla casa costruttrice nipponica: La Mazda.
Il propulsore 2.0 litri Mazda è un motore benzina a iniezione diretta perfezionato dalla tecnologia precedentemente citata, oggetto in esame di quest’ articolo.

Cerchiamo di capire come Mazda sia riuscita a “rivoluzionare” il concetto di “motore a benzina”. Il tutto è riassumibile in due principali punti: elevato risparmio di carburante e il più elevato rapporto di compressione tra i motori a benzina: 14.0:1.

SKY-G
Mazda.it

Vantaggi:

La “Rivoluzione“, se così potesse essere definita, sta nel fatto che è proprio un motore a benzina, mediante un elevatissimo rapporto di compressione, garantisca consumi e emissioni da record.
Infatti, come se non bastasse, Mazda ad oggi è l’unico costruttore al mondo in grado di rispettare le severissime normative mondiali legate al contenimento degli agenti emissivi ed inquinanti. Tutto ciò senza l’utilizzo di determinate apparecchiature innovative filtranti e catalizzanti come: SCR e DeNOx.

Svantaggi:

Bisogna analizzare però la natura del rapporto di compressione e quanto questo parametro influenzi il rendimento termico del motore a combustione interna. Nei motori a benzina si ha un rapporto di compressione che oscilla, generalmente, in un range tra 10:1 e 12:1.
L’aumento di tale rapporto, aumenta a sua volta il rendimento di un valore non trascurabile.
Diamo qualche esempio:
Se, teoricamente, il rapporto di compressione venisse aumentato dal 10:1 al 15:1 si otterrebbe un rendimento termico aumentato di circa il 9%. Tale aumento, pur non sembrando chissà quanto elevato, nella pratica progettuale è un risultato eccezionale!

Allora perché non tutte le case costruttrici progettano motori con un elevato rapporto di compressione? La risposta è legata al fenomeno della DETONAZIONE, di cui sono soggetti i motori a ciclo Otto (benzina).
La soluzione? Lo SkyActiv, ed ecco il perché della natura “innovativa” e “rivoluzionaria” di tale sistema.

Detonazione?

La “detonazione” è un processo di combustione anomalo in cui la miscela aria-carburante si auto-accende prematuramente per via dell’alta temperatura e pressione in camera di combustione. Lo scoppio avviene prima che il pistone riesca a raggiungere il PMS, a causa della sua alta temperatura.

Lo SkyActiv nasce proprio per rispondere all’esigenza di progettare un motore con elevato rapporto di compressione, senza ridurre la coppia generata a causa della detonazione.

I danni provocati da questo fenomeno? Eccovi un esempio:

Detonazione
hiperformanceengines.blogspot.it

SkyActiv-G: qual è la sua funzione?

Per ridurre la temperatura di fine compressione al PMS, lo SKY-G riduce la quantità di gas combusti (molto caldi) presenti all’interno della camera di combustione. Questi ultimi sono responsabili del surriscaldamento del volume della camera di combustione, il quale provoca la detonazione.
Riportando alcuni dati legati alla progettazione:
Con un rapporto di compressione di 10:1, si ha una temperatura dei gas residui nel cilindro di 750°C. Considerando la temperatura dell’aria aspirata a 25 °C e supponendo che nel cilindro rimanga il 10% dei gas di scarico. Otterremo che la temperatura all’interno del cilindro prima della fase di compressione del ciclo successivo aumenterà di circa 70 gradi. Procedendo alla stesso modo per tutti i cicli compiuti da un motore, otterremmo temperature elevate. Questi dati ci fanno capire quanto sia importante ridurre la temperatura all’interno del cilindro.

Come funziona?

Il motore SkyActiv-G è stato quindi progettato per risolvere tale inconveniente, mantenendo però un rapporto di compressione elevato, unico nel suo genere.

La riduzione della temperatura, quindi dei gas residui, avviene mediante l’utilizzo di un particolare sistema di scarico: Il 4-2-1.
Per chi se lo stesse domandando: no, non è la formazione di una squadra di calcio a 7.
I numeri in questione fanno riferimento alla struttura dell’impianto di scarico. Parte da 4 collettori, i quali convergono in 2 collettori ed infine questi ultimi due convergono nel condotto finale: ecco il 4-2-1.

4-2-1
supersprint.com

Nei normali propulsori con collettori di scarico di lunghezza ridotta, l’ onda ad alta pressione del gas di scarico che fuoriesce da un cilindro, influenza la fuoriuscita di gas da un altro cilindro. Tutta questa “interferenza” di flussi turbolenti di gas combusti, uscenti dai cilindri, porta ad un parziale rientro dei gas stessi nei cilindri facendo aumentare (complessivamente) la temperatura. Questo fenomeno turbolento e svantaggioso si verifica indipendentemente dal regime di rotazione del motore. Adottando invece scarichi con struttura 4-2-1 a condotta lunga, si riduce tale fenomeno. L’onda di pressione generata dalla fuoriuscita dei gas (depressione, apertura valvola di scarico), in questa configurazione, richiede tempo prima di arrivare (tramite il sistema di tubazione) ad un altro cilindro; pertanto, non riesce ad influenzare negativamente lo svuotamento del cilindro dai gas residui.

Progettazione:

Per garantire ciò, SkyActiv necessita di lunghezze elevate per le tubazioni di scarico: oltre 600 mm. Questo crea un sistema di scarico lungo e massiccio; per risolvere tale problema è stato adottato un sistema di scarico a forma di anello.
Il sistema di scarico 4-2-1 ha uno svantaggio però: i gas devono percorrere una distanza maggiore, dissipando nel “tragitto” calore, questo porta ad un raffreddamento preventivo dei gas prima che questi ultimi raggiungano il catalizzatore. Il sistema di catalizzazione per lavorare efficacemente necessita di alte temperature di uscita dei gas.
Mazda ha pensato a tutto, infatti: secondo i loro progettisti la temperatura dei gas di scarico può essere aumentata ritardando la “fasatura” di accensione entro certi limiti; troppo ritardo provocherebbe una combustione instabile.

Lo SkyActivG per garantire una combustione stabile ha adottato una particolare geometria del pistone: la cavità presente sul cielo del pistone (“Sky” da cui prende il nome la tecnologia) ottimizza l’iniezione per ottenere una miscela a carica stratificata intorno alla candela. Tale stratificazione migliora la combustione rendendola più equilibrata.

Pistone SkyActiv
guastiauto.com

 

Kawasaki ninja h2r

Kawasaki Ninja H2R: la “Belva Sovralimentata”

Andiamo a scoprire una delle moto più “aggressive” e potenti degli ultimissimi anni. La Kawasaki Ninja H2R.

Kawasaki Ninja h2r
auto.ndtv.com

Bisogna innanzitutto fare una semplicissima distinzione: La Ninja H2R è la versione sportiva (non a caso la sigla ‘R‘ che sta per “racing“) della Ninja H2. Quest’ultima sigla richiama la storica Kawasaki 750 H2 presentata nel 1971, dotata di 3 cilindri a 2 tempi.

La “Ninja“, come sapranno bene gli appassionati del marchio giapponese, è la sigla identificativa della gamma super-sport Kawasaki. La H2(R) è riuscita nel suo intento: assicurare al mondo una nuova moto supersport degna del suo nome.

Presentazione:

Annunciata nel settembre 2014 e presentata ufficialmente nel novembre dello stesso anno all’ EICMA di Milano, la Ninja H2(R) ha fatto subito parlare di sé.

Le particolarità di questa moto sono sicuramente: la “ciclistica” da competizione, il propulsore molto spinto e la presenza di un compressore centrifugo. Quest’ultimo è in grado di far erogare al propulsore una potenza pari a 200 CV a 11.000 giri/min con una cilindrata pressoché nella media, per una moto di categoria super-sport. Andiamo a vedere in dettaglio di cosa stiamo parlando.

Dettagli tecnici:

Motore:

La Ninja H2 monta un propulsore 4 tempi da quattro cilindri di cilindrata 998 cm³. La distribuzione è garanita dal sistema a 16v (16 valvole) DOHC  (Double Over Head Camshaft), ossia il sistema di distribuzione con doppio albero a camme in testa. Il raffreddamento è a liquido ed è garantito da un efficiente sistema intercooler ed una pompa d’acqua maggiorata. Monta il sistema di turbo-compressione con un compressore di tipo centrifugo.

Eroga una potenza di 200 CV a 11.000 giri/min come abbiamo detto precedentemente. Anche la coppia non è da meno: 133,5 Nm disponibile a 10.500 giri/min.

engine kawasaki h2r
motoblog.it

Ciclistica:

  • Cerchi da 17” con pneumatici Bridgestone anteriori da 120/70ZR17M/C (58W) e posteriori da 200/55ZR17M/C (78W);
  • Il sistema frenante è della casa leader “Brembo“, dotato all’anteriore da due dischi da 330 mm con pinze a 4 pistoncini e al posteriore da un disco da 250 mm con pinza a 2 pistoncini. Le pinze sono di tipo monoblocco M50 derivate da quelle della MotoGP;
  • Le sospensioni KYB derivano anch’esse dal mondo delle corse. Le sospensioni sono composte da forcelle a steli rovesciati da 43 mm regolabili all’anteriore e da un mono-ammortizzatore Uni-Trak anch’esso regolabile sul posteriore;
  • Carenatura super aerodinamica sviluppata con la sezione aerospaziale Kawasaki;
  • Telaio a traliccio a tubi d’acciaio.
Dentro la kawasaki ninja h2r
motoblog.it

Elettronica:

Anche sull’elettronica, la Kawasaki ha espresso al meglio il concetto di qualità:

  • Controllo della trazione TCS;
  • KIBS (ABS intelligente);
  • KEBC (Kawasaki Engine Brake Control) ossia il controllo elettronico del freno motore;
  • Il sistema Ridebywire (tradotto in italiano “guida tramite fili“). Sfrutta centraline elettroniche dotate di TPS (Throttle Position Sensor) per svincolare la guida del mezzo dai collegamenti meccanici e/o idraulici. Ciò vuol dire che il volante, manubrio, acceleratore e freno non azionano direttamente i sistemi che rispettivamente gestiscono, ma servono solo per azionari i sensori.
    Il controllo elettronico della guida assicura maggiore affidabilità, durata del propulsore e precisione di guida;
  • (KLCM) Launch Control, ossia un sistema elettronico “di partenza” che impedisce alle ruote dei veicoli di “pattinare” o come in questo caso, alla moto, di “impennare“;
  • Quick Shifter è uno dei sistemi elettronici di ultima generazione, ormai comune sulle due ruote degli ultimi anni. Consente al pilota di cambiare rapporto di velocità senza la fase di rilascio dell’acceleratore. Come funziona? Semplice!
    Sul comando del cambio è posto un micro interruttore che lavora nell’istante in cui, col piede, azioniamo la leva del cambio per la cambiata. Il micro interruttore invia un segnale elettrico alla centralina, la quale toglie la corrente per una micro frazione di secondo, riducendo la potenza del propulsore nell’esatto istante necessario alla cambiata. Al contrario in fase di scalata, il gas dev’essere chiuso! L’interruttore manda un segnale alla centralina, la quale apre le valvole quanto basta per favorire l’inserimento per rapporto inferiore.

• Altri dettagli tecnici: Serbatoio da 17 litri, altezza della sella da terra di 825 mm, peso di 238 Kg ed infine un maestoso interasse da 1.450 mm. La Ninja H2 è una vera e propria moto stradale con la potenza di una super-sport.

engine h2r
Wikipedia.org

E la versione da pista H2R invece ?

La Kawasaki Ninja H2R ha il 50% in più di potenza rispetto alla versione stradale H2. E’ in grado di erogare una potenza che raggiunge i 310 CV a 14.000 giri/min grazie a una modifica al compressore, che garantisce una maggiore pressione di sovralimentazione.
Esteticamente la carenatura risulta essere più “aggressiva” grazie al fatto che la carenatura è in fibra di carbonio (in plastica sulla H2) e dalla mancanza dei specchietti retrovisori, sostituiti con alette aerodinamiche. Il prezzo della H2R sul mercato italiano è quasi il doppio rispetto alla versione stradale H2: ben 50.000€.
Ovviamente una belva del genere non può che essere riservata all’utilizzo su aree private. Solo la versione H2 stradale è omologata per circolare su strada.

Kawasaki ninja h2r
wallpapersafari.com

Cos’altro si può aggiungere? I dati parlano chiaro. La soluzione di un propulsore dotato di turbocompressore non è di certo la prima negli anni, ci avevano già provato in molti:

  • Icon Sheene;
  • Vyrus 987 C3 4V Supercharged;
  • Yamaha XJ650 Turbo
  • Peugeot Jetforce Compressor
  • Suzuki XN85
  • Honda CX650 Turbo
  • Honda CX500 Turbo
  • Kawasaki GPz750 Turbo
  • Kawasaki Z1R-TC

La Ninja H2(R) è riuscita nell’intento di riportare questa soluzione agli occhi di tutto il mondo, presentando una delle sportive più performante e potenti degli ultimi anni.

Infiniti VC-T

Motore a Compressione Variabile: Infiniti VC-T

Nella scorsa edizione del Salone di Parigi (1-16 ottobre 2016) è stata presentata una vera e propria rivoluzione nel mondo dei motori endotermici: L’Infiniti VC-T Engine (Variable Compression- Turbocharged).

Il corpo umano è in grado sia di fare sprint che di correre una maratona: due forze e meccanismi opposti coesistono in un solo e unico corpo. Un’impresa considerata impossibile per un motore…  o almeno così si è creduto finora.

Nascita e sviluppo:

Dopo i motori con tecnologia selettiva di disattivazione dei cilindri ,progettati per la prima volta da Alfa Romeo nel 1981, si è giunti ad un nuovo importante traguardo per lo sviluppo tecnologico legato all’automotive.

Parliamo del primo motore messo in commercio a rapporto di compressione variabile. Teniamo a precisare però che, a differenza di quanto molti affermano: non è il primo propulsore a disporre di tale tecnologia; bensì la Saab molti anni prima aveva sviluppato il sistema SVC (Saab Variable Compression).

Wikipedia.org

Gregory J. Larsen di Lakeland (Florida, USA) brevettò questa tecnologia, la quale, dopo aver vinto per ben due anni di fila (2000-2001) il concorso Best Engine of the Year, rimase solo un “progetto di sviluppo“. Ecco perché non ha riscontrato lo stesso successo che, invece, ha ottenuto l’Infiniti VC-T Engine.

Al Team di ingegneri della Infiniti (luxury brand dell’alleanza Renault-Nissan) sono serviti ben venti lunghi anni, per lo sviluppo.

Ma perché disporre di un motore a compressione variabile? La risposta è semplice, ma non banale: la variazione continua della compressione in camera di combustione, garantisce numerosi vantaggi in termini di prestazioni, consumi ed emissioni.

Caratteristiche tecniche:

L’architettura del blocco motore è composta da un quattro cilindri da 2l di cilindrata. La tecnologia VC-T debutterà sulla QX50 nella prima metà del 2017, con una potenza dichiarata attorno ai 272 CV ed una coppia massima di 390 Nm. Riguardo il rapporto di compressione, come avete già intuito, non è possibile fornire un valore preciso; oscilla in un range tra 8:1 e 14:1.

Funzionamento:

I due valori limite definiscono due tipi di compressione: Bassa ed Alta. Vediamo in cosa differiscono.

Ricordiamo che il rapporto di compressione è definito come il rapporto tra il volume totale del cilindro quando il pistone è nel PMI (punto morto inferiore) dopo la fase di aspirazione e il volume che rimane nel cilindro quando il pistone è nel PMS (punto morto superiore) dopo la fase di compressione.

COMPRESSIONE BASSA (8:1): 

infiniti.it

Il sistema Biella-Manovella in questa configurazione si contrae, come in figura, non appena viene premuto il pedale dell’acceleratore. A tale contrazione del dispositivo meccanico consegue, quindi, una riduzione della corsa dei pistoni. Il pistone vedrà abbassare il PMS aumentando il volume della camera di combustione e ciò comporta la diminuzione del rapporto di compressione. Il risultato? Aumento della potenza erogata dal motore in termini puramente prestazionali.

COMPRESSIONE ALTA (14:1):

infiniti.it

In questa configurazione il dispositivo meccanico si distende, come in figura, non appena viene rilasciato il pedale dell’acceleratore. La distensione porta ad una corsa del pistone maggiore. Il PMS è più in alto e ciò riduce il volume della camera di combustione, aumentando il rapporto di compressione a 14:1. L’aumento di tale rapporto garantisce l’efficienza termica del motore, nonché un minor spreco di carburante (in fase di combustione) e il contenimento delle emissioni.

Domande utili:

Come ottenere la variazione del rapporto di compressione?

La variabilità del rapporto di compressione si ottiene mediante un attuatore elettromeccanico che attiva un braccio meccanico. Quest’ultimo ha il compito di gestire la rotazione dell’albero a gomiti andando a modificare la corsa del pistone.

In base a quali parametri varia il rapporto di compressione?

La centralina, tramite sensori ed unità elettroniche di controllo, rileva le condizioni in cui è necessario o meno, far variare la compressione. I fattori determinanti sono:

  • lo “sforzo” di cui risente il motore (in condizioni avverse);
  • la “richiesta di potenza” tramite il pedale dell’acceleratore;
  •  il rapporto di velocità innestato.
greencarcongress.com

Considerazioni VehicleCuE:

In definitiva abbiamo visto un’alternativa interessante alla tecnologia di disattivazione dei cilindri in merito all’efficienza termica del motore (prestazioni e consumi).

Abbiamo capito come la variazione del rapporto di compressione generata dalle differenti “portate dei pistoni modifica anche la cilindrata del motore stesso.

I vantaggi del VC-T su un propulsore turbo-compresso sono mirati a: minimizzare i consumi, garantire elevate prestazioni e ridurre drasticamente rumori e vibrazioni.

Il futuro del propulsore endotermico è già arrivato in casa Infiniti

 

MTT Y2K Turbine SuperBike

Moto “a reazione”: MTT Y2K Turbine

La MTT Y2K è unica nel suo genere. Rappresenta la prima due ruote con propulsore “a reazione”.

bikesdoctor.com

Aereo o moto? Sorge spontaneo chiedersi. Andiamo ad analizzarla:

Origini:

La MTT (Marine Technologies Turbine) allo scoccare del nuovo millennio si è contraddistinta particolarmente come azienda: E’ stata la prima (di nazionalità statunitense) a presentare una super-motocicletta in grado di suscitare l’interesse mondiale. Il perché? Semplice.

L’azienda californiana con a capo Ted McIntire, presidente e amministratore delegato, hanno avuto l’idea di inserire in un telaio di moto super-sport un propulsore TurboGas (detto anche “turbina a gas“) da elicottero: Il Rolls-Royce Model 250 (dove il numero sta ad indicare i CV erogati dalla prima serie di questi motori TurboGas).

Dettagli tecnici:

Il propulsore in dotazione alla Y2K è in grado di erogare una potenza di 320 CV (286 CV alla ruota) al regime di rotazione di circa 52.000 giri/minuto. La coppia è altrettanto mostruosa: circa 576 Nm. Il motore è ad alimentazione Diesel, ed è quindi alimentato con semplice gasolio o cherosene.

Una delle peculitarità del motore a turbina a gas è l’utilizzo di combustibile fossile e dei suoi derivati per generare gas. Quest’ultimo si andrà ad espandere in turbina, facendo muovere le pale della stessa, generando del lavoro positivo mettendo in rotazione un albero; che a sua volta metterà in rotazione il compressore, con lo scopo di comprimere l’aria entrante.

mttturbinesuperbikey2kmodifications.blogspot.it

Il tutto garantisce il record sia di velocità massima, sia di accelerazione: Nei test è stata raggiunta la spaventosa velocità di 390 km/h di punta ed un’accelerazione da 0-100 km/h in 1,5 secondi.

Ciclistica:

Di fronte a tanta potenza, non poteva mancare qualità nelle componenti legate alla ciclistica:

  • Il cambio è di tipo automatico a 2 velocità;
  • La trasmissione è a catena.
  • Il Telaio è in tritrave in alluminio, di cui quello centrale sdoppiato per far spazio all’imponente TurboGas.
  • Sospensioni: Sull’anteriore montava una forcella teleidraulica a steli rovesciati da 55 mm. Mentre sul posteriore un monoammortizzatore ad assetto regolabile Öhlins.
  • Freni: Sull’anteriore doppio disco da 320 mm (Brembo), mentre sul posteriore un singolo disco da 320 mm (Brembo).
  • Pneumatici italiani Pirelli: sull’anteriore da 120/60 ZR 17 e posteriore 200/50 ZR 17.

Dimensioni e consumi:

La Y2K, per la grande potenza che possiede, è necessariamente esagerata (ma non troppo) nelle dimensioni. Infatti, avremo un “interasse” molto grande: 1,727 mm ( di poco sotto alla media di altezza degli uomini in Italia). Il “maestoso” interasse è giustificato dal fatto che la troppa potenza alla ruota posteriore, comporterebbe instabilità e la tendenza a sollevare, con troppa facilità, la ruota anteriore; quello che volgarmente definiamo “impennata“.

uncommonmotors.com

Abbiamo un’altezza della sella di 80 cm e un peso (a vuoto) di ben 250 kg; chiaramente, la propulsione a “reazione”, è potente ma anche molto ingombrante e pesante.

Il serbatoio ha una capienza di 35L, per far fronte al grosso fattore limitante di questa moto: Il consumo del carburante. I dati della casa costruttrice sono spaventosi: questa belva “inghiottiva” un gallone di gasolio ogni 5 miglia (circa 2,1257 km/litro). Autonomia limitatissima a soli 50 miglia (80,46 km).

 • In dotazione..

La moto è dotata di radar detector e videocamera montata sul posteriore della moto, con la funzione di rendere visibili le “zone morte” non coperte dai due specchietti retrovisori anteriori.

Prezzo e successo:

Il prezzo è elevato: dai 175.000 ai 195.000 dollari. Il prezzo è giustificato dall’alta qualità e tecnologia offerta e dal fatto che di questi esemplari di super-bike ne vengono prodotti solo 5 esemplari all’anno.

La limitata commercializzazione non ha influito sul successo, infatti, è molto apprezzata sugli schermi americani grazie al particolare interesse di Jay Leno, leggendario conduttore televisivo americano.

E’ apparsa anche sotto i riflettori di Hollywood, in una scena molto importante del film Torque-Circuiti di fuoco.

youtube.com

Ultimi sviluppi:

La MTT ha lanciato la diretta evoluzione della Y2K: la MTT 420 RR. Quest’ utlima meraviglia del mondo TurboGas monta un motore Rolls-Royce C-20B, in grado di produrre una potenza di 420 CV e raggiungere la modica velocità di 420 km/h (da qui la sigla “420”). Con tale velocità batte l’attuale record della Kawasaki Ninja H2R di 400 km/h.

marineturbine.com

L’azienda attualmente sta cercando di ottenere l’omologazione per l’uso stradale anche in Europa. Si prevede un prezzo con cifre esagerate, così come le emozioni che sarà in grado di assicurare agli amanti delle due ruote.

Alfa Romeo Giulia Quadrifoglio

Alfa Romeo Giulia Quadrifoglio: “Bellezza Necessaria”

Presentiamo oggi un orgoglio tutto “tricolore“, il nostro tricolore..

La casa milanese del “Biscione” ha commercializzato la “ruggente” versione dell’Alfa Romeo Giulia (già presentata nel 2015): La “Quadrifoglio“.

wikipedia.org

Nascita:

L’Alfa Giulia fu presentata in anteprima mondiale il 24 giugno 2015 (per celebrare i 105 anni del marchio milanese) nella versione “Quadrifoglio” con due sole colorazioni: bianco e rosso.

Successivamente, il 15 settembre, Harald Wester (ingegnere e amministratore delegato Alfa Romeo) svela al mondo tutte le innovative caratteristiche della nuova “Giulia”, al salone dell’automobile di Francoforte.

In occasione della 86ª edizione del Salone dell’automobile di Ginevra del 2016 venne presentata la versione base della Giulia, la quale venne messa in commercio, insieme alla versione più aggressiva “Quadrifoglio“, nella metà del 2016.

Caratteristiche tecniche:

Motore:

Il potentissimo propulsore, progettato e sviluppato in collaborazione con “Ferrari”, tiene testa alle “big” di categoria berlina-sportiva come BMW M3 e Mercedes c63 AMG.

Monta un BiTurbo 2,9 L da 510 CV in grado di sviluppare una coppia di 600 Nm tra 2.500 e 5.500 giri/min. Le emissioni non sono trascurabili purtroppo: 198 Emissioni di CO2 (g/km). Non avrà il “cuore eco-sostenibile“, ma è in grado di regalare emozioni uniche a tutti coloro che aspettavano da anni il grande ritorno dell’ Alfa Romeo.

Allaguida.it

Sistema frenante:

Il sistema frenante è molto particolare ed è chiamato Integrated Brake System (IBS). L’IBS è sistema elettro-meccanico che lavora contemporaneamente con il sistema ESC (sistema di controllo di stabilità). L’IBS migliora i tempi di risposta dell’impianto frenante, in funzione della pressione esercitata sul pedale (il quale ha un attacco molto rigido). Tale sistema riduce le vibrazioni (tipiche dell’ABS) trasmesse al pedale e migliora il comfort di guida. Alfa dichiara:

32 metri per fermarsi dalla velocità di 100 km/h.

Cambio:

Il cambio, dotato di innesti solidi e ben guidati, è di tipo manuale a 6 marce ed ha la corsa più corta delle sue dirette concorrenti per garantire maggiore sportività e ridurre i tempi di “cambiata”.

Sistemi di sicurezza:

L’innovativa Giulia è dotata di numerosi sistemi di sicurezza:

  • Lane Departure Warning: Tale sistema monitora la segnaletica orizzontale presente sulla carreggiata. Se il guidatore, per distrazione, esce dalla propria corsia, viene avvisato mediante un allarme acustico o una vibrazione del volante. Il sistema sfrutta una telecamera che rileva le strisce orizzontali;
  •  Forward Collision Warning (FCW): E’ un sistema basato su sensori e telecamere che rilevano, istante per istante, le caratteristiche di percorrenza del veicolo. E’ in grado di riconoscere gli oggetti sulla strada (pedoni,veicoli, oggetti vari) e rilevare la distanza di sicurezza ottimale. Se tale distanza non viene rispettata il conducente verrà avvisato tramite un segnale acustico o una vibrazione della postazione di guida;
  • Cruise Control: Sistema che consente la regolazione automatica della velocità di un’autovettura;
  • Integrated Brake System (IBS);
  • Il servofreno: Tale sistema amplifica la forza esercitata dal conducente durante la fase di frenata;
  • Sistema di controllo della stabilità (ESC):Tale sistema corregge le errate impostazioni di una curva nel caso di una improvvisa deviazione della traiettoria o sbandamento. E’ utile per correggere anche differenti situazioni di sovrasterzo o sottosterzo.
ItalianTestDrive.com

 

Impostazioni di guida:

L’Alfa Giulia è dotata del innovativo sistema Chassis Domain Control, che coordina:

  • Selettore di guida DNA (Dynamic Normal All weather). Normal per situazioni di guida normali. Dynamic per un’impostazione aggressiva. All Weather adatto per ogni condizione atmosferica, anche se trae il massimo beneficio nelle situazioni con un fondo stradale a bassa aderenza. Ed infine “Race” che garantisce il massimo della potenza del propulsore e maggiore “giocabilità” in controsterzo per i più temerari;
  • l’Active Aero Splitter anteriore che gestisce in modo attivo la deportanza a velocità sostenute. Garantisce maggiori velocità di punta (307 km/h) e stabilità in curva.
  • Differenziale posteriore con il sistema Active Torque Vectoring;
  • Sospensioni elettroniche: Le sospensioni sono a quattro ruote indipendenti di tipo “quadrilatero” all’anteriore e “multilink” al posteriore;
  • Computer di bordo: Monitora l’intera autovettura e fornisce dati sulla pressione e temperatura dei pneumatici e dei freni.

motori.it

→  Componenti e materiali:

L’albero di trasmissione è in fibra di carbonio (costituisce un traguardo notevole per Alfa); Tetto,spoiler, cofano motore, padiglione e minigonne sono in alluminio-carbonio. Nell’abitacolo: Plancia e consolle centrale (a richiesta su volante e sedili) c’è ancora fibra di carbonio.

AlVolante.it

Valutazione Vehicle CuE:

Pulita ed elegante in curva, potente ed aggressiva in ogni condizione di guida: l’Alfa Romeo Giulia Quadrifoglio è la berlina 3 volumi a trazione posteriore più interessante dell’anno. Il prezzo rispetto alle concorrenti BMW e Mercedes è adeguato: 79.000€.

Rappresenta una gloriosa rinascita per il marchio milanese, nonché una soddisfacente prestazione per l’ingegneria automobilistica italiana.

L’Alfa Giulia è unica anche per la sua perfetta distribuzione delle masse 50:50 sul telaio: ciò garantisce equilibrio ottimale e maggiore stabilità e controllo anche nelle situazioni più avverse al guidatore.

Noi di Vehicle Close-up Engineering ci auguriamo che questo possa essere solo l’inizio di una grande serie di automobili italiane a dire la propria nello scenario mondiale legato all’automotive.

 

Waterboost, iniezione d'acqua

Waterboost: motore con iniezione d’acqua

Ogni propulsore è dotato di un impianto di raffreddamento esterno, in grado di mantenere la temperatura del gruppo termico, costantemente, al di sotto di un certo limite; garantendo l’efficienza e la durata del motore stesso. E se venissero a coesistere due diversi sistemi di raffreddamento? Vale a dire, aggiungere al sistema “esterno” già noto, uno interno al motore? Parleremo quindi di “Waterboost”.

e-automobile.ro

• Nascita ed evoluzione:

Il primo ad avere l’idea di iniettare acqua nel motore a combustione interna fu Pierre Hugon nel 1865, sul suo motore a gas. Egli notò numerosi benefici tra i quali: eliminati i difetti di accensione e di mantenimento costante del moto, diminuzione dell’usura dei componenti meccanici e maggior affidabilità dell’impianto.

Questa tecnologia non riscosse successo. Successivamente venne adottata sui motori per gli aerei ad elica della seconda guerra mondiale tra cui:

  • il BMW 801;
  • il Daimler-Benz 605 con impianto MW 50;
  • Pratt & Whitney R-2800.

In ambito”automotive“il sistema venne montato su:

  • Ford Escort Cosworth 4WD;
  • La vettura di Formula 1 Ferrari 126 C2 e C3.

Fino a giungere al recente “Waterboost” progettato dalla Bosch per i motori a ciclo Otto (benzina) e montato sulla BMW M4 GTS.

Principio fisico:

Nei motori a combustione interna è il calore prodotto dalla reazione di combustione del carburante, a far espandere i gas all’interno del cilindro, generando potenza meccanica. Il limite principale di tale funzionamento sta nel fatto che molto calore, e quindi potenza, si perde con i gas di scarico.

newatlas.com

L’iniezione di acqua alla miscela (aria e benzina) consente quindi di disperdere una maggiore quantità di calore, grazie all’elevato valore di energia di vaporizzazione richiesta. I gas di scarico pertanto fluiscono dal cilindro a temperature notevolmente inferiori; grazie al fatto che l’acqua sottrae grande quantità di calore per evaporare.

Non a caso la domanda che ci verrebbe spontaneo porre sarebbe: come può avvenire la combustione, quindi un’esplosione, somministrando dell’acqua?

La risposta è evidente: non ci sono pericoli in quanto l’acqua, precedentemente alla reazione di combustione, viene fatta completamente evaporare aumentando notevolmente il proprio volume; ciò consente un abbassamento di temperatura dall’aria in aspirazione che nel suo moto per l’ingresso in cilindro vede la propria temperatura aumentare. Questo abbassamento di temperatura, aumenta la densità della carica in ingresso e a sua volta aumenta anche il quantitativo d’aria aspirabile. Tale aumento comporta un aumento complessivo della pressione nel cilindro quando le valvole si chiudono. Inutile dire come il rendimento volumetrico che quantifica il fenomeno di ricambio della carica nel motore, aumenti.

Funzionamento:

Il funzionamento è abbastanza intuitivo. Riportiamo qui in figura un impianto di iniezione d’acqua semplificato. L’acqua viene pompata e tramite un condotto raggiunge la valvola unidirezionale, la quale aprendosi fa convergere l’acqua sul condotto di aspirazione, in cui è già presente la miscela di carburante.

web.tiscali.it

 

Benefici:

  • Aumento del rapporto di compressione (quindi della potenza erogata), nonché un maggior riempimento di “carica fresca” nel cilindro.
  • Migliorato raffreddamento dei gas entranti, favorendo dispositivi energetici e meccanici come il turbocompressore;
  • Il sistema Waterboost consta di iniezioni di piccolissime quantità di acqua (generalmente poche centinaia di millilitri per ogni centinaio di chilometri) per cui il serbatoio di acqua distillata ha un’autonomia di 3000 km;
  • Migliore efficienza del motore;
  • Migliorata la vita del propulsore, diminuendo l’usura delle componenti (condotti e scarichi);
  • Diminuzione del fenomeno della detonazione, tipico dei motori a benzina;
  • Aumentata la durata dell’olio motore e delle candele di accensione;
  • Aumento dell’eco-sostenibilità: grazie alle minori temperature raggiunte, gli ossidi di azoto risultano notevolmente abbattuti;
  • Prezzi contenuti: Quanto mai potrà costare qualche litro di acqua?

Infine, secondo la Bosch, quasi un quinto della benzina consumata dalle automobili viene completamente sprecata per “rinfrescare” i condotti di aspirazione, senza partecipare attivamente alla combustione. Per risolvere tale inconveniente, questa piccola quantità di benzina viene sostituita dall’acqua.

Difetti:

  • Maggiore fumosità: un mezzo dotato di Waterboost emette molto fumo bianco allo scarico, a causa della consistente quantità di vapore acqueo presente;
  • Necessità di acqua distillata: non è possibile utilizzare semplice acqua di rubinetto, perché contiene sali;
  • Inefficacia degli attuali sistemi catalizzanti: la marmitta catalitica necessità di alte temperature per il suo corretto funzionamento; questo non avviene col sistema Waterboost;
  • Difficoltà di applicazione su veicoli datati: nelle auto più vecchie vi era il problema nella regolazione dell’anticipo e della carburazione; nei motori più moderni, la centralina elettronica di controllo (ECU) risolve questi problemi, limitando l’applicazione del Waterboost ai soli motori moderni.
Fasatura variabile

Fasatura variabile: descrizione e funzionamento

L’espressione “fasatura variabile” (“Variable timing” in inglese) sta ad indicare la modalità con cui viene gestito il sistema di distribuzione, vale a dire, il regime di rotazione dell’albero a “camme” e quindi delle valvole di aspirazione e scarico.
L’espressione chiave che sta alla base di quest’articolo è quindi “fasatura variabile”.
Ma cosa significa “fasatura“?

Fasatura (di distribuzione) è per definizione il “momento” ottimale in cui si realizzano l’apertura e la chiusura delle valvole di aspirazione e scarico, rispetto ad una posizione definita del pistone. La “fasatura”è ottenuta grazie alla sincronizzazione dell’albero a “camme” con l’albero motore, tramite componenti meccanici come ingranaggi, cinghie o catene. E’ proprio questa dipendenza dall’albero motore che limita l’efficienza della fasatura fissa e quindi del gruppo termico, costringendo i progettisti ad inventare un sistema variabile di distribuzione.

hwupgrade.it

Caratteristiche tecniche della fasatura:

Cerchiamo di capire, innanzitutto, come funziona il sistema di distribuzione. La sua funzione principale è quella di garantire il corretto funzionamento delle quattro fasi del ciclo dei motori a 4 tempi e gestire i cosiddetti “incroci”. Gli “incroci”, come suggerisce il termine stesso, sono fasi in cui avviene la apertura/chiusura della valvola di aspirazione con la corrispettiva chiusura/apertura della valvola di scarico, in modo perfettamente combinato (ad incrocio). 

La valvola di aspirazione permette introduzione di fluido (miscela aria-benzina per motori a ciclo Otto, solo aria per quelli a ciclo Diesel) nella camera di combustione del cilindro; avviene lo scoppio tramite la reazione chimica “esplosiva” ad alti valori di pressione (in base al rapporto volumetrico di compressione del motore) ed infine, i prodotti di tale reazione diventeranno gas combusti, i quali verranno espulsi dal cilindro tramite l’apertura della valvola di scarico. Le valvole sono azionate da uno o più alberi a camme, i quali sono collegati tramite ingranaggi, cinghie o catene all’albero motore, garantendo la completa sincronia di funzionamento.

In parole povere, una valvola non può aprirsi o chiudersi in anticipo o in ritardo rispetto ad una posizione predefinita del pistone, causando danni o malfunzionamenti; al contrario, è tutto perfettamente sincronizzato in modo tale che le valvole vengano azionate al momento giusto. Il singolo o i più alberi a camme azionano le valvole per contatto diretto con dei profili ad eccentrico, chiamati appunto “camme“, calettati su un asse. Sul profilo della valvola vi è una “molla” che ha la funzione di richiamarla alla sua configurazione d’equilibrio (valvola chiusa).

Angoli e profili:

La fasatura di una valvola è definita da due valori: l’angolo di anticipo (o ritardo) di apertura rispetto al PMI (punto morto inferiore) e l’angolo di anticipo (o ritardo) di chiusura rispetto al PMS (punto morto superiore). L’angolo di anticipo è definito come il momento in cui la valvola termina la sua corsa fino a raggiungere la posizione di completa chiusura/apertura. Sono proprio i valori dell’angolo di anticipo a caratterizzare la fasatura di un motore, determinando gli istanti in cui la valvola inizia il suo moto di apertura (da completamente chiusa) o chiusura (da completamente aperta).

La velocità della valvola durante il moto di apertura/chiusura dipende dal profilo della camma che la aziona: più “appuntito” sarà tale profilo, più veloce sarà la fase di apertura/chiusura della valvola; caso contrario, otterremo una velocità di fase inferiore (ciò non indica necessariamente inefficenza). Il profilo delle camme, opportunamente progettato, dovrà garantire la fase di incrocio, definita precedentemente, affinché avvenga l’effetto “risucchio” che i gas combusti in uscita (dal cilindro) esercitano sul fluido in ingresso, garantendo un maggior riempimento della camera di combustione, per unità di volume.

Riportiamo in figura un diagramma di distribuzione per la fasatura.

FF1.it

Difetti della fasatura fissa:

Dopo aver opportunamente definito le grandezze in gioco ed il funzionamento, cerchiamo di capire quali sono i limiti della fasatura fissa.

Durante le fasi del ciclo si generano inefficienze dovute alle “perdite per laminazione“, ossia perdite che si verificano quando la valvola è parzialmente aperta, portando il fluido a risentire di una sorta di resistenza dovuta alla “strozzatura” (valvola semi-aperta nel condotto di aspirazione). Se le camme fossero appuntite si avrebbe un azionamento istantaneo delle valvole, facendo diminuire le perdite e garantendo una maggior potenza a parità di cilindrata; il tutto a scapito della resistenza del gruppo endotermico. Pertanto la fasatura di tipo fisso tende a definire il “carattere” del propulsore, limitando la “flessibilità” molto richiesta nel campo motoristico. Motori sportivi prediligeranno gli alti giri ed una fasatura molto spinta, con un elevato angolo di incrocio, guadagnando in potenza e perdendo in guidabilità e coppia ai regimi bassi. I motori più “turistici” risentiranno del problema opposto.
Da tale limite si è passati alla fasatura variabile: scopriamone l’evoluzione.

Fasatura variabile:

Il sistema di fasatura varabile delle valvole è adottato ormai da tutte le case costruttrici sotto nomi e sigle differenti. La prima applicazione al mondo di tale sistema su un’automobile di serie è italiana e riguarda la casa automobilistica milanese Alfa Romeo, la quale montò tale innovativo sistema sulla Spider Duetto nel 1980. La variazione di fase era realizzata dallo spostamento assiale di un manicotto lungo l’albero a camme, che modificava così la sua rotazione.

Soluzioni delle principali case costruttrici:

Successivamente le principali case costruttrici si attivarono per la progettazione di un sistema analogo. La Honda brevettò il sistema VTEC (Variable Valve Timing e Lift Electronic Control) montandolo sulla Integra nel 1989. L’idea Honda era quella di gestire due diversi profili per il controllo delle valvole di aspirazione (2 per cilindro): uno per i regimi medio-bassi e l’altra per i regimi alti. Il sistema era comandato idraulicamente da tre camme e due bilancieri (complessivamente due esterni ed uno centrale) che si azionavano indipendentemente a seconda dei giri del motore: ai bassi regimi le valvole venivano azionate dai bilancieri esterni, mentre una camma dal profilo più pronunciato muoveva il bilanciere centrale oltre un certo numero di giri motore, aumentando la velocità di apertura della valvola e quindi la potenza erogata.

La Honda grazie al sistema VTEC disponeva di due differenti tipi di fasatura variabile a seconda dei giri, garantendo una potenza specifica di 100 CV/litro. Il sistema risultava poco gestibile nel cambio di erogazione, pertanto fu superato con il LeitMotiv che garantì la variabilità della fasatura in modo continuo e non brusco come il VTEC. Nacquero così numerosi sistemi, citiamo solo i più importanti dal punto di vista innovativo: VVT (Variable Valve Timing) della Toyota, BMW iVanos, Valvetronic BMW, il VarioCam Porche fino al recente MultiAir Fiat. Ferrari introdusse alberi a camme con profilo variabile lungo la lunghezza del lobo, che traslavano assialmente per ottenere diagrammi di distribuzione differenti. Il passo fondamentale per la creazione di un sistema di variazione continuo ed efficiente fu la realizzazione dell’ampiezza variabile dell’alzata valvola. In altre parole, con questa soluzione il pedale del gas è in grado di controllare direttamente le valvole di aspirazione.

In figura, il sistema VTEC.

world.honda.com motociclismo.it

 

 

 

 

 

 

 

BMW, col sistema Valvetronic (2001), interpone dei bilancieri tra la valvola e l’albero a camme, azionandoli con un motore elettrico. Il movimento dei bilancieri (comandati elettronicamente dalla centralina) permette di variare l’alzata delle valvole di aspirazione (2 per cilindro) in maniera assolutamente indipendente dal regime di rotazione e dal “carico” del motore. L’evoluzione del Valvetronic BMW è stato il sistema elettro-idraulico Fiat MultiAir, presentato nel 2009.

Dagli innovativi sistemi elettro-idraulici si tende sempre più verso il CAMLESS (“senza camme” tradotto in italiano) per svincolare completamente la dipendenza delle camme nel sistema di distribuzione.

• Il sistema MultiAir è strutturato con un tradizionale albero a camme lato scarico ed un’ulteriore camma meccanica che agisce su un solenoide on/off. Vi è del volume d’olio (componente idraulica del sistema) che viene movimentato per azionare le valvole di aspirazione. Se la valvola on/off è chiusa, l’olio si comporta come un corpo rigido e trasmette alle valvole la legge di alzata imposta dalla camma (vale a dire il sistema classico di funzionamento); quando la valvola on/off commuta, invece, l’olio defluisce nel serbatoio e la valvola stessa si chiude per effetto della forza di richiamo della molla. Questa valvola a solenoide garantisce diverse fasature a seconda del “carico” motore: agli alti regimi la valvola rimane sempre chiusa e l’apertura delle valvole è garantita dal profilo della camma meccanica; a basso regime, viceversa, si può ritardare l’apertura della valvole di aspirazione posticipando la chiusura della valvola on/off.

Nuova fasatura variabileAddio albero a camme

• Il sistema CAMLESS, come già accennato, si propone di eliminare il legame fisico che c’è tra albero motore ed albero a camme. Tale soluzione avviene col passaggio da un sistema elettro-idraulico ad un sistema elettromagnetico, in cui le valvole vengono azionate dalla forza esercitata da un campo magnetico variabile generato da solenoidi, gestiti a loro volta da una ECU (Electronic Control Unit). Tale sistema è in grado di ridurre gli alti consumi energetici a scapito della sicurezza: il malfunzionamento dei solenoidi potrebbe portare le valvole ad impattare il pistone. Il sistema elettro-magnetico è ancora un concept, che potrebbe in futuro diventare realtà.

Il sistema CAMLESS più recente in commercio è stato progettato dalla Koenigsegg-Cargine Engineering: il sistema Free Valve Techology.

teamimports.com

 

treno maglev tramonto

MAGLEV: spostamenti ad alta velocità

Il MagLev (MAGnetic LEVitation) è un particolare tipo di treno che sfrutta, per l’appunto, la levitazione magnetica per la propulsione dello stesso. E’ unico nel suo genere: sfrutta lo stesso principio di natura elettromagnetica sia per la propulsione, sia per l’arresto del mezzo in questione.

Per capire i vantaggi di questa innovazione tecnologica, introdotta sin dagli inizi degli anni ’70 in Giappone e poi successivamente migliorata in Cina negli ultimi decenni, bisogna capire come funziona la levitazione di tipo magnetico.

Principi di base:

  • Ogni magnete, per quanto piccolo possa essere, possiede sempre un polo positivo ed uno negativo. Poli opposti si attraggono, mentre poli uguali si respingono.
  • Quando una corrente elettrica attraversa un cavo conduttore, genera un campo magnetico. Se si invertisse la direzione della corrente si otterrebbe un inversione dei poli del campo stesso. pontociencia.org

    Immaginiamo di collegare una serie di magneti sotto un treno, in modo da ottenere una successione alternata di poli positivi e negativi rivolti in direzione del binario. Attacchiamo adesso dei magneti in sequenza anche sul binario; l’effetto ottenuto sarà una continua repulsione di tipo magnetico tra treno e binario, ottenendo così la cosiddetta “levitazione”. Questo fenomeno ha validità solo quando istante per istante la polarità dei magneti sarà uguale, non appena verranno a combaciare due magneti che rivolgono corrispettivamente polarità opposta, il treno rimarrà attaccato al binario. Se però potessimo invertire, istante per istante, la polarità dei magneti sul binario, il treno continuerebbe a muoversi e levitare indisturbatamente per tornare ad avere poli opposti al contatto (una sorta di “incessante ricerca” di equilibrio magnetico).

    Il MagLev funziona proprio così: sul binario sono collocati dei magneti costituiti da avvolgimenti di cavo conduttore attraversati da corrente (bobine); invertendo il verso della corrente all’interno della bobina, come abbiamo detto precedentemente, si invertirà anche la polarità magnetica. Istante per istante, quindi, i magneti posti sul mezzo sono respinti dal magnete corrispondente sul binario (garantendo la levitazione), e contemporaneamente sono attratti dal magnete successivo posto sul binario (garantendo la propulsione). Quindi basterà alternare la direzione della corrente che attraversa le bobine, per far “fluttuare” il treno sul binario a velocità elevatissime.

    wikipedia.org

    Quindi per aumentare la velocità del MagLev , o diminuirla, basterà agire sull’intensità di corrente che attraversa la bobina; in quanto l’intensità della corrente e del campo magnetico generatosi sono due grandezze direttamente proporzionali: all’aumentare di una, aumenta anche l’altra.

    Il MagLev è basato sull’utilizzo di motori elettrici lineari, cioè motori elettrici analoghi a quelli rotanti con la differenza sostanziale, di sviluppare il moto lungo una linea retta. In questo caso, quindi, la parte fissa, vale a dire lo statore, è il binario, mentre la parte “mobile” è il treno stesso.

    Esistono due differenti tipi per ottenere la levitazione:

     

    Maglev
    fotovoltaicosulweb.it

     

 

 

 

 

 

I vantaggi di questo innovativo sistema di propulsione sono sicuramente:

  • ECOSOSTENIBILITA’: impatto ambientale ZERO, non c’è alcuna emissione di sostanze tossiche; il campo elettromagnetico produce soltanto cariche superficiali alle componenti magnetiche.
  • COSTI DI MANUTENZIONE BASSI: Le componenti necessarie per il funzionamento sono davvero poche e di natura puramente elettronica ( a differenza dei treni comunemente utilizzati). L’assenza di contatto tra binari e treno, limita i rischi di guasto.
  • ALTA VELOCITAED AFFIDABILITA’: Non essendoci attrito, l’unica resistenza al moto a cui è sottoposto il MagLev, è quella dell’aria. Questo consente al MagLev di raggiungere velocità record (603 km/h, Giappone,2015). Il sistema di levitazione magnetica garantisce anche affidabilità, in quanto il treno rimane sempre “incollato” ai binari. Non potrebbe mai deragliare.
  • COMFORT: “Fluttuando” sui binari si ottengono emissioni acustiche e vibrazioni molto basse. Quasi impercettibili.
  • CONSUMO LIMITATO DI CORRENTE ELETTRICA : Al contrario di quanto si possa pensare, per generare il campo elettromagnetico necessario, non c’è bisogno di un quantitativo di corrente elevatissimo, anzi, al contrario: il passaggio di corrente nelle bobine dei magneti (sul binario), avviene in modo indipendente e rapido, questo vuol dire che, per pochissimi secondi, viene fatta convogliare della corrente solo quando il treno è in corrispondenza del magnete stesso, limitando i consumi.

Non ci sono molti difetti, anzi, il MagLev è un insieme di soli pregi. Purtroppo però, a causa del costo elevato delle infrastrutture necessarie , vale a dire, magneti di grosse dimensioni e binari molto sofisticati, i MagLev non sono molto diffusi. Le uniche nazioni a possedere tale meraviglia della tecnologia odierna sono il Giappone e la Cina.

A Shanghai c’è la più grande linea MagLev, di appena 30 km, la quale collega l’aeroporto con il centro della città. Il tragitto viene effettuato in circa 7 minuti, con una velocità media di 250 km/h.

maglev
electrical-engineering-portal.com

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