Heart Combustion Engine

L’unica applicazione che possiamo ritenere paragonabile per livello d’innovazione è il ciclo Atkinson. Con alcune considerazioni. Il ciclo Atkinson è stato applicato a livello industriale solo da Toyota nel 1997 nel motore della Prius. La sua particolarità sta nel fatto che la corsa di espansione è più lunga della corsa di compressione (condizione realizzabile in una delle innumerevoli configurazioni del nostro motore), cioè a pari quantità di miscela introdotta si ottiene più lavoro rispetto al ciclo Otto o Diesel, che a parità di quantità di fluido vuol dire maggior rendimento. In realtà a causa di alcune criticità costruttive del ciclo Atkinson, le versioni attualmente in uso sui motori Toyota, Wolkswgen, Audi, Nissan, Mazda, corrispondono ad una variante introdotta dall’ingegnere americano Miller che adattò i motori normali ottenendo semplicemente di chiudere con molto ritardo la valvola di aspirazione rispetto al punto morto inferiore. Così facendo il pistone in risalita spinge fuori parte della miscela aspirata, così, una volta chiusa la valvola, risulta una corsa di compressione più corta rispetto alla corsa di espansione. A differenza dell’Atkinson originale però, in cui la corsa di espansione era circa il doppio di quella di compressione, nel Miller lo scostamento tra le due corse risulta molto ridotto. Passando a un confronto col motore oggetto dell’Idea di Business si elencano le principali differenze. 1. Motore Configurabile in illimitati modi. La principale differenza sta nel poter disporre di due punti morti superiori e due inferiori configurabili tramite un’equazione, facendo sì che le fasi di aspirazione ed espansione possano essere dimensionate in uguale (come in motori standard) o differenti fra loro con qualsiasi rapporto. In particolare la fase di aspirazione può essere ridotta di quanto si vuole. Il tutto senza la necessità espellere (come nel ciclo Miller) una parte della miscela ritardando la chiusura della valvola di aspirazione; 2. Ciclo del motore in 360 gradi. In un solo giro dell’albero motore è effettuato l’intero ciclo di combustione (aspirazione, compressione, scoppio, scarico), il ciclo Miller invece, agendo sulla sola aspirazione, non modifica le fasi del ciclo Otto e Diesel che si completano in 720°. 3. Fase di scarico può essere interrotta prima di raggiungere il PMS. Il propulsore può essere progettato in modo da completare la fase di scarico prima che il pistone raggiunga il Punto Morto Superiore corrispondente. 4. Corsa e Raggio di Manovella non vincolati. La corsa del pistone può essere aumentata a valori superiori al doppio del Raggio di Manovella, in tutti gli altri cicli la corsa è uguale o leggermente inferiore al doppio del raggio di manovella. 5. Migliore distribuzione dei carichi grazie a un doppio albero a gomiti. Il principale difetto del ciclo Atkinson originale risiedeva nella fragilità del manovellismo. Il meccanismo oggetto di invenzione invece, prevede l’utilizzo di due alberi a gomiti che ruotano in opposizione di fase. Ciò consente alle forze in gioco di distribuirsi più efficacemente con un’auspicabile riduzione delle sollecitazioni alle parti. L’ingombro ulteriore può considerarsi secondario, consederando che alcuni motori (es. Twin air) impiegano un contralbero di bilanciamento al solo scopo di ridurre le vibrazioni. 6. Riduzione dei consumi e delle emissioni oltre che delle temperature dei Gas di Scarico. Riducendo i tempi di espulsione dei gas combusti e/o aumentando il rapporto tra volume di espansione e volume di aspirazione (cosa ottenibile in linea teorica anche con l’Atkinson originale ma non dal Miller) è possibile ridurre in modo considerevole sia la temperatura delle parti costituenti il motore che la temperatura dei gas di scarico. 7. Riduzione del numero di giri a parità di Potenza Non sono necessari regimi elevati per ottenere potenze considerevoli, poiché a parità di giri, il motore in esame è in grado di erogare circa il doppio della potenza rispetto a un motore tradizionale.