Hyundai brevetta il motore a cilindrata variabile, ma non è sola

Motori "misti? e con coppie di cilindri diversi: i prossimi motori Hyundai (e quelli degli altri) potrebbero essere rivoluzionari

28 marzo 2017 - 0:03

Parola d'ordine: efficienza! Anche se il Presidente Trump ha promesso di allentare le norme che regolamentano le emissioni, un motore che consuma di meno emette anche di meno, almeno riferendosi a certi tipi di inquinanti. Le ricette sono molte ma tutte cercano di aumentare la “bontà” della combustione. Abbiamo visto varie soluzioni, come la disattivazione dei cilindri persino nei “piccoli” da un litro (leggi del Ford EcoBoost che spegne un cilindro per l'efficienza) e l'ottimizzazione spinta di tutta la parte “alta” (testa, collettori pistoni e componenti di contorno). Si sono poi palesati concetti più estremi, come i pluricilindrici con cilindrate unitarie diverse che sembrano essere abbracciati anche da Hyundai. L'azienda coreana si spinge però ancor più in avanti, studiando un motore che ha 2 cilindri che funzionano a 4 tempi mentre il terzo è un 2 tempi, una soluzione piuttosto ardita!

IL MOTORE BIFRONTE Partiamo del brevetto che unisce in un solo motore tricilindrico (leggi dei motori a 3 cilindri usati per il downsizing) i cicli a 2 e 4 tempi. L'idea è sicuramente originale e deve aver comportato la risoluzione di esigenze contrastanti ma dà anche dei vantaggi particolari. Nella documentazione dei Patents viene indicato che i cilindri a 4 tempi hanno alesaggio, corsa e fasatura della distribuzione diversi da quello del cilindro centrale, che funziona a 2 tempi. In particolare il pistone centrale ha una corsa minore rispetto a quella degli altri 2 e queste differenze permettono di avere la stessa potenza dai 2 “gruppi di cilindri”: sappiamo che il ciclo a 2 tempi (leggi di come sono diversi i pistoni dei motori a 2 tempi rispetto a quelli dei 4 tempi) ha una fase utile per ogni giro e quindi non è complicatissimo avere la stessa potenza dall'unico cilindro centrale e dagli altri 2.

Il gruppo a 2 tempi ha lo scarico controllato classicamente dal pistone mentre l'ammissione ha una valvola, per impedire che la miscela aria-benzina esca dallo scarico prima che il pistone chiuda la relativa luce: così si elimina la principale fonte d'inquinamento dei 2 tempi.

L'UNIONE FA LA FORZA L'albero a camme ha due eccentrici per ognuno dei cilindri a quattro tempi e una sola camma (ellittica vista la simmetria della fase di aspirazione) per il cilindro a 2 tempi. Possiamo spingerci un po' più in là con le ipotesi e pensare che il cilindro a 2 tempi sperimenta il doppio degli scoppi di ognuno dei cilindri a 4 tempi e potrebbe quindi fare le veci del contralbero di equilibratura per le forze del secondo ordine, che gira al doppio della velocità dell'albero motore; l'idea è però impossibile verificare perché nella descrizione del brevetto ci sono disegni molto schematici. Per controllare ancor meglio la combustione Hyundai ha comunque depositato anche uno schema, riportato da Fresh Patetnts e che riportiamo qui sotto, che prevede la valvola allo scarico anche per il cilindro a 2 tempi; sono previsti anche in questo caso vari modi di funzionamento attivando vari cilindri fino a farli funzionare tutti e 3.

In ogni caso nel Patent si dice che “noise, vibration and harshness (NVH) is further improved” rispetto ad un 3 cilindri classico mentre la semplicità del 2 tempi potrebbe alleggerire, a parità di potenza, il motore completo. Un'idea meno originale ma comunque particolare la si trova in un altro Patent dal titolo un po' prolisso: “System and method for motor-assisted non-uniform displacement engine control”, dal quale comunque si capisce che riguarda un motore a quattro cilindri di cilindrate diverse.

MOTORE & MOTORE La stragrande maggioranza dei motori a scoppio possiede cilindri, albero motore e pistoni che definiscono cilindrate unitarie uguali, cosa che rende abbastanza facile controllare il rapporto aria-carburante, le emissioni e l'equilibratura. Hyundai fa però notare che un motore siffatto ha un inconveniente: “il margine per il controllo del punto di funzionamento è insufficiente a causa della cilindrata costante dei vari cilindri. Inoltre, molta energia meccanica viene consumata per avere un minimo regolare, cosa che è inefficiente”.

È così che il Costruttore coreano ha concepito l'idea di un motore che ha due tipi di cilindri con cilindrate diverse, il tutto comandato da un'unità di controllo che ha almeno tre diverse modalità: due cilindri a cilindrata alta e bassa e 4 cilindri. Un motore elettrico viene usato, oltre che recuperare l'energia in frenata, anche per bilanciare la coppia, gestire i transitori fra i vari modi e contrastare il rumore supplementare e le vibrazioni di funzionamento derivanti dalle difficoltà di bilanciare organi in movimento diversi. L'idea, come anticipato, non è nuovissima: ricordiamo un brevetto Honda per motori simili, anche a 6 cilindri: una soluzione sicuramente dalla coppia più uniforme pur nel suo “squilibrio” (leggi del motore a cilindrata variabile di Honda).

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