Il motore del futuro

La ricerca nel campo meccanico ha avuto da sempre un particolare interesse per la Motor Union Italia ed ha sempre affascinato i propri ricercatori.
Molti progetti sono stati ideati nel corso degli anni e poi migrati industrialmente.

Il progetto del motore a combustione a volume costante o motore a sei tempi sta proseguendo nelle fasi di sperimentazione con successi teorici e pratici.
Il progetto del cambio automatico "stepless" senza cinghia e pulegge è importante ed insieme al propulsore con combustione a volume costante consentirà a notevoli diminuzioni del volume totale utilizzando dal "power train" rispetto alle attuali dimensioni, con notevoli risparmi di peso, costi e consumi.
Nelle righe e nel filmato che segue sarà esemplificato il rivoluzionario quanto avveniristico motore a "combustione a volume costante", un motore a sei tempi con biella rotante e pistone semi flottante che consente grandi vantaggi in termini di consumo e di dolcezza di funzionamento.
Sempre in tema di innovazioni Motor Union Italia sta proseguendo studi sul motore a ciclo Stirling con varie simulazioni su veicoli completi.
L'applicazione del principio di manovellismo tipico del motore a 6 tempi al motore a ciclo STIRLING consentirà di aumentare il rendimento termodinamico di questo propulsore a livelli ora impensabili, con inquinamento atmosferico vicino allo zero (secondo le norme in vigore in California), con un inquinamento acustico inferiore ai 70 decibel e consumi di carburante ancor più ridotti, carburante che potrà essere a bassissimo numero d'ottani, il che significa senza additivi antidetonanti quali piombo tetraetile, benzene, o altro.

È opportuno richiamare in questa sede, ancor prima di aver illustrato le varie fasi del motore a 6 tempi, il principio di funzionamento del motore a ciclo STIRLING.
In tutti i motori a combustione interna attualmente in uso la potenza si produce dall'espansione dell'aria riscaldata ed il calore necessario si produce nell'interno "mobile" del motore. Il motore STIRLING è, al contrario, un motore a combustione esterna, dove però, analogamente al precedente, il fluido contenuto all'interno del motore viene riscaldato mediante calore fornito da una combustione esterna di un carburante qualsiasi e si espande fornendo potenza. Il combustibile usato nello Stirling può essere il più diverso ed il calore può, in linea teorica, essere fornito anche dal sole opportunamente concentrato con specchi riflettenti.
La combustione esterna nello STIRLING è continua, il processo può essere opportunamente studiato ed influenzato per produrre bassissime emissioni di scarico.
Inoltre il funzionamento, rispetto a quello di un motore a combustione interna, è completamente silenzioso.
Per compiere il ciclo termodinamico occorre raffreddare, dopo l'espansione, il fluido, recuperando opportunamente il calore ancora contenuto nello stesso.
Un motore STIRLING può avere vantaggi notevoli rispetto ad un motore convenzionale.
Un motore a ciclo STIRLING è stato realizzato anche dalla FORD Usa ed installato sulla vettura Ford Pinto al posto di un motore convenzionale di 2300 cmc. Sempre la Ford in Usa, dagli anni '75 in avanti, ha costruito, finanziando direttamente la ricerca, altri motori a ciclo Stirling da 80/100 a 170 Cv equipaggiando varie vetture sperimentali, ottenendo buoni risultati sia come consumo che inquinamento, sostituendo però il sistema biella manovella con un costoso ed elaboratissimo sistema con piatto e puntoni di pressione al fine di ottenere la legge del moto necessaria. Le ricerche sono proseguite avendo sempre il problema della conversione del moto rettilineo alternato in moto rotatorio.
La Motor Union Italia lavora a questo tipo di motore utilizzando il rivoluzionario manovellismo Biagini motore a 6 tempi suscitando grandissime aspettative ed interesse a livello mondiale.

Principi del motore a 6 tempi (combustione a volume costante)

Premessa: I motori alternativi si distinguono attualmente in motori ciclo a 2 tempi e ciclo a 4 tempi. Come è noto la distinzione fra essi consiste nel fatto che le fasi caratteristiche per un corretto funzionamento del motore ed ossia Aspirazione, Compressione, Combustione, Aspirazione e Scarico, avvengono nel motore a due tempi in un solo giro dell'albero motore ed in due giri nel motore a quattro tempi.
La particolarità costruttiva di questo motore alternativo con Combustione a Volume Costante permette al pistone di fermarsi al P.M.S. (Punto Morto Superiore) ed al P.M.I. (Punto Morto Inferiore) per il tempo necessario ad ottenere un ciclo a 6 tempi con grandi vantaggi di consumo e di dolcezza di funzionamento e senza alcuno di quei compromessi che tendono a sacrificare le varie fasi, compromessi ai quali si deve assolutamente ricorrere negli altri motori alternativi descritti.

FASE 1 - Combustione a Volume Costante. Si realizza il sogno dei tecnici motoristici. L'accensione inizia quando il pistone è fermo al P.M.S. La fermata del pistone dura per il tempo prescelto dal progettista per completare la combustione e per evitare la contropressione dovuta all'anticipo di accensione. Permette una più completa utilizzazione dell'energia calorifica del carburante, con conseguente diminuzione del consumo fino al 20%.

FASE 2 - Corsa di Espansione completa, la fase attiva è completa. Allo Stato della Tecnica la fase attiva è ridotta a circa il 65% della corsa di espansione, a causa dell'anticipo di apertura dello scarico, con una perdita di oltre il 4% del lavoro utile ottenibile. Nel caso considerato la corsa di espansione avviene completamente dal P.M.S. al P.M.I.

FASE 3 - Si apre la valvola di scarico. Lo scarico avviene in due fasi distinte: una fase di scarico spontaneo dei gas ad alta pressione, con il opistone fermo al P.M.I. dopo la corsa di espansione.

FASE 4 -  Scarico forzato dal moto del pistone dal P.M.I. al P.M.S. In questa fase il gas di scarico si trova a bassa pressione, ciò induce ad un risparmio di energia motore valutata al 2%. Lo scarico continua allorché il pistone si ferma al P.M.S. mentre si ha l'incrocio con l'apertura della valvola di aspirazione che si apre, e subito dopo si chiude la valvola di scarico.

FASE 5 - Corsa di aspirazione. Il pistone si muove dal P.M.S. al P.M.I., dove si ferma, mentre la colonna dei gas aspirati continua per inerzia ad affluire nel cilindro, mentre la valvola di aspirazione si chiude. Il rendimento volumetrico di aspirazione è più alto, a parità di parametri, rispetto a quello dello Stato della Tecnica attuale.

FASE 6 - Corsa di compressione. È una corsa completa dal P.M.I. al P.M.S. L'accensione avviene dal P.M.S. senza anticipo di accensione. In un motore allo Stato della Tecnica l'accensione avviene durante la corsa di compressione dando luogo ad una contropressione sul ciclo del pistone, quindi ad una perdita energetica del momento del motore.

I ricercatori della Motor Union Italia anno quindi cercato un sistema semplice ed economico per privilegiare innanzitutto la più negletta e sacrificata delle varie fasi, quella della combustione, ed hanno ottenuto ciò modificando la legge del moto del pistone (fissa ed inamovibile nell'attuale Stato dell'Arte poiché determinata solo dalle misure della manovella dell'albero motore e dalla lunghezza della biella), modificando il concetto attuale di albero motore, cambiando profondamente il disegno della biella e cambiando il disegno della manovella che invece di una misura fissa assume lunghezze variabili secondo la legge del moto che si vuole che il pistone segua, momento per momento.
Il sistema suggerito permette di progettare un numero infinito di leggi del moto del pistone, studiate per ogni applicazione, con possibilità di suddividere un giro dell'albero motore in più fasi di funzionamento razionali, ben individuate e separate fra loro, così da poter non solo privilegiare le fasi più importanti, combustione ed espansione, ma riuscendo anche a diminuire le perdite di energia per tutti i seguenti motivi:

1 - per la diminuzione di attrito dei perni di biella
2 - per aver diminuito l'energia per il pompaggio di espulsione dei gas di scarico
3 - per l'eliminazione della contropressione dovuta all'anticipo di accensione
4 - per aver eliminato la diminuzione del rapporto di compressione che avviene nei motori attuali durante la fase di combustione, dovuta all'anticipo di accensione, con conseguente aumento della camera di combustione per il moto del pistone prima del P.M.S. e dopo questo verso il P.M.I.
5 - per la diminuzione di attrito per il minor numero dei supporti dell'albero motore
6 - per la più completa corsa di espansione

I vantaggi sopra specificati si ottengono modificando il disegno dell'albero motore, utilizzando il cilindro, pistone, testata e gli organi della distribuzione come nei motori attuali, mantenendo pertanto non solo tutta la tecnologia ed il know-how acquisito, ma con l'utilizzo di tutto il parco di macchine utensili, metodi di fusione e lavorazione esistenti.

I prototipi funzionanti di motori a 6 tempi costruiti hanno confermato non solo le aspettative teoriche ma anche la relativa facilità ed economia di costruzione, il minor peso ed il minor ingombro. A parità di cilindrata la riduzione del volume è del 35% e con lo stesso materiale usato per il manovellismo, la carcassa, i cilindri, ecc. si può avere un risparmio totale di peso dal 30 al 50% rispetto allo Stato dell'Arte su tutti gli altri motori.

Inoltre le più ridotte dimensioni permetterebbero una diversa architettura nella progettazione dei veicoli per il trasporto delle persone, concedendo più spazio ai passeggeri a parità di ingombro totale.