Con tutto il clamore sulle auto ibride, elettriche e a carburante alternativo, è facile pensare che l'era del motore a benzina sia finita. Quando hai auto che funzionano a idrogeno o che si collegano al muro, il motore a combustione interna può sembrare decisamente superato.
Ma resta il fatto che la stragrande maggioranza delle auto vendute negli Stati Uniti è alimentata da motori a benzina. Il predominio dei motori a gas nel mercato automobilistico persisterà per il prossimo futuro. Le case automobilistiche utilizzano motori a benzina per molte ragioni. Le persone ci sono abituate, c'è un'infrastruttura che li supporta e si adattano perfettamente al modo in cui la maggior parte degli americani usa le proprie auto.
Questo non vuol dire che i motori a benzina non abbiano i loro lati negativi. Inquinano e dipendono dalla benzina, il che lascia i conducenti americani soggetti a variazioni dei prezzi del carburante. Sebbene il motore dell'auto nel tuo vialetto abbia molto in comune con i motori utilizzati sulle prime auto, le nuove innovazioni nella tecnologia dei motori hanno consentito alle case automobilistiche di annullare alcuni dei problemi associati ai motori automobilistici a benzina. I miglioramenti in termini di potenza, efficienza del carburante ed emissioni consentono alle persone di guidare i tipi di auto che preferiscono, riducendo allo stesso tempo la quantità che inquinano e i soldi che spendono per il gas.
Guardare alcune delle nuove tecnologie che migliorano il risparmio di carburante di poche miglia per gallone potrebbe non sembrare molto, ma tieni presente che con quasi tutte le auto in circolazione che utilizzano motori a benzina, piccoli miglioramenti hanno un grande impatto a livello nazionale. Attualmente, le auto elettriche e ibride rappresentano solo il 2% circa delle auto in circolazione. Rendere il restante 98% più efficiente consente di risparmiare denaro, riduce la dipendenza dal petrolio estero e riduce l'inquinamento, mantenendo al contempo le auto nuove accessibili e attraenti per la maggior parte degli acquirenti.
ContenutiUn modo in cui le case automobilistiche stanno aggiornando i motori a benzina è con fasatura e sollevamento variabili delle valvole. Per capire come funziona, avrai bisogno di una conoscenza di base di come funziona il motore di un'auto.
In un motore, le valvole si aprono e si chiudono per controllare come entra la miscela aria/carburante e come esce lo scarico dalla camera di combustione. Nella maggior parte dei motori a benzina, le valvole si aprono per la stessa quantità di tempo e si aprono alla stessa distanza indipendentemente dalla forza di funzionamento del motore. Quanto sta lavorando un motore è noto come la sua velocità. La velocità del motore non tiene traccia della velocità con cui un'auto si muove lungo la strada. Invece, la velocità del motore si riferisce alla velocità di rotazione dell'albero motore del motore. Quella rotazione viene dai pistoni nei cilindri del motore. Più veloci vanno, più veloce è il regime del motore e più il motore funziona a fatica.
Immagina di allenarti molto duramente. Avrai bisogno di molto carburante, sotto forma di calorie, e di molta aria. Il motore della tua auto è allo stesso modo, solo che usa il gas per il carburante invece delle calorie. Quando stai solo passeggiando, non hai bisogno di tante calorie e aria. Lo stesso con il tuo motore. Se le valvole del motore si aprono per la stessa quantità di tempo e altrettanto larghe, indipendentemente dalla potenza del motore, un po' di carburante andrà sprecato. Questo perché il motore riceve la stessa quantità di carburante e aria sia che si muova per inerzia o che traini un carico pesante.
Variando il tempo e la distanza di apertura delle valvole, il motore riceve carburante e aria sufficienti per l'attività che sta svolgendo attualmente. In effetti, la fasatura e l'alzata variabili delle valvole possono rendere un motore a benzina circa il 5% più efficiente [fonte:Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti].
La disattivazione del cilindro funziona secondo lo stesso principio della fasatura e dell'alzata variabili delle valvole:un motore ha bisogno di quantità diverse di carburante per diversi tipi di lavoro.
Prendi un motore V-8, per esempio. Un motore V-8 ha otto cilindri. Ogni volta che il motore è acceso, tutti gli otto cilindri funzionano, bruciando carburante e aria. La maggior parte delle auto, dei camion e dei SUV con motori V-8 li ha perché, generalmente, più cilindri ha un motore, più è potente. Ecco perché di solito si vedono motori V-8 nelle auto sportive o negli autocarri pesanti. Ma, mentre alla gente piacciono i motori V-8 perché vanno veloci e possono trainare carichi pesanti, la maggior parte delle persone non fa queste cose tutto il tempo.
È qui che entra in gioco la disattivazione del cilindro. Disattivazione del cilindro spegne un certo numero di cilindri del motore quando non sono necessari. Ciò significa che quando un'auto o un camion mantiene una velocità costante e non accelera, alcuni cilindri non sono in uso. Dal momento che non sono in uso, non ricevono nemmeno gas e ciò consente di risparmiare carburante. La tecnologia di disattivazione del cilindro è stata utilizzata negli ultimi anni su auto e camion con motore V-8, ma alcune case automobilistiche stanno iniziando ad aggiungerla anche ai loro motori a sei cilindri. Si stima che la tecnologia di disattivazione dei cilindri possa migliorare l'efficienza del motore del 7,5 percento [fonte:Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti].
Un altro modo in cui i motori a benzina stanno migliorando è modificando il modo in cui il carburante raggiunge la camera di combustione. In un motore a benzina, carburante e aria utilizzano una scintilla per accendersi nella camera di combustione. Ma i ricercatori hanno scoperto che riscaldando e pressurizzando il carburante prima che venga iniettato nella camera di combustione, possono accendere il carburante senza una scintilla, una sorta di funzionamento di un motore diesel. Questo processo consente di bruciare in modo più pulito ed efficiente, riducendo la quantità di carburante necessaria al motore per funzionare.
Un normale motore a benzina ha un rapporto di compressione di circa 10 a 1 (o leggermente inferiore). Tuttavia, un nuovo motore Mazda (uno attualmente in vendita in Giappone) utilizza questa tecnologia e ha un rapporto di compressione di 14 a 1. La Mazda Demio ottiene una velocità di 70 miglia per gallone (29,8 chilometri per litro).
Un problema con un rapporto di compressione aumentato è che il carburante può accendersi prematuramente, causando ciò che è noto come battito del motore. Per evitare che ciò accada, i sistemi di iniezione diretta spruzzano una sottile nebbia di carburante direttamente nel cilindro (di solito, aria e carburante vengono miscelati nella porta prima di entrare nel sistema). Ciò aiuta a mantenere bassa la temperatura del motore e riduce i colpi. L'iniezione diretta di carburante può migliorare l'efficienza del motore del 12 percento [fonte:Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti].
Può sembrare strano parlare di turbocompressori come modi per migliorare il risparmio di carburante. Dopotutto, di solito sono associati alle auto ad alte prestazioni, che non sono esattamente note per il loro risparmio di carburante.
Turbocompressori sono ventilatori alimentati dai gas del sistema di scarico dell'auto. Consentono a più aria compressa di entrare nel cilindro. Ciò consente un rapporto di compressione più elevato (proprio come l'iniezione diretta di carburante) e quindi una combustione più efficiente. Pensa a un turbocompressore come iniezione diretta per la parte aria della miscela aria/carburante di un motore.
Mentre l'utilizzo di un turbocompressore consente alle auto ad alte prestazioni di generare ancora più potenza, installarle su un motore più piccolo consente loro di svolgere lo stesso lavoro di un motore più grande e ciò consente di risparmiare carburante. Nel 2011, Ford ha aggiunto un motore V-6 turbo alla sua linea di motori per i suoi camion F-150. Chiamati motori EcoBoost, dimostrano che non hai bisogno di un V-8 in un pickup. Con un turbocompressore, il motore EcoBoost dell'F-150 del 2011 eroga 365 cavalli, 420 libbre-piedi di coppia e può trainare fino a 11.300 libbre (5.126 chilogrammi). In confronto, il V-8 di base dell'F-150 produce 360 cavalli e 380 piedi per libbra di coppia. L'EcoBoost V-6 nell'F-150 non solo produce più potenza, ma ottiene anche un migliore risparmio di carburante rispetto al V-8. In due ruote motrici, l'EPA dice che ottiene 16/22 miglia per gallone (6,8/9,4 chilometri per litro) città/autostrada, mentre la base V-8 ottiene 15/21 miglia per gallone (6,4/8,9 chilometri per litro) città/autostrada.
La più grande variabile nella quantità di gas utilizzata da un motore non è completamente nella sua tecnologia. È nel modo in cui è guidato. È semplice, davvero:premi l'acceleratore e utilizzerai più gas di qualcuno che accelera gradualmente. C'è un motivo per cui le stime sul consumo di carburante indicano sempre che il tuo chilometraggio può variare.
Ma le compagnie automobilistiche stanno trovando modi per addestrare i conducenti a guidare in modo più efficiente. Facendo sapere al conducente quando sta guidando in modo efficiente, il motore può dedicare più tempo a funzionare a livelli in cui l'efficienza è ottimizzata. Ad esempio, la Kia Forte e la Honda Odyssey del 2011 hanno luci verdi sul cruscotto che indicano quando vengono guidate in modo efficiente. E non sono gli unici:diverse case automobilistiche hanno indicatori di efficienza del conducente simili. I produttori sperano che i conducenti tratteranno la luce dell'efficienza come una sorta di gioco, aumentando la loro efficienza complessiva e diminuendo il consumo di carburante.
Un'altra caratteristica che hanno molte nuove auto è qualcosa chiamato modalità eco. Mentre le modalità eco sono comuni sugli ibridi, le case automobilistiche stanno iniziando ad aggiungerle anche alle auto a benzina. Nella maggior parte delle auto, la modalità eco si attiva premendo un pulsante. Ciò cambia le caratteristiche di cambio marcia per mantenere il motore in funzione a velocità inferiori. Dal momento che il motore non funziona così tanto, non consuma tanto carburante. Sebbene la modalità eco non funzioni in tutte le situazioni di guida (può causare un certo ritardo in autostrada, ad esempio), per la guida in città può sicuramente aiutarti a consumare meno benzina.
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