Noticia Mas turbado: motor Ford con un turbo en cada cilindro

Ya decíamos que veremos motores con más turbos que cilindros, pues va quedando menos

Former Ford Engineer Dreams Up Engine With Turbos For Each Cylinder
| BY BRAD ANDERSON
OCT 19, 2017 AT 9:37 PM |
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Jim Clarke, a former engineer at Ford responsible for the modular V8 and Duratec V6, has an idea to revolutionize the internal combustion engine.
turbocharger for each cylinder of an engine.

The engineer, who has partnered with the former president of the engine divisions at Navistar and Kohler, Dick Fotsch, says the result means each cylinder fills significantly quicker than a normal ICE, thus creating almost instantaneous levels of torque.

Furthermore, the installation of a turbocharger for each cylinder means they can be placed incredibly close to the exhaust valves, are significantly smaller than a normal turbo and can therefore spool up more quickly. In the patent application for the engine, Clarke says this setup could eliminate turbo lag.

Car and Driver reports that Clarke’s engine design remains all theoretical at this stage as no prototype has been built. However, this type of engine, as well as Koenigsegg’s camless engine, perhaps show that the ICE is far from dead.
http://www.carscoops.com/2017/10/former-ford-engineer-dreams-up-engine.html

 

El más turbado soy yo.

 

Vaya, si ahora se te puede romper uno, cuando lleve varios será una locura.

 

Al que se le ha ocurrido esta idea supongo que es al becario del departamento de marketing, porque manda webs....mucho de dinamica de fluidos no controla.

Para que fuera medianamente aceptable deberian ser turbos de geometria variable y cascar a un coche X turbos de esos pues no es barato.

Y para pocos cilindros (<4) dudo horrores que sea mejor que una solucion en cascada.

 

Cuando este tipo de motores sean una realidad, siempre nos quedará la segunda mano para seguir disfrutando de motores de verdad.

...

 

No se yo si los cilindros andarán muy equilibrados... y por costes... eso se escapa fijo!

 

Cambios de turbo en las revisiones normales cada 30mil km. Junto al aceite

 

Cuando se pasó de la carreta al coche con motor de combustión...
"como el caballo no hay nada. Eso te deja tirado cada 2 x 3. Desaparecerá en unos años..."
Cuando se pasaron de los faros de carburo, a los faros halógenos...
"eso calienta mucho el faro. Habrá que ver lo que dura... nah, dos telediarios"
Cuando se puso la dirección asistida
"eso hará que la potencia del motor se quede a la mitad en cada giro. Y fallará.. buff... pasarás mas tiempo en el taller que en casa"
Cuando se sacó la inyección mecánica
"como el carburador no hay. Eso no hay quien lo ajuste. Como se te estropee, que se estropeará cada dos por tres. Como el carburador, nada"
Cuando se sacó la inyección electrónica
"huuuuuy, ahora si que no. Con tanta electrónica eso fallará con un estornudo. Como la inyección mecánica... no hay".
Cuando salieron los primeros TDI
"Eso tragará a dios por los pies. Romperán turbos a mansalva. Flor de un dia. Como los diesel atmosféricos. Nada. El TDI, cagao, ya lo veréis"
...
...
...
"Huuuy, eso de un turbo por cada cilindro... nada, cagao. Ni lo van a sacar porque será una mierda como un piano de cola. Donde creen que van".

Y así, sucesivamente.

 

Y a mí se me ocurre que la gestión electrónica para controlar cada turbocompresor y conseguir una presión de soplado uniforme final teniendo en cuenta el orden de encendido, admisión y escape de cada cilindro puede ser compleja de coj*nes!! Mantener un flujo constante con cada turbo variando su soplado y evitar que este sea un tanto "pulsatil" puede ser un poco jodido....además de caro Eso y los materiales de construcción de los turbos para aguantar las temperaturas tan cerca de la salida de gases del cilindro....

Yo veo más problemas que ventajas!! Además, me temo que el problema del lag en motores grandes con las turbinas eléctricas pequeñas en el momento que se extienda la hibridacion y las redes a 48v o más desaparecerá del tirón.

 

Ventajas, al igual que el biturbo N54 tenía un turbo por cada 3 cilindros, o el N55 twin scroll mono turbo dividía el flujo en una parte por cada 3 cilindros, con un turbo por cilindro tienes la ventaja de que el flujo de gases de escape no molestan al cilindro que se encuentra en admisión (como el twin scroll) y permite un tamaño reducido al alimentar solo un cilindro( en el N54 era 3-3)
Nos hemos hartado de escuchar la patada N54 vs N55.
Pues imaginaros la de un motor con un turbo por cilindro...
Más pequeños, menos inercia, menos lag.
Desventajas, ¿Fiabilidad, costes?
Desventaja coyuntural, solo aplicaria a motores downsizing. Harían un 1000cc tricil. Con 190 cv

 

Queda bonito en el esquema pero ¿no se les ha olvidado el intercooler?

Yo no sé casi nada de fluidos pero intuyo que con ese tamaño se podrían permitirles turbos de geometría fija.

 

Todo eso suena muy bien, pero hay que "orquestarlo". Si hoy en día incluso, la transición de carga a retención resulta compleja para que no exista lag(aún con válvula de descarga comandada eléctricamente) y no se produzcan picos de sobrepresion del turbo o turbos (wastegates comandadas electrónicamente) y todo eso junto al acelerador electrónico y motores que funcionan con mezcla pobre en unas determinadas circunstancias(de carga y régimen) ahora imagina con un turbo por cilindro. la unidad electrónica de mando deberá tener de momento muchísima más capacidad de cálculo y control y mucha más rapidez de proceso, y además mucha mayor capacidad de entrada para captadores y sensores(tiene que controlar 4 turbos con sus respectivas DV....porque una sola Válvula de descarga para todo el circuito no sé yo si va a ser muy recomendable para evitar lags y empujes erráticos o Buen tacto de acelerador..,)....a mí eso me suena a €€€€ y mucha complejidad añadida.....y la industria tiende precisamente a lo contrario....salvo en motores de baja tirada y alto rendimiento montaros en modelos caros.

De hecho como tú dices, los "complejos" N54(Bi-Turbo, inyectores piezolectricos y demás..)fueron sustituidos por los N55 con turbo TwinScroll e inyectores de solenoide....VAG abandonó el desarrollo de los 1.4TSI Twincharger por lo complejo y caro del sistema de sobrealimentación doble frente a la nueva generación de 1.4TSI con tubos simples y ahora 1.5TSI d geometría variable.

Y luego viene lo que comentaba @Alfa156 , un turbo por cilindro implica un colector de admisión bastante elaborado y por tanto caro y más de lo mismo con el de escape, aparte de que a los turbos, hay que refrigerarlos y lubricarlos convenientemente e individualmente(más complejidad y piecerio) .....no sé yo si salen las cuentas para el supuesto beneficio eh??

 

el dibujo del ejemplo es un tricilindrico, y obviamente, seria turbos de geometria fija para hacerlo más rentable y fiable.

 

Por partes:

@Pepe Pótamo, tambien se dijo que el Titanic no se podia hundir. Tampoco seria tan raro que una tecnologia al final fracase.

@392C, no te puede extrapolar que si para de un monoturbo a biturbo en un 6 cilindros hay cierta mejora, que tambien pase por cascarle 6 turbos.....hay muchos aspectos que interactuan en el calculo de la sobrealimentacion de un motor.

@carloscsc, esta claro que seria la unica manera de hacerlo medianamente industrializable.

En general.

Recordemos cual es la razon de poner turbos mas pequenios a un motor y es desplazar su curvas de funcionamiento a cargas mas bajas y caudales menores. Por eso es normal que en motores grandes los turbos "mantengan" tamanio y aumenten el numero de ellos con respecto motores mas pequenios. Un V8 de 4 litros (a grosso modo) genera el doble de gases de escape que un L4 de 2 litros....si le pones un turbo capaz de recibir ese caudal, logicamente sera mas grande y tendra mas inercias, de ahi que se le pongan dos turbos que podrian ser de similar (si no igual) que el turbo del 4 cilindros.

Pero a parte de eso, influye muchisimo el orden de encendido, los pulsos de gas que se forman, y bastantes mas cosas. Un ejemplo de ello es el complejo colector de escape que tienen los S63 que combinan los gases de ambos bancos tomados de 2 en 2. Lo que en jerga por aqui se llama BÜK (Bankübergreifender Krümmer)


Con un turbo por cilindro habria efectos muy negativos que puede que no compensaran las posibles ventajas de miniaturizar tanto los turbos....ademas un motor con turbos tan pequenios moriria a muy pocas rpm y no se si alguien querria un motor de gasolina que a 5000 rpm se "acabe".

 

Gran reflexión. Nos hacen tragar con lo que venga...

 

Yo, así a vuela pluma, veo una GESTIÓN térmica muy complicada. No es el primer avance de la industria que fracasa por ese motivo. Y veo muy complicado mantener los turbos intermedios en una temperatura de trabajo óptima. Sobre todo en cuanto subas cilindros, los dos del medio en un L4 “fume”
Bueno y el vacío en el rotor al cerrar la válvula de escape...... tendrías un frenazo y aceleración en cada ciclo..... no se como van a gestionar eso. Si tienes más de un cilindro es como una media pero.....

 

Eso estaría muy bien, si estuviéramos hablando de seguridad en trasatlánticos, que no es el caso.

Es mucho más de andar por casa que eso, y aplicado al automóvil, ha pasado, pasa, y pasará. Cualquier novedad, genera un rechazo inicial, lógicamente, pero algo me dice que, si lo sacan, lo harán con las espaldas bien cubiertas, y funcionando bien.

Y la historia se repetirá. Por enésima vez.

 

@Pepe Pótamo

La memoria es muy sesgada y logicamente es mucho mas facil acordarse de las tecnicas que al final han triunfado. Porque la mayoria de tecnicas que fracasan lo suelen hacer antes de ser comercializadas, lo cual es lo logico y deseable en I+D. Por otro lado, cuando uno tiene una idea es importante registrar la patente cuanto antes sin entrar en detalles de su viabilidad tecnica. Y son muchas mas las patentes de invenciones que acaban olvidadas y deshechadas que las que se llevan a la practica.

Algunos aqui estamos diciendo que esa solucion de turbo por cilindro tiene a nivel teorico muchos problemas, tal vez insalvables. Por tanto, no es cuestion de tener mania a las novedades sino una vision critica del invento sobre los fundamentos de la turboalimentacion.

 

Bueno, voy a poner la noticia original ampliada, por si los que entendéis de esto sacáis algo en claro

https://blog.caranddriver.com/engin...each-cylinder-could-revolutionize-downsizing/
Engines with Small, Individual Turbos for Each Cylinder Could Revolutionize Downsizing

OCTOBER 18, 2017 AT 5:48 PM BY CSABA CSERE | ILLUSTRATION BY JEFF XU AND CHRIS PHILPOT

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From the October 2017 issue
Downsized turbocharged engines have become a cornerstone in the car industry’s effort to increase fuel economy. And as CAFE standards push us toward a 54.5-mpg fleet average, engines are bound to get even smaller and turbo boost even higher. Such radically downsized engines can be strong at full throttle but tend to be sluggish from a stop.

Automakers are exploring plenty of solutions to this problem, including staged turbos, variable-geometry turbines, and electrically driven compressors. Jim Clarke has a more radical idea. Thus far, it’s all theory—no prototype has been built or tested—but it’s a theory with 27 claims covered by a patent and with a weighty résumé behind it. Over the course of a long career at Ford, Clarke was responsible for the modular V-8 and the Duratec V-6, including the Yamaha-built V-8 and Aston Martin V-12 variants. He was also engineering vice president at Navistar, the heavy-truck manufacturer that owns International Trucks, and he headed up special projects for Kohler Engines. His technical partner, Dick Fotsch, is a past president of engine divisions at Navistar and Kohler. Combined, the two have some 60 years of executive-level engineering and management experience. (Full disclosure: Clarke was this author’s manager decades ago at Ford.)




The first element of the design, which they call “synergistic induction and turbocharging,” is to place individual throttles—two per cylinder, one for each intake port—right next to the cylinder head. “Between the throttle and the intake valves, the typical engine has an intake-manifold volume roughly equivalent to the engine displacement,” Clarke says. “That takes time to fill when you open the throttle.” His configuration allows the cylinders to fill much more quickly, rapidly generating full torque and a maximum dose of high-energy exhaust gas. Exploiting that exhaust is the next key idea.

“The closer you put a turbocharger to the exhaust valve, the more energy reaches the turbine to accelerate it,” explains Clarke. Therefore, the synergistic engine has an individual turbo for each cylinder placed as close as possible to the exhaust valves. These turbos can be smaller than they’d be on a single-turbo engine—20 percent smaller in size (50 percent less flow) on a three-cylinder. Smaller turbos mean less rotational inertia, allowing these tiny blowers to spool up more quickly than most current setups. Clarke estimates that his synergistic engine concept could eliminate perceptible turbo lag altogether.

• A Tale of Two Honda Civics: Turbo vs. Non-Turbo Fuel Economy
• The Best Naturally Aspirated Engines of All Time
• Variable Valve Timing Explained: An Appreciation of How Quickly Engines Operate

The theory seems promising, but the system requires considerable parts multiplication. On the three-cylinder example, there would be three turbos and six throttles, instead of one each, as well as additional plumbing to interconnect the individual intake and exhaust passages. Three small turbos, of course, might only cost 50 percent more than one large one, and few of the other components are particularly complex or exotic. The question is how well the concept’s performance and cost compare with other lag-mitigating techniques—which are not inexpensive, either. But innovation is rarely cheap.


Remember the ’80s?
Clarke clearly recalls the instant response of a BMW M6 he drove in the 1980s. He attributes that characteristic to its engine having an individual throttle for each cylinder, an arrangement that reduced the amount of air between the throttle and the intake valve. This engine concept takes that premise a step further.

 

Claro, lógicamente, no se puede poner a caldo alguna idea, bien porque no ha sido publicada, o bien porque nunca ha existido, o porque se ha quedado sobre el papel y nunca ha sido desarrollada. De forma más poético-técnica, has venido ha decir eso.

Pero la cuestión no es lo que pudo ser y no fué, porque nunca se supo o se perdió en el baúl de los tiempos. La cuestión es que cada vez que hay una posible novedad técnica (si lo anuncian de esa manera, en realidad, no es que tengan una idea, sino que lo tienen más que probado), siempre genera rechazo. Hace 40 ó 50 años, podría ser que alguna solución o idea o novedad de algo, pudiera fallar de inicio, pero hoy día, no anuncian, ni aunque sea levemente algo, si no tienen las espaldas bien cubiertas.

Hace 50 años, se enteraban de un fallo endémico muy tempranero o grave, los talleres. Hoy día, desde cualquier lugar del mundo, un fallo endémico en un coche, es un rio de pólvora que llega a cualquier rincón del planeta, y cualquier marca lo sabe.

Podemos ponerle un halo de tecnicismos que si el flujo que retorna por la retranca y espiloncha el cilindro madre, y me parece fenóneno. Pero no es eso lo que yo decía.

Y hoy día más que nunca antes (y mañana más que hoy), cuando dejan caer tan abiertamente algo, es porque hace 2-3 años lo tienen ya más que probado y resuelto.

Y dentro de un año, alguien probará algún coche con algún motor con esa solución, y dirá "caramba, pues no va nada mal".

Al tiempo. Y la historia se repetirá. Una vez más.

 

Yo no lo tengo tan claro. Cuando alguien tiene la certeza de que funciona algo nuevo, directamente lo implementa....no lo anuncia a bombo y platillo y publicitar sus bondades online. Y más cuando se trata de alguien con recursos(hablamos de una multinacional como Ford).

Esto del motor me recuerda a los anuncios cíclicos de los reactores de Fusion, el grafeno y demás "sistemas milagro".....que si, sabemos que la teoría es estupenda y que en un futuro parecen ser la bicoca.....pero nadie acaba de ponerle el cascabel al gato......y es que como decía un profesor mío de electrónica de potencia, "los pequeños "flecos sueltos....acaban siendo en la practica "sogas" en las que muchos proyectos milagrosos se ahorcan...."

 

...bonito título....

 

@Pepe Pótamo

sigo discrepando (que si no esto es muy aburrido

Te pongo un ejemplo sin salir de la orbita de BMW de 2005 que salio en todos los medios internacionales.

Se trataba del novedoso Turbosteamer, una especie de ciclo Rankine que tomaba calor de los gases de escape despues de los catalizadores y generaba electricidad.



Dicho proyecto fue presentado publicamente por BMW y al final se deshecho. Investigar cosas nuevas nunca esta mal pero algunas veces la teoria ya puede adelantar muchas cosas. En el caso del Turbosteamer se sabia de sobra que la maxima energia recuperable era de poco mas o menos 10 kW cuando el motor estaba a plena carga, lo cual es un punto de trabajo poco comun y en general la energia recuperable era despreciable. Todo esto supongo que se sabia pero muchas veces investigando una cosa descubres otras.

Y como este caso hay muchos: relaciones de compresion variable, pila de combustible, motores de combustion de hidrogeno, etc etc. Todos proyectos interesantes y publicos que acabaron en el olvido por la no viabilidad tecnica.

Con mis comentarios, lo unico que he querido decir es que la parte teorica hace que sea muy dificil la viabilidad tecnica, pero ni mucho menos estoy en contra de que se investigue y prueben tecnicas nuevas (en parte mi trabajo depende de ello).

 

Habría que calcular que coste es mayor a los 10 años, si el repostaje de mas, con un 6L atmosferico o con la posible reparacion de los tres turbos.

 

menudos cracks! ya veremos si sale o no pero de momento pinta muy bien. Y la idea le vino conduciendo un M6 ochentero juass