Il cantiere è pronto per i motori a carburante flessibile?

La piattaforma motore flex fuel GeoTorq è compatibile con miscele di biocarburanti da E0 a E85. (Foto: Becky Schultz)

Se partecipate a Equip Expo, il più grande evento nordamericano del settore del giardinaggio e della cura del verde, non dovrete andare lontano per trovare tosaerba con motore Kawasaki. L'azienda detiene attualmente una posizione dominante in questo settore con i suoi modelli a benzina da 600 a 999 cc.

Una ricerca di questo tipo risulterebbe più difficile in un importante evento del settore edile come ConExpo-Con/Agg. Sebbene i motori Kawasaki siano utilizzati per alimentare macchinari più leggeri, man mano che si aumenta la dimensione e il ciclo di lavoro delle macchine, il diesel rimane la fonte di energia dominante, rendendo più difficile la conquista di quote di mercato per i motori basati su carburanti a benzina.

Nel tentativo di livellare il campo di gioco, Kawasaki sta adottando un approccio innovativo con la sua piattaforma di motori flex fuel GeoTorq. Il modello iniziale, basato su un motore industriale da 2,4 litri, è stato esposto presso il suo stand al ConExpo ed è stato anche montato su una pala cingolata compatta TL6 nello stand di Takeuchi per raccogliere feedback e valutare la potenziale domanda di mercato.

Trattamento post-trattamento semplificato

Tra le caratteristiche che rendono unica la piattaforma GeoTorq c'è la sua compatibilità con miscele di biocarburanti da E0 a E85: un risultato che, secondo Troy Smith, responsabile dell'ingegneria per lo sviluppo di nuovi prodotti della divisione motori di Kawasaki Engines, è ottenuto grazie a un sensore di alcol che misura e si adatta al contenuto di alcol nel carburante.

Il prototipo di motore a quattro cilindri in linea da 2,384 litri, raffreddato a liquido e con valvole in testa, mostrato su una pala cingolata compatta Takeuchi. (Foto: Chad Elmore)

La possibilità di bruciare combustibili a base di benzina non solo riduce le emissioni di carbonio, ma consente anche un post-trattamento più semplice rispetto a un equivalente alimentato a diesel.

"Dato che questo motore è a benzina... possiamo utilizzare un catalizzatore a tre vie [comune] per rispettare le normative sulle emissioni", ha spiegato Smith. "Possiamo eliminare il DPF, potenzialmente l'SCR, il common rail ad alta pressione ed essere in grado di fornire potenza e coppia equivalenti in un pacchetto molto più semplice."

Per semplificare ulteriormente, il catalizzatore utilizzato nel GeoTorq è facilmente reperibile.

"È lo stesso catalizzatore utilizzato nei vostri camion e nelle vostre auto, ed è collaudato, noto e molto resistente. [Inoltre] elimina, rispetto a un diesel comparabile, il problema di dover funzionare a temperature più elevate per mantenere il catalizzatore caldo", ha affermato Smith. "Questo motore è progettato per funzionare con il sistema start-stop... Non è necessario attendere il completamento dei cicli di rigenerazione. È un motore che funzionerà e funzionerà bene, [anche] con il freddo."

Il blocco motore in ghisa strutturale del propulsore rispetta la maggior parte degli standard del settore, ha osservato, incluso l'utilizzo di carter frizione SAE. Altre caratteristiche includono un gruppo rotante pesante e una testata in alluminio per un migliore raffreddamento e dissipazione del calore.

"Questo blocco motore può essere utilizzato in un telaio e fungere da elemento strutturale, risultando quindi universale e molto adattabile per la sostituzione di alcuni dei motori attualmente in commercio in quelle categorie di cilindrata", ha aggiunto Smith. "Vogliamo renderlo il più possibile un ricambio plug-and-play, per facilitare l'integrazione nei sistemi dei produttori di apparecchiature originali (OEM)."

Pronti per altro

Il prototipo di motore a quattro cilindri in linea da 2,384 litri, raffreddato a liquido e con valvole in testa, presentato al ConExpo, è in fase di sviluppo sia in versione aspirata che turbocompressa, con potenze di 72,4 CV (54 kW) e 95,1 CV (71 kW) a 2.800 giri/min e una coppia di 212 e 300 Nm a 1.600 giri/min, rispettivamente. La tecnologia di iniezione elettronica del carburante viene utilizzata per controllare in modo indipendente carburante, aria e scintilla, ha affermato Smith, consentendo di ottimizzare la coppia "per ottenere la massima potenza possibile" per la specifica applicazione.

La piattaforma del motore flex fuel presenta un sistema di post-trattamento semplificato, costituito da un catalizzatore a tre vie comune per il rispetto delle normative sulle emissioni. (Foto: Becky Schultz)

"Utilizzando la mappa di base del profilo di coppia, siamo in grado di regolare la coppia con incrementi del 10%, del 20% e del 40%, offrendo ai nostri clienti la possibilità di avere la potenza di cui necessitano e di mantenerla costante."

La piattaforma del motore è inoltre predisposta per consentire l'ingresso in altre potenziali classi di cilindrata. "I motori futuri potrebbero essere ancora più grandi, potenzialmente da 3,6 litri o 4,2 litri", ha affermato Smith. "E poi, grazie alla compatibilità con i carburanti flessibili e all'iniezione elettronica, non solo potremo offrire varianti a benzina, ma creeremo anche una piattaforma per il futuro in cui il sistema di combustione potrà essere configurato per l'idrogeno."

Il passaggio all'idrogeno, così come ad altri combustibili come il gas naturale e il propano, richiederebbe modifiche agli iniettori e al sistema di alimentazione, ha affermato Smith, ma la piattaforma GeoTorq ha la struttura per le candele, gli iniettori e gli altri componenti che sarebbero necessari per adattarsi al carburante.

"Come possiamo oggi muoverci verso la riduzione delle emissioni di carbonio? L'utilizzo dei biocarburanti E85 rappresenta un passo in questa direzione. Ciò ci consente di ridurre le emissioni di carbonio al di sotto di quelle di un motore diesel, rendendolo molto competitivo anche con i veicoli elettrici", ha affermato Smith.

Una piattaforma di lancio

Il prototipo iniziale del motore GeoTorq è attualmente sottoposto a test di validazione specifici, inclusi test in cieco con un motore comparabile, per valutare parametri quali potenza, rumorosità, vibrazioni, ecc. Al momento non è stata ancora definita una tempistica per l'avvio della produzione in serie.

"Se ci saranno opportunità per avviare la produzione su larga scala, saremo in grado di farlo", ha affermato Smith, indicando che la produzione avverrebbe nello stabilimento di Maryville, nel Missouri, negli Stati Uniti.

Fino ad allora, GeoTorq funge da piattaforma di lancio per la prossima generazione di motori, in grado di offrire emissioni più pulite e una riduzione delle emissioni di carbonio.

"Abbiamo obiettivi di neutralità carbonica e, grazie all'E85 e ai biocarburanti, potremo raggiungerli", ha affermato Smith. "Questo ci permette anche di passare all'idrogeno, sfruttando questo sistema per integrare parte della nostra tecnologia, ad esempio, nel settore delle competizioni e nella rete globale Kawasaki, in modo da poter offrire l'idrogeno quando sarà disponibile."

Takeuchi esplora il concetto di carburante flessibile

Al ConExpo, Takeuchi ha presentato il concept del motore flex-fuel GeoTorq di Kawasaki sulla sua pala cingolata compatta TL6, evidenziandone in particolare la capacità di utilizzare carburante fino a E85. L'obiettivo di entrambe le aziende era quello di valutare l'interesse nel settore delle costruzioni, nonché di individuare altri mercati, come l'agricoltura o la produzione di energia, in cui il motore potrebbe essere adatto.

La pala cingolata compatta Takeuchi TL6 con motore flex fuel GeoTorq di Kawasaki. (Foto: Chad Elmore)

Jeffrey Ratliff, direttore vendite e marketing per il Nord America di Takeuchi US, ha affermato che il concetto di carburante flessibile è "un'idea interessante che ha del potenziale". Con 72 CV, la potenza erogata dal motore è buona, ha dichiarato, e la curva di coppia è simile a quella di un motore diesel comparabile. "Anzi, se lo utilizziamo con E85, la potenza è superiore a quella del nostro attuale motore diesel".

Ciononostante, Ratliff ha affermato che è difficile dire se i vantaggi prestazionali dei biocarburanti siano sufficienti a convincere le imprese edili. Piuttosto, ritiene che anche coloro che operano nel settore delle costruzioni commerciali riconoscerebbero i vantaggi del post-trattamento semplificato offerto dal concetto di carburante flessibile.

"Questa è una buona alternativa al dover usare il diesel, dove si ha a disposizione tutto il post-trattamento in questa gamma di potenza. Bisognerebbe avere un DPF, una valvola EGR e un sistema di alimentazione common rail ad alta pressione, che è estremamente costoso e delicato", ha commentato Ratliff. "Bisogna effettuare la manutenzione dei filtri DPF e, se gli operatori non eseguono correttamente le rigenerazioni, il DPF si intasa."

"Quando si eliminano tutti questi elementi, ecco che la parte diventa interessante. Costi di manutenzione inferiori, senza dubbio, e una durata di vita che, a quanto pare, dovrebbe essere simile a quella di un motore diesel."

Se le prestazioni sono le stesse o anche solo simili, ha detto Ratliff, e “si possono eliminare tutti questi problemi, penso che anche queste persone inizieranno a pensare 'Sono disposto ad ascoltare le alternative'”.