homesocietaprogettoapplicazionimotori4tempicontatti

 


>>Ti trovi su: Progetto >> Il sistema DICC Lucanengine

Basando l'analisi sulla conoscenza approfondita della fluidodinamica interna di tali propulsori (esperienza più che ventennale basata sul rilievo sperimentale mediante diagnostica ottica dei flussi interni sia isotermi che in combustione) si è osservato come, anche sagomando i condotti di travaso in maniera apposita, le velocità della carica fresca in camera di combustione raramente superano il valore massimo di pochissimi metri al secondo. Tali velocità, soprattutto se confrontate con quelle misurate nei diesel veloci 4T, che superano facilmente le decine di metri al secondo, sono tanto basse da rendere la camera di combustione praticamente quiescente. Questa circostanza rende frustrante ogni tentativo di rapida dispersione e miscelamento di combustibile iniettato direttamente in camera di combustione basato totalmente o in parte sull'interazione aerodinamica tra getto e flusso gassoso. Questa circostanza è tanto più vera quando più povera risulta essere l'atomizzazione iniziale del combustibile. Infatti se lo spray di combustibile, non produce gocce dal diametro medio di pochi micron, è facilmente dimostrabile come l'evaporazione richieda tempi tanto lunghi da superare il tempo di residenza della carica fresca in camera di combustione, venendo espulsa direttamente allo scarico. Occorre ricordare che le reazioni di combustione possono avvenire solo a livello molecolare quindi solo se il combustibile si trova in fase gassosa, la presenza di fase condensata (liquido) in ambienti reattivi porta alla più o meno parziale pirolisi (perdita di idrogeno dalla molecola dell'idrocarburo) del liquido stesso. Questa circostanza ha portato alle realizzazioni brevemente descritte in precedenza. Un altro aspetto notato è quello che essendo i flussi interni a bassissima velocità, difficilmente possono deviare e/o disperdere il getto di combustibile immesso. Quest'ultima considerazione è quella che ci ha fatto propendere, sin dalle prime battute dello sviluppo della nostra tecnologia, per un posizionamento innovativo dell'iniettore.

Infatti se il getto non viene frenato dalla carica fresca ed è iniettato (come in tutte le applicazioni citate) verso il pistone, esso si troverà ad interagire, durante la parte finale della fase di lavaggio, con il flusso dei gas di scarico con elevate probabilità di essere trascinato con esso. Questo è causato dal fatto che, a causa della sua posizione, la luce di scarico è quella che viene ostruita per ultima dal movimento del pistone e dovendo necessariamente adottare degli anticipi di iniezione abbastanza elevati, si finirebbe per spruzzare combustibile (dotato di elevata quantità di moto) verso il pistone quando lo scarico è ancora aperto. Considerando che gli spray hanno una penetrazione inversamente proporzionale alle dimensioni medie delle goccioline prodotte (Sauter Mean Diameter SMD) ecco che getti grossolani finirebbero parzialmente allo scarico. Un ulteriore considerazione è quella che anche se il montaggio del sistema di iniezione sulla testa richiede minori modifiche soprattutto su propulsori esistenti, tipicamente la testa dei motori endotermici è uno dei componenti che raggiunge le maggiori temperature di funzionamento. L'altro componente, spesso addirittura più sollecitato termicamente della testa è il pistone. Sfortunatamente, per quanto detto in precedenza, è praticamente impossibile spruzzare combustibile sulla faccia superiore del pistone a causa della presenza della luce di scarico e del ritardo alla sua chiusura. Le sollecitazioni termiche della testa escludono la possibilità di utilizzare iniettori (elettroiniettori) sviluppati per il mercato automobilistico, dato che questi funzionano nel collettore di aspirazione (iniezione indiretta) dove le temperature sono decisamente più basse. D'altra parte richiedere lo sviluppo di iniettori speciali è praticamente impossibile a causa degli alti costi. Inoltre le elevate temperature potrebbero portare a fenomeni di vaporizzazione del combustibile direttamente nell'iniettore con conseguenti mal funzionamenti.

A seguito di queste considerazioni, e tenendo presente che per propulsori dal costo unitario di pochi euro, non è possibile adottare componentistica appositamente sviluppata, il progetto è partito inserendo un elettroiniettore per uso automobilistico sulle pareti del cilindro, orientando lo spruzzo verso la testa. In questo modo si è ottenuto il duplice vantaggio di posizionare l'iniettore in una zona a bassa temperatura, e di proteggerlo dal fronte di fiamma dato che durante la combustione il pistone si trova davanti all'iniettore stesso, schermandolo dai gas caldi. L'orientamento dello spray verso la testa elimina il problema precedentemente ricordato della possibilità di incanalare parte dello spray stesso direttamente nello scarico, ma non ha eliminato il problema causato dal fatto che gli spray prodotti dagli elettroiniettori commerciali sono molto poveri in termini sia di SMD che di angolo di apertura dello spruzzo stesso. Questo comporta un elevata penetrazione dello spray tanto da portarlo ad impattare sulle pareti della camera di combustione. Questa circostanza che ad un primo esame sembrava insormontabile, tanto da far prendere in considerazione l'abbandono del progetto, è stata sfruttata mediante un capovolgimento della normale visione sul funzionamento di un motore alternativo ad accensione comandata. In pratica il getto di combustibile viene fatto impattare sulle pareti della camera di combustione, ricavata sulla testa, è vi si deposita in quantità elevata. In effetti lo spruzzo prodotto non è sufficiente ad atomizzare completamente il liquido nel tragitto tra il foro di uscita e la superficie di impatto, ma solo una piccola frazione del getto viene atomizzato (20% circa a seconda del regime di rotazione, del carico e della temperatura del motore). La parte liquida bagna la parete, riceve energia termica dalla parete stessa e vaporizza. Dato che le velocità dell'aria sono molto basse, i vapori del combustibile, non si disperdono in tutta la camera, ma formano una miscela particolarmente ricca proprio in prossimità degli elettrodi della candela consentendo l'accensione. Il fenomeno precedentemente descritto è stato realizzato partendo da un comune iniettore multiforo (quattro fori) mediante il quale si è allargata l'area di impatto del getto sulle pareti della camera di combustione. Tale camera è stata ridisegnata al fine di ottenere un comportamento ancora più quiescente e in grado di “guidare” l'impatto del getto di combustibile. Il disegno della camera ha completamente eliminato le cosiddette zone di “squish” normalmente presenti. In tale modo è stato ottenuto un funzionamento completamente “stratificato” del motore tanto da poter eliminare completamente la farfalla (o saracinesca) di strozzamento tipica dei motori carburati, realizzando a pieno gli obiettivi posti all'inizio della progettazione.Le soluzioni individuate sono state protette mediante brevetti internazionali.


Introduzione  |  Sistemi presenti sul mercato  |  Il sistema DICC Lucanengine