Controllo della Combustione nei motori alternativi

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Barbara Colonna
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1 Controllo della Combustione nei motori alternativi Ing. Arturo de Risi Combustione

2 Perché si ha un andamento ad uncino? Notare i punti A e B: ad uno stesso livello di potenza corrispondono consumi molto diversi! N.B. Reducing Throttle è equivalente a sollevare il pedale dell acceleratore, ossia, chiudere la valvola a farfalla.

3 Mappa motore per diverse condizioni di carico. Metodi di Controllo della Miscela Carburatori Venturi Fisso o Variabile Getti fissi o Variabili Venturi Multiplo Sistema di iniezione Meccanico Elettronico Single Point Multi point o PFI GDI Specifiche tecniche da soddisfare Intero range di funzionamento Rapporto Aria/Combustibile Ottimale per consumo specifico e regolarità ed affidabilità di funzionamento motore Controllo Emissioni EGR Velocità e Carico Prestazioni Motore Rendimento Controllo Emissioni Potenza

4 1. Sezione di ingresso 2. Gola del Venturi 3. Camera galleggiante 4. Presa di pressione 5. Foro Calibrato 6. Condotto combustibile 7. Valvola a farfalla Prestazioni Base di un Carburatore Le prestazioni non si mantengono costanti al variare delle perdite di carico. Con un carburatore base non è possibile soddisfare i requisiti di emissioni quindi.

5 Inconvenienti 1. A basso carico la miscela diventa povera 2. A medio carico, il rapporto di equivalenza cresce leggermente 3. Non è possibile compensare variazioni dovute a fenomeni transitori 4. Non è possibile considerare variazioni di densità dell aria aspirata. Rimedi 1. Bisogna aggiungere un getto del minimo 2. Bisogna aggiungere un sistema di arrichhimento della miscela 3. Bisogna predisporre una pompa sincrona con l acceleratore 4. Bisogna aggiungere un compensatore di quota

6 Sistema di arricchimento della miscela Sistema di regolazione del minimo

7 Sistema di inseguimento trasitori Partenze a freddo

8 Vantaggi dei sitemi di iniezione 1. Aumento della potenza 2. Aumento della coppia Miglior coefficiente di riempimento 3. Risposta nei transitori 4. Controllo dosatura 5. Easy start Immissione forzata del combustibile 6. Riduzione detonazione Miglior controllo del rapporto di miscela

9 Schema di controllo di un sistema di iniezione multipoint a gestione meccanica con misuratore di massa.

10 Schema di controllo base di un sistema di iniezione multipoint a gestione elettronica m& a = λ N T p ) V = v( ) ρa( i, i d λvv d p R T a i i m a m& N a Schema di controllo di un sistema di iniezione multipoint a gestione elettronica con misuratore di massa.

12 Iniezione Diretta: GDI Si vogliono raggiungere un ulteriore riduzione dei consumi e potenze specifiche superiori ai motori MPI Dosatura estramamente precisa del combustibile per raggiungere in modo stabile regimi di combustione ultralean. Migliore coefficiente di riempimento e aumento del rapporto di compressione

14 Accensione L anticipo di accensione è influenzato da RPM Carico Pressione nei condotti

15 Accensione Effetto dell anticipo sulle prestazioni Esiste un valore ottimale che massimizza la pmi. Accensione Gli elettrodi devono lavorare con temperature comprese fra C Se troppo caldi: Preaccensione Se troppo freddi: Formazione di depositi carboniosi Candele con Grado termico alto si usano per motori con miscele magre Candele con grado termico basso Alte Performance

16 Accensione Sistemi di accensione Accensione Mappa ECU anticipo accensione Gestione meccanica anticipo accensione

17 Accensione Camere di combustione Considerazioni Base Minimizzare la distanza di propagazione della fiamma Permette di aumentare il regime di rotazione Riduce il tempo per le reazioni chimiche e riduce la detonazione Piccoli DIAMETRI permettono rapporti di compressione più alti! Se si posizionano le valvole di scarico e la candela vicino Punti di incandescenza e fonte di preaccensione e detonazione Devono essere posizionate il più lontano possibile dagli End Gas. In questa zona si dovrebbeero posizionare le valvole di aspirazione Aumentando la Turbolenza si migliorano mixing e propagazione di fiamma Squish area o valvole di aspirazione schermate Troppa turbolenza provoca la rottura dei boundary layer Si possono avere hot spots, e combustione instabile e rumorosa Zone con elevato rapporto superfice/volume (clearance) creano regioni relativamente fredde

18 Camere di combustione Considerazioni Base Oversquare Alte prestazioni (HP) Basse u=2nc Più spazio per valvole e candela Valvole più grandi Basso rapporto superficie volume (Q) Undersquare Economia e coppia maggiore. La coppia e proporzionale alla corsa Migliore rapporto superficie volume (Q) Combustione più efficiente Più piccola end gas region Minore tendenza alla detonazione Testa Piatta Camere di combustione Causata dai bassi rapporti di compressione 6:1 necessari per il basso valore del NO negli anni 20 e 30 Buoni livelli di turbolenza Combustione rapida con eccessivo rumore e pressione massima per l elevato squish necessario a ridurre la tendenza alla detonazione riduzione della zona di endgas

19 Camere di combustione Camere di combustione Wedge Chamber Molto popolare Buono squish Si presta per configuarzione a V e in linea Consente di realizzare elevati rapporti di compressione Economica sistemazione valvole

20 Camere di combustione Hemispherical Head Ottima per il lavaggio dei gas combusti Sistemazione valvole costosa Consente diametri valvola maggiori Costoso il sistema di comando valvole La soluzione 4V per cilindro era in uso già dal 1920 su vetture da corsa Camere di combustione Bowl in Piston Economica Camera di combustione molto compatta Permette di realizzare rapporti di compressione elevati Soluzione spesso usata per motori sovralimentati.

21 Camere di combustione Bath-Tub Head Camera di combustione molto compatta Squish assialsimmetrico Prestazioni migliori rispetto alle camere wedge

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