la combustione nei motori - arturo de risi · notare i punti a e b: ad uno stesso livello di...

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Controllo della Combustionenei motori alternativi

Ing. Arturo de Risi

CombustioneMotori ad accensione comandata

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Formazione della MiscelaMotori ad accensione comandata

Motori ad accensione comandata

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.

Formazione della Miscela

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Motori ad accensione comandata

Mappa motore per diverse condizioni di carico.

Formazione della Miscela

Motori ad accensione comandata

Metodi di Controllo della Miscela

CarburatoriCarburatoriVenturi Fisso o VariabileGetti fissi o VariabiliVenturi Multiplo

Sistema di iniezioneSistema di iniezioneMeccanicoElettronicoSingle PointMulti point o PFIGDI

Intero Intero rangerange di funzionamentodi funzionamentoRapporto Aria/Combustibile Ottimale per consumo specifico e regolarità ed affidabilità di funzionamento motoreControllo EmissioniEGRVelocità e Carico

Prestazioni MotorePrestazioni MotoreRendimento Controllo EmissioniPotenza

Specifiche tecniche da soddisfare

Formazione della Miscela

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1.1. Sezione di ingressoSezione di ingresso2.2. Gola del VenturiGola del Venturi3.3. Camera galleggianteCamera galleggiante4.4. Presa di pressionePresa di pressione5.5. Foro CalibratoForo Calibrato6.6. Condotto combustibileCondotto combustibile7.7. Valvola a farfallaValvola a farfalla

Motori ad accensione comandataFormazione della Miscela

Motori ad accensione comandata

Prestazioni Base di un CarburatorePrestazioni 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 ….

Formazione della Miscela

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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.

Motori ad accensione comandata

1. Bisogna aggiungere un gettodel minimo

2. Bisogna aggiungere un sistema di arrichhimento dellamiscela

3. Bisogna predisporre unapompa sincrona con l’acceleratore

4. Bisogna aggiungere un compensatore di quota

InconvenientiInconvenienti RimediRimedi

Formazione della Miscela

Motori ad accensione comandataFormazione della Miscela

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Sistema di arricchimento della miscela

Motori ad accensione comandataFormazione della Miscela

Motori ad accensione comandata

Sistema diregolazione del minimo

Formazione della Miscela

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Motori ad accensione comandata

Sistema diinseguimento trasitori

Formazione della Miscela

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Partenze a freddo

Formazione della Miscela

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Motori ad accensione comandataFormazione della Miscela

Vantaggi dei sitemi di iniezione

1. Aumento della potenza2. Aumento della coppia

3. Risposta nei transitori4. Controllo dosatura5. Easy start

6. Riduzione detonazione

Motori ad accensione comandataFormazione della Miscela

Miglior coefficiente di riempimento

Immissione forzata del combustibile

Miglior controllo del rapporto di miscela

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Motori ad accensione comandataFormazione della Miscela

Motori ad accensione comandataFormazione della Miscela

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

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Motori ad accensione comandataFormazione della Miscela

Schema di controllo base di un sistema di iniezione multipoint a gestione elettronica

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Motori ad accensione comandataFormazione della Miscela

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

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Motori ad accensione comandataFormazione della Miscela

Motori ad accensione comandataFormazione della Miscela

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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 ultra-lean.

Migliore coefficiente di riempimento e aumento del rapporto di compressione

Motori ad accensione comandataFormazione della Miscela

Motori ad accensione comandataFormazione della Miscela

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Motori ad accensione comandataFormazione della Miscela

Motori ad accensione comandataFormazione della Miscela

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Motori ad accensione comandataFormazione della Miscela

AccensioneMotori ad accensione comandata

L’anticipo di accensione è influenzato da

RPMCaricoPressione nei condotti

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Motori ad accensione comandata

Effetto dell’anticipo sulle prestazioni

Esiste un valore ottimale che massimizza la pmi.

Accensione

Motori ad accensione comandataAccensione

Gli elettrodi devono lavorare con temperature comprese fra 350-700CSe troppo caldi:

PreaccensioneSe troppo freddi:

Formazione di depositicarboniosi

Candele con Grado termico alto si usano per motori con miscelemagreCandele con grado termicobasso – Alte Performance

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Motori ad accensione comandataAccensione

Sistemi di accensione

Motori ad accensione comandataAccensione

Mappa ECU anticipo accensione Gestione meccanica anticipo accensione

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Motori ad accensione comandataAccensione

Motori ad accensione comandataCamere di combustione

Minimizzare la distanza di propagazione della fiammaPermette di aumentare il regime di rotazioneRiduce il tempo per le reazioni chimiche e riduce la detonazionePiccoli DIAMETRI permettono rapporti di compressione più alti!

Se si posizionano le valvole di scarico e la candela vicinoPunti di incandescenza e fonte di preaccensione e detonazioneDevono 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 layerSi possono avere hot spots, e combustione instabile e rumorosa

Zone con elevato rapporto superfice/volume (clearance) creano regioni relativamente fredde

Considerazioni BaseConsiderazioni Base

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Motori ad accensione comandataCamere di combustione

“Oversquare”Alte prestazioni (HP)Basse u=2ncPiù spazio per valvole e candelaValvole più grandiBasso rapporto superficie volume (Q)

“Undersquare”Economia e coppia maggiore. La coppia e proporzionale alla corsaMigliore rapporto superficie volume (Q)Combustione più efficientePiù piccola “end gas region”Minore tendenza alla detonazione

Considerazioni BaseConsiderazioni Base

Motori ad accensione comandataCamere di combustione

Testa Piatta

Causata dai bassi rapporti di compressione 6:1 necessari per il basso valore del NO negli anni 20 e 30Buoni livelli di turbolenzaCombustione rapida con eccessivo rumore e pressione massima per l’elevato squishnecessario a ridurre la tendenza alla detonazione –riduzione della zona di “end-gas”

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Motori ad accensione comandataCamere di combustione

Motori ad accensione comandataCamere di combustione

Wedge Chamber

Molto popolareBuono squishSi presta per configuarzionea V e in lineaConsente di realizzareelevati rapporti dicompressioneEconomica sistemazionevalvole

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Motori ad accensione comandataCamere di combustione

Hemispherical Head

Ottima per il lavaggio dei gas combustiSistemazione valvole costosaConsente diametri valvola maggioriCostoso il sistema di comandovalvoleLa soluzione 4V per cilindro era in uso già dal 1920 su vetture dacorsa

Motori ad accensione comandataCamere di combustione

Bowl in Piston

EconomicaCamera di combustionemolto compattaPermette di realizzarerapporti di compressioneelevatiSoluzione spesso usata per motori sovralimentati.

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Motori ad accensione comandataCamere di combustione

Bath-Tub Head

Camera di combustionemolto compattaSquish assialsimmetricoPrestazioni migliori rispettoalle camere “wedge”