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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
Motori ad accensione comandata
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”