Iniezione diretta by LucanEngine S.r.l. ....cosa ne dite???

Ragazzi, la LucanEngine ha presentato tempo fa un nuovo e rivoluzionario sistema di iniezione diretta.

Ha presentato il proprio sistema brevettato di iniezione diretta di combustibile per motori due tempi a carica stratificata, D.I.C.C. (Direct Injection Combustion Control).
Di mio posso dire che l'iniezione a carica stratificata anche nei motori diesel è poco utilizzata, ma è la più efficiente conosciuta fino ad ora.
Per ora mi sembra l'abbia utilizzata solo l'Audi con il suo motore FSI.

Ora, non avendo la voglia necessaria per sintetizzare il progetto, faccio copia-incolla della pagina web del sistema.

Se avete voglia di leggere, vedrete, sarà molto, molto interessante...

By Lucan Engine:"Come è ben noto i motori alternativi a due tempi rappresentano le macchine termiche per la conversione dell'energia termica (ossidazione esotermica del combustibile) in energia meccanica, tra le più semplici fino ad oggi ideate. Anche se il ciclo termodinamico di riferimento è identico a quello per i propulsori a quattro tempi, l'eliminazione delle valvole di immissione e scarico ed il dimezzamento delle corse non utili (fasi di immissione e scarico) consente di avere propulsori che presentano un rendimento organico decisamente superiore ad un equivalente propulsore quattro tempi. L'elevato rendimento organico dei propulsori 2T significa che la quota di energia meccanica prodotta e destinata al semplice funzionamento del propulsore (rotazione dell'albero motore sui cuscinetti di banco, scorrimento delle fasce elastiche nel cilindro, rotazione camme, apertura valvole ecc.) è decisamente inferiore a quella di un equivalente (pari potenza sviluppata) motore a quattro tempi. Questa riduzione è stimata essere pari mediamente ad un 30% o, in maniera equivalente, che il rendimento organico è del 30% maggiore nei propulsori 2T rispetto all'equivalente propulsore a 4T. In pratica un propulsore 2T presenta un consumo specifico inferiore all'equivalente 4T, se, nei propulsori convenzionali, non insorgessero altri fenomeni in grado di ribaltare tale risultato, come descritto di seguito. Questo indubbio vantaggio è accompagnato dalla nota semplicità costruttiva che si traduce in un basso costo di produzione e di manutenzione, minore massa e dimensioni più compatte. L'abbinamento tra il raddoppio delle fasi utili, il ciclo si completa in 360° contro i 720° dei 4T con conseguente aumento della potenza sviluppata, e la ridotta massa ne fanno un propulsore dal favorevolissimo rapporto peso potenza (a parità sia di cilindrata totale che di potenza sviluppata). Dal punto di vista termodinamico, nei propulsori 2T tradizionali, il maggiore rendimento organico non si traduce in minori consumi specifici a causa delle note limitazioni di tali propulsori. Infatti, dato il forte incrocio tra le fasi di scarico dei gas esausti e l'immissione della carica fresca (lavaggio) nelle applicazioni tradizionali parte della carica fresca immessa nel cilindro viene trascinata direttamente allo scarico con conseguente aumento (anche considerevole) dei consumi specifici e conseguente abbattimento del rendimento termodinamico.

Ovviamente alla fuoriuscita di parte di carica fresca dallo scarico si accompagnano i ben noti problemi di elevata emissione di sostanze inquinanti, specie i famigerati idrocarburi incombusti (HC), tanto da rendere questi propulsori non idonei al superamento delle attuali norme anti pollution in vigore in numerosi paesi occidentali (Europa, Americhe, Giappone ed Australia) ed in quelli “emergenti” (Cina ed India). Un ulteriore inconveniente è costituito dal fatto che nella totalità dei motori 2T ad accensione comandata a carter secco, l'olio lubrificante viene miscelato al combustibile o direttamente o mediante pompe dosatrici in grado di variare la quantità di olio immesso a seconda di uno o più parametri di funzionamento del propulsore (numero di giri, carico, temperatura, ecc.). L'olio così immesso, viene diluito dal combustibile ed in parte viene espulso direttamente allo scarico, insieme alla frazione di carica fresca persa durante il lavaggio. Questo comporta sia un imbrattamento delle tubazioni dello scarico che dei silenziatori ed una fumosità allo scarico (tipica di questi propulsori) particolarmente evidente, e percepita dall'utenza come causa di forti emissioni inquinanti, dovuta alla parziale combustione dell'olio ed alla sua pirolisi causata dal contatto con le parti “calde” dell'impianto di scarico. Come descritto, gli inconvenienti sono causati dalla tipologia di alimentazione basata sulla miscelazione del combustibile all'aria prima che quest'ultima penetri in camera di combustione. Vari tentativi sono stati effettuati per ridurre gli inconvenienti sopra descritti, tentativi generalmente ispirati alla immissione di combustibile direttamente nella camera di combustione. Questo sull'esempio dei “grossi” motori diesel a due tempi ma, contrariamente ai motori diesel, gli inconvenienti che si riscontrano sono notevoli e consistono essenzialmente nella difficoltà che si riscontra nella miscelazione del combustibile al comburente, con conseguenza combustione anomala e anomalie di funzionamento.

In effetti nei motori diesel due e quattro tempi il problema della miscelazione del combustibile al comburente viene risolto sia mediante un disegno accurato dei condotti di immissione e della camera di combustione (camere ad alto swirl ed alta turbolenza) sia, e soprattutto, mediante sistemi di iniezione molto sofisticati in grado di funzionare ad altissime pressioni (anche dell'ordine di grandezza di 1000 bar nei sistemi puramente meccanici, o superiori nei sistemi cosiddetti “common rail”). Con un tale livello di pressione di iniezione il combustibile viene disperso in goccioline tanto piccole (atomizzazione spinta del combustibile) da potersi miscelare completamente con l'aria della carica fresca in tempi brevissimi. Pressioni così elevate possono essere raggiunte solo con la cosiddetta nafta (gasolio o olio diesel), dato il suo alto potere lubrificante (alta viscosità). Con la benzina, priva di potere lubrificante (bassa viscosità), questo non è possibile, dato che si causerebbe il grippaggio delle pompe di pressurizzazione e degli iniettori.

Il sistema DICC

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."

In effetti è lunghetto, però se ci capite qualcosa di motori ne vale la pena...per i più inesperti, appena ho tempo (adesso devo scappare) sintetizzo e semplifico un po....

Ciao!!!!