Migliorare l’efficienza dei motori a combustione interna (Parte II)

Il fattore efficienza è decisamente cruciale per mantenere anche in futuro la competitività dei motori a combustione interna. Ibridazione ed elettrificazione sono, infatti, sfide importanti che i motori più tradizionali sono chiamati a fronteggiare.

La scorsa settimana abbiamo iniziato la pubblicazione di un articolo tecnico scritto da Serguei Tikhonenkov, MSc. Qui pubblichiamo la seconda parte. Il contributo continuerà anche nelle prossime settimane.

Motori a combustione interna: la questione dell’incombusto

Un motore a combustione interna utilizza, nella migliore delle ipotesi, il 75 percento del carburante, mentre il 25 percento circa del carburante incombusto fuoriesce nell’atmosfera attraverso il tubo di scarico, il catalizzatore e la marmitta. Il carburante incombusto viene bruciato nel catalizzatore.

Un catalizzatore, in realtà, è un dispositivo abbastanza costoso. Il suo fitto nido d’ape sottrae una parte della potenza del motore. Diverse ragioni contribuiscono a spiegare la combustione incompleta del carburante; una di queste è il tempo molto breve del processo di combustione della miscela carburante-aria. Il tempo medio di combustione di questa miscela nel cilindro è di 0,003-0,005 secondi. Ciò significa che la lunghezza della corsa del pistone determina la completa combustione della miscela, e la lunghezza della corsa del pistone è determinata e limitata dalle dimensioni dell’albero motore.

La brevità del tempo di scarico della miscela bruciata ha un effetto significativo sull’efficienza del carburante, in quanto porta alla miscelazione di una porzione fresca della miscela aria-carburante con residui non combusti. Questo fattore riduce, di fatto, la potenza del motore.

La miscela si accende quando il pistone si trova nel punto morto superiore (Pms). È noto che l’alta temperatura e l’alta pressione sono necessarie per la completa ed efficace combustione della miscela aria-carburante. Questa condizione è violata nei motori tradizionali. Dopo aver superato il Pms, infatti, il pistone scende. Lo spazio sopra il pistone aumenta e la pressione e la temperatura diminuiscono. Così, la miscela aria-carburante non brucia completamente.

Nei video che vi mostriamo, viene simulato il funzionamento di un motore a combustione interna senza albero motore. Nel prossimo post, con l’aiuto di alcuni grafici, esamineremo le differenze tra il motore tradizionale e la versione priva di albero motore.

(Continua…)

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