Sistemi di accensione a confronto

[andrea-cesenat]

ciao Noyz,
infatti sapevo di un altro tipo di meccanica con un'incrocio delle valvole diverso, ma non mi ricordavo il nome.
Non sei in OT, anzi hai fatto centro, il problema sta proprio quì, viaggiare magro=grippaggio, viaggiare grasso=prestazione e mantenimento motore.
Chiaro che con il il variare della miscela, bisogna a monte aver studiato una tolleranza delle fascie elastiche, però olio nella conbustione porta di contro un'altro inquinamento, insomma un cane che si morde la coda.
Si sono d'accordo rimaniamo nella parte alta, però è bene sapere che relazione ha con l'accensione, la carburazione.
ciao

 

[andrea-cesenat]

scusate nel post # 109 alla nona riga partendo dal basso intendevo iniezione stratificata e non statificata, la "erre" mi è rimasta nella tastiera.

 

[andrea-cesenat]

quì due foto del JTS e notare come viene compresso e la vicinanza delle parti meccaniche

 

[Alfacorse]

Accensione e fronte di fiamma

Vorrei se possibile aggiungere qualcosa alla discussione, tornando un po' indietro, cercando di dare un altro punto di vista su alcuni argomenti in modo da evidenziare alcuni collegamenti.

Una volta che la scintilla accende il primo nucleo di combustibile il calore sviluppato si propaga per convezione allo strato adiacente e si innesca così una reazione a catena.
Si viene quindi a formare un fronte di fiamma con una sua velocità di propagazione.
La velocità di propagazione del fronte di fiamma è, appunto, il luogo dei punti nel quali, istante per istante, si raggiunge l'accensione ed è strettamente legata alla velocità con cui avviene la reazione chimica e al meccanismo di trasporto del calore.
Valori tipici della velocità del fronte di fiamma sono dell'ordine delle decine di metri al secondo.
Questi valori sono raggiungibili grazie al fenomeno della turbolenza.
In pratica quello che si potrebbe immaginare come una linea di avanzamento della fiamma in realtà diviene molto più frastagliato e quindi aumenta la sua superficie di scambio termico con lo strato adiacente. Inoltre i gas bruciati aumentano di volume e quindi comprimono i gas che devono ancora bruciare aumentando così la velocità di trasporto del calore.
Alla base di tutto c'è però la velocità con cui avviene la reazione chimica.
La velocità di reazione è la differenza tra la velocità con cui i reagenti, combustibile e aria, si trasformano in prodotti di combustione, gas combusti, e la reazione inversa che sempre avviene in una reazione chimica di equilibrio come è questa.
Questa sarà di equilibrio dinamico e cioè che varia al variare della concentrazione di reagenti e prodotti. Si avrà quindi una variazione del rapporto carburante-comburente (dosatura) e quindi sia nel troppo grasso, eccesso di carburante, che nel troppo magro, eccesso di comburente, non si avrà reazione.
[FONT=&quot]La reazione di combustione è preceduta da una serie di prereazioni necessarie affinché si svolga quella principale e che comportano un certo tempo per avvenire.
Qui si distinguono i due tipi di carburanti quelli più reattivi che riescono a completare queste prereazioni in tempi congrui con quelli di un motore, gasoli, e quelli che necessitano di un innesco, scintilla, che innalzi localmente la T, fino a circa 1000° C, per avviare la combustione, benzine.
Per migliorare l'accensione di questi carburanti si cerca di avere un rapporto di compressione il più alto possibile con dei limiti però che sono dati dall'andamento di una delle componenti il rendimento di un motore, rendimento limite, che per un rapporto di compressione superiore a 10 non ha più significativi incrementi a scapito invece di una necessaria perdita in un'altra componente del rendimento, rendimento organico, dovuta all’aumento delle masse alterne necessario per sopportare le pressioni maggiori.

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[Alfacorse]

Combustione e angolo di anticipo

Una volta riusciti ad innescare e far ben propagare la fiamma è bene considerare anche quando far partire la combustione per avere la migliore resa dal combustibile impiegato.
Parametro fondamentale diventa ora l'angolo di anticipo di accensione.
La combustione ha infatti bisogno di un certo tempo, o meglio di intervallo angolare di giro della manovella, per svolgersi che possiamo divide tre in tre parti:
-scoccare del scintilla e inizio della combustione, proporzionale alla velocità di rotazione motore, dipende dalla sola velocità della reazione chimica.
-avanzamento del fronte di fiamma, brucia fino al 90% del combustibile, circa costante grazie alle turbolenze.
-espansione della miscela, brucia l'ultima parte del combustibile, proporzionale alla velocità di rotazione, dipende dalla sola velocità della reazione chimica.
Proprio la costanza della seconda fase permette alla combustione di propagarsi ai vari regimi con una variazione dell'angolo di anticipo tra 1500rpm e 6000rpm pari a 1,5 volte.
L’angolo di anticipo oltre che dal regime motore dipende anche dal carico motore e quindi da quanto è aperta la farfalla.
In particolare al ridursi del carico aumentano i gas combusti in camera che sono inerti rispetto alla combustione e quindi rallentano la velocità di reazione.
Inoltre si hanno i fenomeni di laminazione all'aspirazione dovuti alla farfalla non del tutto aperta che abbassano il livello della pressione in camera facendo abbassare la velocità di reazione.
Nel complesso al diminuire del carico l'angolo di anticipo deve aumentare per garantire la giusta combustione.
Tutti questi parametri: numero di giri, carico motore, dosatura concorrono a determinare il giusto angolo di anticipo in modo da diminuire al minimo la intempestività di accensione e quindi massimizzare un’altra componente del rendimento che è il rendimento termo fluidodinamico.
Attraverso l’uso di una centralina elettronica si introducono altri parametri che influenzano l’angolo di anticipo e primo fra tutti è il riempimento della camera di combustione.
Al crescere del riempimento e cioè all’aumentare dell’aria aspirata, si ha una diminuzione della angolo di anticipo perché si ha un aumento del rischio di detonazione dovuto all’aumentano delle
pressioni in camera.

 

[Alfacorse]

Anomalie di combustione

Le anomalie di combustione si possono dividere in anomalie di accensione e anomalie di propagazione del fronte di fiamma.
Le anomale di accensione sono:
autoaccensioe
preaccensione
postaccensione
rombo
misfire
-L’autoaccensione è ormai rarissima se non impossibile e si tratta dell’accensione spontanea del carburante come se fosse un motore ciclo diesel.
-La preaccensione si ha quando in alcuni punti caldi della camera, prima che scocchi la scintilla il carburante si accende.
In queste condizione è come se avessimo un angolo di anticipo maggiore di quello desiderato e quindi un conseguente aumento delle temperature e delle pressioni in camera che autoalimentano il fenomeno portando allo sfondamento del pistone in pochi minuti
I punti caldi più comuni sono gli elettrodi della candela che, per non portare a preaccensione devono avere una temperatura di esercizio inferiore ai 900°C.
I punti caldi però sono formati da depositi carboniosi che sono il frutto di mancate accensioni per candela fredda.
In sintesi la candela deve lavorare in un intervallo di temperatura compreso tra i 350°C e gli 800°C.
Lascio ai più esperti la disquisizione sui vari tipi di candela.
-La postaccensione quando dopo la scintilla una parte della miscela si accende a contatto con altri punti caldi. In pratica è come un twin-spark.
-Il rombo era tipico dei motori alimentati con benzina addittivata con piombo.
Infatti ai carichi parziali si formano dei depositi carboniosi che si accumulano per poi bruciare tutti insieme quando aprendo la farfalla si scaldano La loro combustione dà origine ad un aumento della pressione che provoca vibrazione e il tipico rumore a bassa frequenza del rombo.
Una volto bruciati ti depositi il rombo sparisce.
-Il misfire è una mancata accensione per anomalie del circuito di accensione con conseguenti riduzioni di prestazioni aumento, degli inquinanti e danneggiamento del catalizzatore se presente.
Già con il 2% di cicli buchi si ha un raddoppio degli idrocarburi incombusti allo scarico.
Poiché questo difetto non è avvertito dall’utente se non quando raggiunge valori molto alti, una candela non funziona più, si è reso necessario l’uso della diagnostica di bordo per limitare le emissioni inquinanti.
L’anomalia di combustione è la detonazione.
La combustione inizia normalmente ma poi l’end-gas e cioè la parte di carica che deve ancora reagire completa le famose prereazioni e si accende prima che il fronte di fiamma la raggiunga.
In questo modo tutto l’end-gas si accende provocando un’impennata della pressione con oscillazioni ad alta frequenza che si propagano alla struttura.
Il danno maggiore è causato proprio da queste onde di pressione che possono portare a danni strutturali per sollecitazioni a fatica a caldo e per sollecitazione termica.
La detonazione provoca poi dei danni energetici perché causa una diminuzione di rendimento perché parte dell’energia chimica è persa in energia cinetica con le onde di pressione che si formano.
Per evitare la detonazione si attua un approccio statistico con una logica ciclica di funzionamento della centralina.
Rilevata la detonazione la centralina abbassa l’angolo di anticipo di 4-5° per poi riaumentarlo gradualmente: si lavora in incipiente detonazione.
La detonazione è influenzata da svariati parametri.
L’alesaggio è uno di questi infatti il tempo che ha a disposizione l’end-gas per accendersi è proporzionale alla distanza che deve percorrere il fronte di fiamma per raggiungerlo. Da qui la necessità per cilindri con alesaggio superiore a 100mm di avere una seconda candela, twin-spark, per limitare questo inconveniente.
L’aumento del rapporto di compressione fa aumentare le pressioni incamera e quindi le prereazioni sono favorite nel loro svolgimento
Infatti sebbene all’aumentare del rapporto di compressione ci sia una diminuzione della durata della combustione l’aumento di pressione provoca una diminuzione maggiore del tempo necessario perché le prereazioni terminino.
Ovviamente l’angolo di anticipo influenza la detonazione perché ogni suo aumento provoca un aumento della pressione in camera.
Anche il carico motore influenza la detonazione infatti con la farfalla maggiormente aperta aumenta il riempimento e quindi aumenta la massa aspirata con un conseguente aumento della pressione.
In pratica quando si preme tutto l’acceleratore si ha un aumento della possibilità di avere detonazione.
La dosatura e cioè il rapporto comburente/carburante influenza la detonazione poiché per dosatura stechiometrica, necessaria per il catalizzatore e non solo, i tempi per terminare le prereazioni sono minimi. Di qui la necessità di ingrassare, rapporto di 0.8/0.9, la miscela quando si lavora in piena ammissione, acceleratore tutto schiacciato.
Con il variare del numero di giri variano molti parametri che influenzano la detonazione e in particolare il riempimento e l’angolo di anticipo e quindi si viene a creare una curva dell’indice di detonazione in funzione del numero di giri che ha un massimo che obbliga a dei compromessi sulla temperature della preti dei cilindri in modo da smaltire il calore necessario senza eccedere per non avere eccessive perdite di rendimento.
Ultimo parametro fondamentale è il combustibile. Infatti i combustibili per motori ciclo otto sono classificati in base al loro potere antidetonante con il numero di ottano.
Maggiore è questo numero maggiori sono le doti antidetonanti del carburante.

 

[Alfacorse]

ma esiste anche la iniezione statificata, cioè inietti il carburante direttamente nella camera di combustione (come il diesel),..........qualcuno conosce il jts.
Il JTS infatti aspira aria, comprime "solo" aria, inietta un pò prima la benzina e subito dopo la scinitilla nel PMS, con un rapporto che si aggira ai 12:1.
Questo motore permette di carburare "magro" con pochi problemi, rispettando la tabella delle emissioni di CO2, mentre i motori tradizionali non permettono questo.
chiarito questo sarebbe bene spiegare la differenza fra detonazione e preaccensione, che ne è venuto fuori.
ciao

A me non risutla che i jts Alfa Romeo adottino la carica stratificata.
Il jts Alfa ha si l'iniezione diretta in camera ma solo per migliorare la potenza massima aumentando il riempimento della camera grazie alla diminuzione di temperaure dell'aria aspirata, e quindi al conseguente suo aumento di densità, dovuto all'evaporazione del combustibile che viene iniettato.
Si può quindi anche aumentare il rapporto di compressione fino a 12 come scrivi proprio perchè la carica è più "fresca" e quindi meno detonante.

 

[Melo81]

Complimenti Alfacorse, una discussione da Ingegnere Meccanico "Motorista", non hai tralasciato nulla bravo.....


....Sul jts volevo aggiungere che il motore si trova a lavorare in "lean-Burn", cioè magro solo nei primi istanti di funzionamento fino a circa 2000rpm, per poi lavorare con il rapporto stechiometrico ottimale per la benzina 14,7:1...quindi diciamo che il jts gira magro si, ma limitatamente!!!!

 

[Noyz]

l'autoaccensione ormai può verificarsi solo sui diesel con dpf, quando il filtro trasuda troppo gasolio che allaga il carter e filtra dalle fasce elastiche da sotto.

come si faceva con i carburatori a gestire il rapporto stechiometrico in funzione del carico?

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in realtà mi rifersico all'autoalimentazione, che credo sia possibile anche sui benzina (??)

 

[Melo81]

l'autoaccensione ormai può verificarsi solo sui diesel con dpf, quando il filtro trasuda troppo gasolio che allaga il carter e filtra dalle fasce elastiche da sotto.


come si faceva con i carburatori a gestire il rapporto stechiometrico in funzione del carico?


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in realtà mi rifersico all'autoalimentazione, che credo sia possibile anche sui benzina (??)

CREDO CHE STIAMO ANDANDO UN PO' OT..... COMUNQUE...

Cosa c'entra il dpf scusa con l'alimentazione??? Le particelle combuste che intasano il filtro antiparticolato, vengono poi eliminate tramite un processo di regolazione sulla centralina dove viene attivata l'iniezione post, combinata (solo su alcuni modelli d'auto tipo il gruppo PSA), dall'iniezione di Urea allo scarico, rigenerando il filtro....Questo è uno dei tanti motivi per cui la tecnologia TDI è stata abbandonata rispetto alla più versatile Common-rail....


Hai mai smantellato un carburatore??? Tutta una serie di condotti di varie dimensioni si trovano in depressione per l'aspirazione del motore....Il dimensionamento è tale che la quantità di benzina inviata rispetta il rapporto 14.7:1, ossia TOT grammi di Benzina per TOT grammi di Aria....