di  -  lunedì 30 maggio 2011

Dopo avere lungamente parlato dei motori a combustione interna ed avere affrontato in maniera abbastanza ampia, con riferimenti anche alle frontiere della ricerca nel settore motoristico, torniamo quest’oggi sull’argomento per discutere una notizia riportata dalla BBC circa un mese fa relativa ad una nuova tecnologia, potenzialmente candidata alla sostituzione delle candele nei Motori ad Accensione Comandata (SI – Spark Ignition).

RICHIAMI SUL MOTORE AD ACCENSIONE COMANDATA

Il motore ad accensione comandata spesso viene indicato anche come Motore a Ciclo Otto, essendo questo il motore che meglio ha interpretato tale categoria di motori.

Nei motori ad accensione comandata, la carica formatasi viene innescata attraverso una forte scintilla generata tra due elettrodi della cosiddetta candela (Spark Plug), combustione che poi procede a partire da questo primo nucleo, andando ad interessare l’intera massa di miscela attraverso tutto il volume della camera di combustione, mediante la propagazione del fronte di fiamma.

Candela tradizionale

Sulle caratteristiche di tali motori si è già detto tanto in un precedente post linkato poco sopra, pertanto non ci soffermeremo su di esso.

DALLA CANDELA AL LASER

La soluzione presentata fa uso di un laser piuttosto miniaturizzato in grado di venire installato nello stesso alloggiamento delle normale candele per uso automobilistico, capace di indirizzare diversi (si parla di 2 – 3) fasci laser a profondità differenti nella camera di combustione, rendendo possibile la generazione di più nuclei di combustione ed altrettanti fronti di fiamma.

Candela tradizionale a tre elettrodi e Candela laser a tre fasci

Apparentemente tale soluzione può non rappresentare una grande innovazione, aldilà della tecnologia che viene utilizzata, o quantomeno un valido ausilio allo sviluppo dei motori, ma alla luce di quanto esposto nei vari post dedicati ai motori, soprattutto riguardo le frontiere della ricerca, si può comprendere come tale tecnologia permetta di contribuire alla “ibridizzazione” tra motori a Ciclo Otto e motori a Ciclo Diesel, ibridizzazione già in atto con le soluzioni HCCI, PCCIPPC, ecc. precedentemente esposte.

Questo contributo viene offerto grazie alla capacità di variare la pervasività dell’accensione, sia spazialmente (agendo su uno, due o tre fasci) che come intensità (si potrebbe utilizzare il laser per contribuire al riscaldamento della carica per favorirne l’autoaccensione piuttosto che generare attraverso esso un nucleo di combustione), ed inoltre anche nel semplice funzionamento “ad accensione comandata” esso permette una maggiore elasticità per quanto riguarda la l’accensione di una carica stratificata, potendo andare ad innescare la stessa in vari punti in funzione delle caratteristiche della carica stessa, ricordando che la stratificazione è fortemente dipendente dalla fluidodinamica interna del motore, la quale risulta intrinsecamente variabile con il carico del motore, pertanto si rende possibile, almeno sulla carta, una elevata flessibilità di funzionamento che potrebbe rappresentare un valido aiuto verso lo sviluppo di motori sempre più efficienti sotto l’aspetto dei consumi e delle emissioni.

Di fatto come ogni ricerca essa apre o rinnova una strada, strada che però sembra possedere delle potenzialità interessanti, potenzialità che dovranno ora venire verificate ed espresse.

Anche per oggi è tutto, vi invito a continuare a seguirci e vi rinnovo l’appuntamento a lunedì prossimo, sempre su AppuntiDigitali, sempre con la rubrica Energia e Futuro.

16 Commenti »

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  • # 1
    Giacomo
     scrive: 

    bella idea.. ma un laser con la potenza richiesta per incendiare il combustibile non aumenta considerevolmente il consumo elettrico?

  • # 2
    bizz
     scrive: 

    Mah… calcolando il calore prodotto dall’esplosione dei gas… quanto durano le lenti di quel laser? 2 cicli? :D

  • # 3
    arkanoid
     scrive: 

    Più che la durata delle lenti, che possono essere non esposte direttamente sulla camera di combustione lavorare quindi con temperature ragionevolmente basse, mi preoccupa lo sporcamento.
    Non ne avevo mai sentito parlare ed effettivamente è uno sviluppo affascinante.
    Simone, ho due domande:

    – qual è il limite principale della tecnologia
    – i nuclei di accensione sono creati nell’intersezione di n fasci laser prodotti dalla stessa sorgente e deviati otticamente o sono previste più fonti?

  • # 4
    maumau138
     scrive: 

    Effettivamente ci sono un paio di punti da approfondire, ad esempio come si fa a tenere la lente pulita dai depositi, quanta potenza assorbono e quanto durano rispetto ad una candela tradizionale.
    Bisogna vedere poi se avranno effettivamente benefici sulla combustione, oppure se sono solo risultati di laboratorio, ad esempio mi ricordo le candele radiali, in cui i due elettrodi erano concentrici, e non mi pare funzionassero molto meglio delle tradizionali, nonostante le mirabolanti promesse dei produttori

  • # 5
    Gabriele
     scrive: 

    Se non ricordo male il problema dell’accensione era uno dei limiti dell’iniezione diretta di benzina. Queste candele nascono per aiutare l’iniezione diretta?

  • # 6
    allegrotto
     scrive: 

    ciao, ma non si potrebbe fare un articolo sui motori ibridi con trasmissione elettrica ma con gli accumulatori alimentati da piccoli motori a combustione interna che girano a regime costante di massima efficienza? è un po’ che se ne parla…

  • # 7
    Simone Serra (Autore del post)
     scrive: 

    @ Giacomo

    Trattandosi di ricerca (non mia) e non avendo letto degli articoli ma semplicemente la notizia, non ho questi parametri, inoltre non ho informazioni sulle potenze

    @ bizz

    Le lenti penso siano l’ultimo problema… si fanno motori con accesso ottico e nonostante il calore non si rompono dopo due cicli, usando finestre in quarzo od ancora meglio in zaffiro

    @ arkanoid

    Per quanto riguarda i limiti non saprei… nelle mie considerazioni ho messo molto più di quanto letto basandomi su quello che ritengo possa essere (fatta salvo il fatto che stiamo parlando di un articolo di giornale, non di dati sperimentali su cui basarmi) il campo operativo di questa soluzione.
    Per quello che riguarda i fasci laser dall’articolo della BBC non sembra chiarissimo se la sorgente sia una, ovviamente in questo caso la sua potenza dovrebbe essere quella complessiva dei vari fasci

    @ maumau138

    Infatti, bisognerà vedere tutte queste cose prima di dare per assodato una tecnologia… a me sembra ci si trovi ancora in una fase di ricerca anche se la BBC parla già di contatti con la Denso (un grande produttore di componentistica Giapponese) perla produzione… onestamente credo che i risultati che devono avere ottenuto siano interessanti e che attraverso una collaborazione con la Denso potranno avviare una sperimentazione più avanzata… poi di più non saprei

    @ Gabriele

    Non saprei dirti se nascono con quell’intenzione, di sicuro questa soluzione permette (quantomeno potenzialmente) di rendere più versatile l’accensione della carica, quindi anche di aiutare l’iniezione diretta (io ho parlato di carica stratificata, di fatto quella che si cerca di fare tramite l’iniezione diretta)

    @ allegrotto

    Cercherò di parlarne di soluzioni ibride nella rubrica, con i motori non ho ancora finito anche se “il grosso” ormai è stato presentato nella serie di post “motoristici” di qualche tempo fa

  • # 8
    Ominaru
     scrive: 

    Non si parla invece del tempo di accensione se e’ inferiore (ovvio) o superioread una candela tradizionale.

    Il laser dovrebbe essere immediato e dovrebbe permettere ai motori (piu’ sportivi) di raggiungere giri piu’ elevati.
    Molto interessante invece la posizionalita’ del fascio e il numero. Impossibile fare cio’ con candele tradizionali.
    Gia’ con questo si dovrebbe migliorare sia combustione sia potenza che inquinamento!

  • # 9
    Simone Serra (Autore del post)
     scrive: 

    @ Ominaru

    Su potenza e benefici immediati mi terrei sul vago… così come sul poter incrementare la velocità nei motori grazie ad esse… non mi pare che motori ad elevate prestazioni (ed abbiamo avuto fior di esempio nel settore sportivo superando la barriera dei 20000rpm, oltre che nel settore motociclistico stradale caratterizzato da regimi di rotazioni elevati rispetto alle auto) siano ad oggi di difficile realizzazione per via delle candele… comunque direi che questa soluzione presenta delle potenzialità su vari fronti, aspettiamo e vedremo, di più, viste le poche informazioni (soprattutto tecniche) è difficile dire…

  • # 10
    Sisko212
     scrive: 

    Si, va ben… tutto bello…. però io dico, ma è mai possibile che la ricerca debba essere orientata al miglioramento di questo schifo di motore a combustione interna ?
    Non vi sembra che un motore che abbia si e no il 30% di rendimento (quando va bene), che bruci combustibili, rilasciando in atmosfera ossidi e polveri di varia natura, sia ormai anacronostico ? non sarebbe meglio dirottare ricerca e fonti per migliorare motori elettrici e batterie, o qualcos’altro di simile ?

  • # 11
    dubbioso
     scrive: 

    La moltiplicazione dei punti di accensione era uno dei punti importanti dell’evoluzione dei motori a benzina, infatti io pensavo che avrebbero cercato di miniaturizzare le candele in modo da poterne inserire diverse sulla testata, invece non si andato oltre il twin spark dell’alfa romeo (inventata nel 1914!).
    c’erano forse dei problemi tecnologici insormontabili per seguire questa via?

  • # 12
    Simone Serra (Autore del post)
     scrive: 

    @ Sisko212

    Non vi sembra che un motore che abbia si e no il 30% di rendimento (quando va bene), che bruci combustibili, rilasciando in atmosfera ossidi e polveri di varia natura, sia ormai anacronostico ?

    No, per molti, tanti motivi già espressi nei procedenti post sui motori

    non sarebbe meglio dirottare ricerca e fonti per migliorare motori elettrici e batterie, o qualcos’altro di simile ?

    Chi fa ricerca sui motori a combustione interna cerca di migliorare i motori a combustione interna, chi fa ricerca sulle batterie e sui motori elettrici cerca di migliorare quelli… una ricerca non implica la NON ricerca in altre direzioni

  • # 13
    Simone Serra (Autore del post)
     scrive: 

    @ dubbioso

    Il problema non è tanto la moltiplicazione dei punti di accensione, non dimenticare che le candele operano sulla parete della camera, pertanto non possono accendere altro che la periferia della carica… il twin spark perlopiù permetteva di intervenire sulla “dispersione ciclica”, fenomeno che influenza in maniera abbastanza gravosa i motori ad accensione comandata.
    Comunque aggiungo che, se anche si volesse impiegare un numero superiore di candele (3 o più) del twin spark, bisogna sempre fare i conti con gli spazi in camera… non è così semplice trovare tutto questo spazio tra valvole e candele (la camera di combustione deve sempre essere il più compatta possibile

  • # 14
    arkanoid
     scrive: 

    @Simone

    Che tu sappia sono mai stati sperimentati sistemi con un elettrodo circumferenziale alla base della camera di combustione (in zona PMS) ed un elettrodo centrale operanti a tensione molto elevate in modo da creare una scarica che attraversi la carica per una distanza superiore e potenzialmente in maniera più ampia?

  • # 16
    Nick
     scrive: 

    Oh, manco un po di fia..

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