Benzina, diesel, etanolo e qualcos'altro (ci spostiamo qui) [Archivio]

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xeal

25-05-2008, 04:56

Questa discussione è nata nella sezione news, da questa notizia (http://www.hwupgrade.it/news/sicurezza/una-nuova-membrana-per-le-celle-a-combustibile_25369.html), ed è rapidamente sfociata in un off-topic, quindi abbiamo ritenuto opportuno spostarci qui per continuarla. Riporto gli ultimi messaggi, per mantenere il filo del discorso; chi volesse leggere anche il resto, naturalmente può seguire il link all'inizio :p

Originariamente inviato da lucusta

conviene aprire un thread su questo argomento, visto che stiamo sul canale "news" e stiamo del tutto fuori tema.

per quanto riguarda il ciclo diesel e l'olio di colza (o qualsiasi altro tipo di olio vegetale), le lavorazioni sarebbero antieconomiche e ingiustificate.
a mio parere il ciclo diesel e' arrivato ad un bilancio tra' rendimento e complessita' troppo elevato, mentre ancora ci sono grandi margini per il ciclo Otto e 2T.
pensate solo che si potrebbe aumentare il rendimento di questi cicli esclusivamente utilizando un comburente a bassa percentuale di ossigeno; in questo modo si mantiene la pressione finale a fine compressione sempre costante, non come avviene ora che a richieste di potenza basse si deve parzializzare e percio' entra meno gas nella camera di combustione, quindi meno pressione a fine ciclo di compressione.
come si potrebbe fare? riciclando i gas di scarico come carica inerte, nulla di trascendentale.

se aprite un thread, fate un fischio!

Originariamente inviato da xeal

E' un discorso molto interessante (e si, siamo parecchio ot :D). Tecnicamente, quanto sarebbe complicato (e legale) modificare un motore a benzina per reimmettere i gas di scarico nella camera di scoppio? Mi sa che bisognerebbe anche riconfigurare la centralina... poi bisogna vedere come la mette il medico per l'inquinamento: se i miei ricordi di chimica non si sono arrugginiti troppo, ricordo che una combustione deve avvenire in eccesso di ossigeno per essere quanto più possibile completa (e produrre poco CO), non vorrei che riducendo la quantità di ossigeno nella miscela aumentasse la produzione di monossido di carbonio... però magari si può giocare anche sulla riduzione del carburante (se aumenta il rendimento servirà meno benzina per produrre lo stesso lavoro) per ottenere comunque un buon eccesso di ossigeno, e magari completare anche la combustione precedente, diminuendo il CO prima ancora di mandare il gas di scarico alla marmitta (cosa peraltro auspicabile, perchè la catalisi comincia dopo un po' di tempo, soprattutto quando fa molto freddo)...

Originariamente inviato da lucusta

2 lambda, una nel condotto di scarico e una nel condotto di aspirazione, una farfalla che invece di parzializzare il condotto di aspirazione, parzializzerebbe il condotto di ammissione che viene dallo scarico, un contenitore interposto sulla linea scarico/ammissione, accelleratore "by wire" comandato dalla centralina di gestione ignezione.
nessuno ti vieta di andare in eccesso d'aria tale da bilanciare la frazione "inerte" dei gas di scarico, in modo da ottenere una carica fresca in leggero eccesso di ossigeno...
altri sistemi piu' sofisticati sono a carica stratificata, ma sarebbe necessario una testa multivalvole per la separazione dei flussi e comandi delle valvole a controllo eletronico (applicando dei voice coil al posto degli alberi a cammes), ma si parla gia' di tecnologie che sono ancora sperimentali.

i nuovi motori del gruppo fiat sfruttano in parte questa tecnica, grazie agli alberi a cammes ad aspirazione variabile, effettuando un riciclo dei gas di scarico nei regimi intermed, ma e' solo per compensare il fatto che sono sovralimentati, il che porta, a bassi regimi, ad avere una pressione a fine ciclo compressione bassa, quando il turbo non soffia, dovuta principalmente al rapporto di compressione basso per l'adozione della sovralimentazione...

Originariamente inviato da xeal

Avresti anche qualche info (generica) sui costi di una modifica e su questioni relative all'omologazione successiva? E in generale che guadagno si avrebbe in termini di minor consumo?

Originariamente inviato da lucusta

ehmmm.. sto' sperimentando; per ricerche del genere ci vuole tempo e anche relativamente denaro, ma pian piano, facendolo per hobby si tira fuori qualcosa di buono...

per le valvole a controllo elettronico ti do' un link:
http://rbowes1.11net.com/dbowes/
13.000 giri con valvole a comando totalmente elettrico

per la centralina d'iniezione da utilizzare per lo scopo:
http://www.megasquirt.info/
una ECU universale totalmente programmabile.

Originariamente inviato da lucusta

segnalo questo link solo per mostrare che non sono solo parole...
http://www.autoblog.it/post/14069/s...olo-fa-miracoli
ecco, come dicevo: ci vuole un RC da diesel!
in questo tuning dovrebbero aver effettuato una modifica alla testa, presumibilmente per il foro della candela, ed aver aggiunto gli iniettori dell'etanolo sul condotto di aspirazione, con il relativo flauto, e come avviene per gli impianti di metano sui turbocompressi a benzina.
considerando che questo e' un motore da 17:1 di RC (il maggior carico per il diesel si ottiene con la sovralimentazione a 1.8-2.1 bar assoluti, percio' con un RC finale di 40-45:1), quando alimentato esclusivamente a etanolo il tubro si bypassa, per poi usarlo del tutto con il funzionamento diesel, e a pressione limitata per cariche miste.
si, cariche miste, perche' il diesel non scoppia, ma brucia, percio' se lo s'ignetta al PMS, in ritardo rispetto alla normale iniezione, brucera' per via del calore e della maggior pressione prodotta dalla detonazione a scintilla.
ad etanolo si ottengono 195CV e 410NM, e considerando che non si e' sovrlaimentati, si puo' comprendere effettivamente quello che intendevo dire: ad etanolo si, ma solo se si sfrutta il carburante con il giusto RC!

Originariamente inviato da xeal

Uhmm così mi fai pensare che si potrebbe anche usare il diesel in un normale motore a benzina con un "leggero" tuning, aggiungendo compressore e iniettori per il diesel, e ritardandone l'ignezione, come dicevi, subito dopo la detonazione... mi fai pensare anche che si potrebbe usare pochissima benzina, quanto basta per raggiungere la pressione voluta, e magari comprimerla un po' per sfruttarne l'autodetonazione nella camera di scoppio, eliminando anche la candela :p (se è "sufficientemente" poca, l'autodetonazione non dovrebbe creare problemi, ma coinvolgerla tutta istantaneamente, no?)... però non vorrei che risaltassero fuori i problemi che rendevano necessaria la precombustione e l'ignezione indiretta...

Naturalmente lo stesso si potrebbe fare sostituendo la benzina con etanolo (sempre quanto basta per raggiungere la pressione voluta, e il resto diesel), con un compressore aggiuntivo per la miscela con l'aria, per aumentare il rapporto di compressione (e lasciando la candela al suo posto :p), forse alla fine risulta una modifica più semplice rispetto a quella sul motore diesel (si aggiungono pezzi senza alterare quelli esistenti). Naturalmente, con un benzina si può pensare semplicemente di ottimizzarlo per una miscela benzina-etanolo, ma l'idea di combinare anche con il diesel ad ignezione ritardata (e turbocompresso) in piccole quantità potrebbe migliorare il rendimento ai bassi regimi (per sfruttare solo benzina o benzina-etanolo a quelli medio-alti).

A proposito dell'etanolo: ma quanto può essere corrosivo per il motore? Poi m'è venuta un'idea per l'anidro, magari un po' stupida: visto che la miscela benzina/etanolo idrato produce separazione dell'acqua che si deposita al fondo per la maggiore densità, per ottenere una buona miscela benzina/etanolo anidro con metodi "caserecci" non si potrebbe semplicemente farla decantare e prelevare dall'alto il carburante da mettere nel serbatoio, cercando di non avvicinarsi troppo allo strato di separazione? (oppure ci si procura del magnesio da sciogliere e si aspetta che si formi l'idrossido sul fondo e l'idrogeno vada via - ma se ci fosse un modo per trattenere l'idrogeno si potrebbe ottenere un carburante "arricchito", con un boost energetico... ok, la smetto :p)

Originariamente inviato da lucusta

il problema e' che se usi un RC da diesel, devi usare un motore con la robustezza di un diesel, senno' pieghi l'albero come un fruscello di legno!
e' per questa ragione che quel tunning e' stato fatto su un'auto diesel, perche' ha gia' i requisiti di robustezza per adottare un rapporto di compressione elevato e con ciclo Otto.

in effetti il miglior rendimento del ciclo Diesel sul ciclo Otto e' dovuto in larga parte al RC ed alla minor perdita di carico che si ha in aspirazione.
il diesel non ha parzializzazione del condotto di aspirazione, perche' brucia in eccesso di aria, mentre il benzina deve caricare tanta quanto basta per la giusta quantita' di benzina da usare, quindi a carichi parziali avrai una ostruzione, e percio' in un cilindro non caricherai mai con rendimento volumetrico uguale a 1 (cosa che comunque non ottieni mai se non in una regione prossima al regime di coppia massima, sporadicamente con rendimento anche superiore a 1 per via dell'effetto RAM); questo porta che il benzina, a mezzo carico, si comporta come se avesse un RC molto piu' basso del normale, mentre il diesel aspirato, carichera' sempre tutta l'aria possibile nel cilindro, ottenendo un RC reale (ossia una pressione a fine compressione), sempre molto alta.
I turbo diesel sono svantaggiati a basso carico perche' le turbine lavorano a regimi troppo bassi, e non hanno forza da dare al compressore per comprimere l'aria in aspirazione, tale da ottenere alla fine del ciclo di compressione lo stessa pressione dei diesel aspirati, ma quando sono in pressione, l'RC geometrico deve essere tale da ottenere quel tipo di pressione a fine compressione, con il vantaggio di molte piu' molecole di ossigeno, e percio' di poter bruciare piu' carburante, quindi di trasformare piu' energia in potenza finale.
nel momento in cui tu aumenti il RC di un motore ad accensione per scintilla ai livelli del diesel, la differenza di rendimento deriva solo dall'ostruzione del condotto di aspirazione, ma se immetti un gas inerte per fare solo volume, alla fine riesci a raggiungere anche nei livelli di potenze intermedie gli stessi valori di pressione a fine compressione, percio' un rendimento uguale al diesel, e questo lo fai ricondizionando i gas di scarico prodotti, che essendo gia' bruciati non contengono piu' comburente...
a quel punto, al pareggio dei rendimenti, conviene usare il carburante piu' economico e soprattutto piu' ecologico, e un "monomolecola" come l'etanolo e' l'ideale, in quanto puoi regolare tutto con molta piu' accuratezza, eliminando la variabile del tipo della miscela di idrocarburi, mentre il diesel viene totalmente estromesso per via del suo maggior costo di purificazione (zolfo), e per il fatto che non bruciando in maniera completa e veloce produce microparticolato (particolato anche inferiore a 3 micron, ben piu' pericoloso di quello a 10 micron).
detto questo, si spera che la direzione che si prendera' nella tecnologia dei motori moderni sia questa, e non altre soluzioni mirabolanti di recupero energetico non plausibili.
ho letto del recupero energetico del calore dei gas di scarico della BMW; uno scalbiatore che produce vapore da un circuito d'acqua, e fa' muovere una macchina a vapore, come per gli impianti fissi, ma su un'auto! tutto tecnicamente molto bello ed interessante, ma per me conviene studiare un miglior rendimento dei motori, non un recupero da motori che in finale sono poco efficenti.

produrre etanolo anidro per separazione non e' cosi' facile...
quello che indichi e' un tipo di estrazione che puo' essere fatta con soluti a basso costo, ma quelli organici non lo sono. Nel caso che indichi, nelle due fasi, si viene a formare un soluto ternario, ossia composto da 3 componenti, etanolo/benzina/acqua, in percentuali variabili a seconda della fase; abbasseresti il tenore di acqua nella fase leggera a scapito di una perdita di benzina ed etanolo in quella pesante...
di solito l'etanolo anidro per separazione fisica si ottiene con le zeoliti, pietre anidrificatrici, percio' solido su liquido, anche quelle dal costo non proprio basso..

PS:
ragazzi, siamo palesemente OT, se si vuole continuare a discutere aprite un thread dedicato all'argomento.

Bene, riprendiamo da qui :p

xeal

25-05-2008, 06:13

In effetti avevo pensato anch'io a problemi meccanici dovuti al diverso RC su cui si basa il progetto del motore, però almeno in via teorica si potrebbe anche fare :p

Ma dici che ci sarebbero grossi problemi anche con rapporti da 15-17:1, o solo con i rapporti superiori di un turbodiesel? Con il semplice riutilizzo dei gas di scarico, praticamente si va a mantenere ottimale il rapporto di compressione a tutti i regimi, ma potendo aumentare l'RC "massimo" fino ai livelli di un diesel (non turbo), che poi sarebbero perfetti per l'etanolo, si otterrebbe un rendimento anche superiore a quello del diesel (non turbo). Questo perchè il rendimento ideale del ciclo Otto è superiore a quello del diesel, a parità di RC e di RE (riempie meglio il ciclo di Carnot equivalente), ma in pratica il ciclo Diesel raggiunge dei rapporti più favorevoli (quindi l'equivalente di Carnot opera con un deltaT maggiore, e anche se viene sfruttato peggio rispetto a un ciclo Otto, consente di superare il rendimento di quest'ultimo, che non può raggiungere gli stessi valori) [per chi si fosse "sintonizzato" adesso sulla nostra discussione, e non capisse fino in fondo questo ragionamento: uno dei modi per confrontare due cicli che operano con gli stessi intervalli di temperature, consiste nel rapportare la loro area (cioè l'area racchiusa dalle curve di trasformazione in un qualche diagramma) con l'area di un ciclo di Carnot che opera con lo stesso delta-T, detto ciclo equivalente, perchè il rendimento è proporzionale a quest'area e il ciclo di Carnot equivalente rappresenta il limite teorico del rendimento che una macchina termica può ottenere tra quelle temperature].

Quindi, unendo un maggiore RC a qualche "trucco" per mantenerlo costante si può anche fare meglio del diesel (altro buon motivo per aggiungere la candela e iniettare etanolo :p). Quanto ai turbocompressori, mi pare si vada verso l'uso di un motore elettrico ausiliario per la turbina ai bassi regimi (mi pare che la Toyota Avensis usi già da un po' questo sistema nei turbodisel, più un catalizzatore e un filtro migliori, ottenendo emissioni già compatibili con la normativa euro5). L'effetto RAM mi mancava... puoi dirmi qualcosina in più?

Ho il sospetto che il bioetanolo, quand'anche divenisse economicissimo da produrre, ce lo ritroveremmo sempre in miscela con qualcos'altro, perchè ha il difettuccio di essere "allegramente" commestibile... :D Però si potrebbe andare verso la scelta di un denaturante ben definito (che magari potrebbe aiutare a ridurre i problemucci di corrosione che citava Il Niubbo, e consentirne l'uso su qualsiasi motore con piccolissime modifiche), e quindi torneremmo a poter fare tarature "perfette".

Quanto al sistema di recupero che citavi, be', in effetti è un po' folle... praticamente un radiatore al contrario :p Sicuramente migliori, per lo scopo, i generatori termoelettrici (ad effetto Seebeck) realizzati come thin film, dal rendimento teoricamente maggiore e sicuramente più facili da piazzare su un mezzo in movimento. Potrebbero essere usati comunque, una volta diventati economici da usare, in aggiunta alle altre ottimizzazioni al motore, per recuperare fino all'ultima goccia di energia, magari per alimentare gli apparati elettrici ed elettronici (e magari anche i servocomandi e il clima). Ma le nanotecnologie promettono di spingere questi affari verso il loro rendimento teorico, che è lo stesso di un ciclo di Carnot, quindi alla fine si potrebbe passare a dei "semplici" bruciatori per ricavare energia elettrica in abbondanza dai gas di scarico (già mi immagino una economicissima ed ecologicissima city-car elettrica con quattro marmittoni da far invidia alla coupè più cattiva :asd: ) e alimentare quattro motori polifasici a magneti permanenti nelle ruote (come quelli della mini modificata, se ripesco il link lo metto), con trazione integrale costante e controllo della trazione e della stabilità "di serie" (beh, l'avevo detto che simpatizzo per l'elettrico :p).

Per l'anidro, beh, voleva essere solo un'idea per sperimentazioni rapide fai-da-te, se la fase leggera è sufficientemente "asciutta", magari lo spreco di miscela in quella pesante può essere compensato dal non doversi sobbarcare la spesa per le zeoliti o la distillazione frazionata :p Ma c'è un qualche limite alle proporzioni tra le due fasi? Cioè, cominciando a prelevare la miscela della prima fase, che succede alle quantità rimanenti? Perchè, comunque, se si riuscisse a portar via una quantità "soddisfacente" di miscela sufficientemente anidra, la distillazione frazionata della quantità rimanente dovrebbe avere un costo minore, no? Ma le zeoliti, comunque, non si possono riutilizzare? per riscaldamento l'acqua dovrebbe andar via, quindi dovrebbero poterne riassorbire altrettanta in un uso successivo (però bisogna anche vedere qual'è il costo energetico dell'operazione)... Sarei anche curioso di sapere come si comportano le due fasi al variare della pressione, in particolare in depressione (cioè aspirando, a partire dallo strato superiore, fino a provocare cavitazione)... sarà una sciocchezza, ma mi si è infilata in testa come un tarlo... Mah, lo ucciderò con della naftalina :p

FlatEric

25-05-2008, 06:27

E' tardi è ho letto poco e sbocconcellato, ma cmq l'EGR si utilizza da molto tempo, ed è una tecnica ormai molto comune ( http://en.wikipedia.org/wiki/Exhaust_gas_recirculation )aumentare le efficienze dei benzina ormai le grandi case stanno investendo molto sul HCCI ( http://en.wikipedia.org/wiki/HCCI ), la combustione completamente omogenea, che nel caso del ciclo otto porterebbe all'assenza di necessità di una scintilla per l'accensione (avverrebbe come nel diesel, cioè per autoaccensione), però la combustione omogenea è un grosso problema di controllo per ora, e anche di fattibilità economica dato che necessita di un trasduttore di pressione all'interno del cilindro, il che non è economico...non ultimo dei problemi è anche il maggior rumore dovuto alle pressioni molto più elevate raggiunte in camera di scoppio.
Per quello che so io GM presenterà forse tra 1-2 anni il primo motore benzina HCCI sul commercio, ma la parte a combustione omogenea avviene solo in una zona operativa del motore limitata (bassi giri e bassa coppia)...documentatevi un pò, è interessante...anche se ormai...siamo alla frutta con i motori a combustione interna :) il canto del cigno nei prossimi 10-20 anni

lucusta

25-05-2008, 18:37

ERG ricondiziona sui diesel, non sui benzina, e comunque non a basso regime e principalmente per ridurre i NOx...

la combustione omogenea e' una tecnologia che sfruttera' probabilmente mercedes con il suo F700 (http://www.autoblog.it/post/9410/mercedes-a-francoforte-un-motore-a-benzina-che-funziona-come-un-diesel) (che forse presentera' a colonia, ma non si sa' se ancora come prototipo), ma e' un concetto diverso dal ricondizionamento dei gas di scarico.
fiat, con il suo ultimo motore 1.4 Tjet, ricondiziona i gas di scarico direttamente sfasando l'albero a cammes di scarico, in modo che rimanga aperto nella prima parte di aspirazione.

Xeal, ti manca qualche appunto sui motori diesel e diesel turbocompressi; i motori aspirati diesel hanno l'RC decisamente piu' alto di tutti quanti i motori a combustione interna; arrivavano anche a superare 23-25:1 anni fa', quando si usavano carburanti non troppo raffinati (soprattutto per garantire l'avviamento a freddo), ed e' per questo che erano di costituzione molto robusta, dovendo sopportare anche 3-4 volte il carico di un normale benzina, pur girando piu' in basso.
con i carburanti piu' raffinati, e quindi piu' facili da accendere, si e' passati a 16-22:1.
nei turbocompressi si distingue se con o senza intercooler, ossia il raffreddamento dell'aria dopo la compressione dovuta al turbocompressore; oggi esistono principalmente i turbodiesel intercooler (generalmente ad iniezione diretta common rail), in cui il RC geometrico puo' essere dai 15 ai 19:1, hanno un rapporto sensibilmente piu' basso dei diesel aspirati perche' aspirano aria gia' ad una pressione elevata, quindi nella fase di fine compressione si ottengono pressioni molto elevate, tali (e a volte superiori) a quelle di un diesel aspitato di qualche anno fa'; la presenza dell'intercoole permette di immettere aria a pressione piu' elevata, senza troppo aumento di volume della stessa.
quelli senza inetcooler, non diminuendo la temperatura e quindi il volume dell'aria in entrata introducevano comunque meno massa, quindi il RC era solo leggermente inferiore ai diesel aspirati.
in effetti il rapporto di compressione geometrico e' un valore fittizio, e serve solo per determinare il rendimento volumetrico; questo deriva effettivamente dalla pressione dei gas quando le valvole di aspirazione si chiudono in fase di compressione (e generalmente viene dato un certo ritardo, ossia le valvole non sono chiuse quando il motore sta' a 180° di manovella), in rapporto alla pressione massima che si ottiene a fine compressione, in una compressione dove logicamente non c'e' scintilla che scocca.
se vedi la scheda tecnica del 1.3 16v multijet della fiat vedi che il RC geometrico e' di 17.6:1, perche' non ha una turbina molto grossa, e la pressione non viene mai alzata tantissimo (piccolo turbo, piccolo turbo-lag), se prendiamo il 1.3 diesel aspirato della fiat 127 diesel (che poi venne adottato anche sulla uno), ha un RC di 20:1; se prendi altri motori moderni turbodiesel, vedrai che l'RC geometrico e' addirittura inferiore a 16:1 (come il BMW che adotta 2 turbine in serie)...
c'e' da dire un'altra cosa, prettamente meccanica:
sulle piccole cilindrate non puoi adottare un RC elevato a causa del poco volume che dovrebbe avere la camera di combustione, che renderebbe impossibile una forma ottimale.
se prendi il 1301 diesel della fiat, a 20:1, questo era di cilindrata unitaria di 325.25cc, e percio' un volume della camera di combustione di 17.2cc, ottenuta solo grazie ad un motore con una corsa lunga, e percio' con un alesaggio piccolo; diversamente non si puo' ottenere una camera di combustione buona (conta anche che quel motore e' con precamera, e non ad iniezione diretta).

per quanto riguarda una turbina elettrica, ti dico subito che non e' facile farla! anche BMW ci ha provato, e non c'e' riuscita, per ora.
questa era un'idea che mi venne piu' di 15 anni fa', per ibridare un benziana: sfruttava delle trubine callettate a dei motori elettrici, percio' delle dinamo, che producevano energia da sfruttare con un motore elettrico.
nei diesel aveva poco effetto, in quanto il rendimento era gia' elevato, ma nei benzina, dove si viaggiava con un rendimento massimo del 25%, e percio' si sprecava il 75% in calore, di cui una buona parte dallo scarico (circa il 60% in assoluto), recuperare il 30% di questo sperco per convertirlo in energia elettrica non era male...
un motore da 50cv avrebbe avuto un surplus di potenza di una 30ina di cavali, portandolo a 85cv totali, percio' con un rendimento effettivo del 42.5%, ma trovare una dinamo da 100.000 rpm e con una potenza di 30 cv non era facile allora, e non lo e' ancora oggi! (c'era un motore DC della siemens che viaggiava cosi', ma pesava anche 40Kg e costava una follia).
anche se questo progetto non e' accantonato (multi turbina/multi dinamo), avrebbe un costo non indifferente, ma anche un suo perche'!
se hai appunti sul motore toyota mi piacerebbe vedere come hanno sviluppato l'idea.

l'effetto RAM (http://staff.nt2.it/michele/parola_146_effetto_ram.aspx) e' un effetto di risonanza che avviene nel condotto di aspirazione per via delle pulsazioni delle valvole di aspirazione; quando le valvole punsano con una frequenza accordata alla risonanza dell'aria nel condotto di aspirazione, si avra' una sorta di sovralimentazione, perche' l'aria risultera' compressa dall'onda di risonanza nel momento in cui la valvola si aprira', ed entrera' immediatamente nel cinindro.
si ottiene solo ad alcuni regimi, perche' dipende dalla forma e dal volume del condotto di aspirazione (ecco perche' nei motori spinti si fa' un condotto corto e largo, per accordare l'effetto RAM a regimi elevati).
nei motori moderni si e' usato l'effetto RAM costruendo dei doppi condotti di aspirazione, uno corto uno lungo ostruiti vicendevolmente, per accordarli al regime di rotazione.
sempre anni fa' immaginai di sfruttarlo tramite un woofer audio, inducendo io le risonanze con un generatore d'impulsi, e percio' le onde di pressione nel condotto di aspirazione, ma e' un progetto che ho riposto nel cassetto, perche' non conosco bene la materia della propagazione del suono...

i denaturanti dell'alcool etilico sono ben determinati;
per ettolitro aggiungere:
a-Tiofene: 125 grammi.
b-Denatonium benzoato: 0,8 grammi.
c-Soluzione al 25% p/p di C.I. Reactive Red 24 (colorante rosso): 3 grammi.
d-Metilchetone 2 litri.
i primi due servono a rendere tossico, ma principalmente per evitare la distillazione per purificarlo (fanno azeotropo inferiore e superiore), renderlo alcool alimentare;
il terzo e' per farlo puzzare;
il quarto e' per colorarlo.
l'alcool etilico non ha proprieta' cosi' elevate come corrosivo, o meglio non e' un buon ossidante, e' solo leggermente acido, ma in maniera praticamente nulla; e' un solvente, percio' alcuni materiali potrebbero rovinarsi, ma si tratta principalmente delle gomme naturali, le stesse che subirebbero degrado con le benzine.

per i generatori termoelettrici ad effetto Seebeck, e' una tecnologia molto promettente, ma non credo diventera' economica nel giro di 10 anni..

l'estrazione di alcool in depressione, e decisamente costosa....

ritornando al discorso dell'uso di gas inerte (riciclo dei gas di scarico), in un 4T a benzina, ieri sono andato al mothec eco alla fiera di roma, e' ho potuto visionare il nuovo MP3 ibrido della piaggio; adotta una valvola a farfalla ride by wire, ossia il comando dell'accelletatore e' a controllo elettronico; una bella scatoletta (prossimamente mi hanno detto che verra' montato anche sul 125 "normale");
servirebbero un paio di quelle per gestire i flussi dei due gas...

xeal

26-05-2008, 04:08

Dunque, vediamo di metterci d'accordo sulla terminologia, altrimenti non ci capiamo :p

Tu mi parli di RC geometrico, io invece intendevo quello "equivalente" che dovrebbe avere un aspirato per raggiungere, a parità di volume nella camera di scoppio (o di combustione, o come la vogliamo chiamare), le pressioni di un turbo. O meglio, intendevo le relazioni tra pressione e volume (in particolare) che saltano fuori nel calcolo del rendimento in corrispondenza delle fasi di compressione ed espansione, e consentono di esprimere il rendimento con una formula del tipo:

(1 - T2/T1)*RC/RE

ovvero come una funzione del rendimento di un ciclo di carnot equivalente, avente come fattori di proporzionalità quelli su cui lavorare per massimizzare il rendimento del motore a combustione interna. Quindi, se il motore è aspirato considero il rapporto di compressione geometrico, se è turbocompresso quello "equivalente". Ora, la mia domanda era questa: se prendiamo un ciclo otto aspirato, con il suo RC geometrico invariato, e aggiungiamo un compressore per ottenere un RC equivalente (ovvero una pressione finale pari a quella che si ha) all'RC geometrico di un turbodiesel (nell'esempio della saab era di 17:1, giusto?), che poi sarebbe ottimo per sfruttare adeguatamente l'etanolo, dici che la meccanica può andare in crisi?

Per la toyota, sono dettagli che ho letto tempo fa su una risvista automobilistica, quando si cominciava a parlare di come i diesel euro 4 non sarebbero stati compatibili con le restrizioni ulteriori della normativa euro 5 (di cui si ipotizzava la data di entrata in vigore); poco dopo cominciarono a uscire fuori (o avevano già fatto la prima pallida comparsa, non ricordo esattamente) i filtri antiparticolato e anche i vari blue diesel, con minore tenore di zolfo e più alto valore di centano, che promettevano minori emissioni, e una migliore resa e conservazione del motore (grossomodo gli slogan dei "nuovi" carburanti erano questi). Ricordo si diceva che la toyota era già in grado di rispettare quella normativa per via di una serie di accorgimenti tecnici, tra cui migliorie al catalizzatore e al filtro, e il motorino ausiliario per il compressore; si diceva che il motorino entrasse in funzione in corrispondenza dei bassi regimi, quando i gas di scarico sono più lenti e così anche la turbina, quindi immagino che usino un accelerometro, o comunque una misura del carico sulla turbina per comandare il motorino elettronicamente (per quello che ricordo dalla descrizione, non dovrebbe trattarsi di un compressore a geometria variabile con alette comandate elettricamente, o, se lo è, il motorino ausiliario è comunque qualcosa "in più" che agisce sulla turbina). Mi spiace, ma di più non so dirti.

Grazie per il chiarimento sull'effetto RAM :) Quanto all'etanolo, Il Niubbo diceva che può essere corrosivo anche per alcuni metalli, ma se il problema nei motori si riduce alla necessità di usare le stesse guarnizioni dei benzina, siamo a cavallo :p ma l'estrazione in depressione, costi a parte, riuscirebbe? (la risposta è urgente: ne va della vita di un tarlo mentale :D)

Per i seebeck, non si può mai dire: basta uno sviluppo inaspettato nelle nanotecnologie per fare il salto di qualità (in particolare, io penso ai nanotubi di carbonio: conducono con resistenza pressochè nulla e possono essere realizzati con caratteristiche leggermente diverse, quindi suppongo si possano acoppiare per "simulare" una giunzione bimetallica, il problema è produrli e selezionarli in maniera economica, per il resto si tratta di infilarli in un thin film con una schiuma quantum dot a base siliconica a fare da isolante - praticamente perfetto - che già oggi non dovrebbe essere particolarmente costosa da realizzare, e a quel punto avremmo un perfetto generatore con il rendimento massimo possibile - a dire il vero, bisogna ottimizzare anche lo scambio di calore, e per questo servono dei microcanali come quelli che IBM proponeva, mesi fa, per migliorare lo scambio termico dei microchip in presenza di paste termoconduttive più dense; staremo a vedere che succede... tanto che altro abbiamo da fare? :D) - comunque aspetto sempre novità sul fronte delle batterie elettriche :p

Interessanti le scatolette... dici che vanno bene così come sono? allora si procurano in fretta appena escono di serie, come pezzi di ricambio...

[Edit]
Dalle specifiche della vettura (ad esempio queste (http://www.motorcityonline.it/servizi_online/download/avensis07.pdf)) sembra che il compressore sia a geometria variabile e attivazione elettrica, quindi il dubbio sulle alette mi è venuto... Cosa interessante, la coppia è costante in un certo intervallo di giri/min (grossomodo tra 2000 e 3000). Magari provo a cercare quella rivista, per capirci qualcosa in più...

lucusta

26-05-2008, 12:43

per il RC, si, e' giusto considerarlo come assimilabile ad un ciclo di carnot, o meglio di una macchina termica adiabatica;
no, io e te lo consideriamo cosi, ma le riviste tecniche che sfornano una miriade di dati lo considerano solo geometrico; questo perche' nei primordi dei motori endotermici si considerava il rendimento volumetrico uguale ad 1 (per motori che facevano 1500 rpm ed hanno fasi conplanari e' piu' o meno vero), quindi tecnicamente e' rimasta l'usanza di dare il RC come esclusivamente geometrico.
renditi conto che anche oggi riuscirebbe difficile dare un dato reale della pressione di esercizio, in quanto varia a seconda del regime di rotazione, dell'effetto RAM, se aspirtato o turbocompresso, delle fasi delle camme; insomma, oggi il dato del RC serve solo a determinare il volume della camera di combustione...
ad esempio prendi i motori 2T e 4T delle moto che hanno un RC geometrico di 14-16:1; se avessero realmente rendimento volumetrico 1, andrebbero in autoaccensione gia' dal minimo!

per la toyota m'informero'...

per quanto riguarda l'estrazione e distillazione dell'etanolo idrato in benzina, e' un processo controproducente.
dalle rimembranze d'impianti chimici ti posso dire che la distillazione fino all'azeotropo e' poco costosa, ma quando si vole processare l'azeotropo dell'alcool in depressione, allora diventa realmente costoso in termini di energia.
il lavoro di un eiettore e' mostruosamente in perdita, e poi, per i semplici dettami della distillazione, toglierai prima il componente piu' bassobollente, che e' la benzina, e poi distillerai l'alcool idrato fino alla percentuale azeotropica 94.4% in massa; a quel punto solo andando in depressione potrai spostare l'azeotropo su frazioni sempre minori di % in acqua, ma in effetti ti ritroverai solo con questo componente, perche' la benzina l'avrai gia' tutta distillata...

per quanto riguarda il motore della saab, ora non ricordo quanto dichiara il TTid, ma il vecchio a singola turbina stava a 17:1, e con quel RC non si dovrebbe avere assolutamente problemi con l'alcool idrato (RON200), e probabilmente nemmeno con l'alcool etilico puro (RON129 AKI116). meccanicamente ce la farebbe di sicuro, in quanto l'RC dichiarato e' di 17:1, ma la pressione a fine ciclo di compressione avra' sara' sicuramente comparabile ad un RC da 22-25:1 (e turbocompresso ad intercooler, e con una bella turbina grande - la piccola serve solo a basso regime); quindi nessun problema meccanico, anzi, come motore durera' il doppio perche' meno stressato.
in effetti anche i nuovi motori a benzina potrebbero farcela, visto che ora un benzina difficilmente si rompe per piegatura l'albero e dura piu' del doppio di quelli di qualche anno fa'...

xeal

26-05-2008, 20:00

D'altra parte, la produzione di motori diesel e benzina è molto vicina, praticamente non c'è modello di vettura che non abbia una versione diesel (tranne poche eccezioni, principalmente sportive), quindi non mi stupirebbe se riciclassero qualche pezzo, ove possibile, per ridurre le linee produttive...

Quanto all'effetto ram, mi è venuta una strana idea... Posto che un motore è progettato per ottenere l'effetto ram al regime per cui si ha la coppia massima, noto questo parametro si ricava la frequenza di risonanza del condotto di aspirazione... le valvole elettroniche dicevi che consentono un controllo molto preciso dell'apertura e chiusura... quindi si potrebbero comandare in modo da produrre sempre quell'onda di pressione, almeno fino per regimi inferiori a quello in cui si ha risonanza... questo provocherebbe un'aspirazione a singhiozzo, e magari anche le inerzie delle valvole darebbero un po' di fastidio, ma se si riuscisse ad indurre l'effetto ram, questo potrebbe compensare il tutto e anzi migliorare le prestazioni e l'efficienza a tutti i regimi... superando il regime di coppia massima, si può provare ad aumentare la frequenza di apertura delle valvole per multipli della f di risonanza, per vedere se anche quelle sono frequenze naturali del condotto... però, magari, modificando la testata per introdurre le valvole elettroniche si finisce con il modificare sensibilmente anche il condotto di aspirazione, quindi ricalibrare il tutto potrebbe essere complicato... purtroppo non ho la possibilità di sperimentare nulla, fare qualche test non mi dispiacerebbe affatto... comunque mi pare qualcosa di più semplice da realizzare rispetto all'uso di un woofer, perchè andrebbe ad interferire con l'onda prodotta dalle valvole nel funzionamento normale, quindi bisognerebbe studiare tutto molto attentamente per non peggiorare le cose...

Per la distillazione in depressione, non ho mai approfondito l'argomento, sospettavo fosse possibile, con qualche difficoltà (anche notevole), volevo averne conferma :p Nei link che hai postato mi pare si dicesse che l'etanolo prodotto da quel simpatico italiano in Canada è praticamente anidro... sarebbe ottimo...

xeal

27-05-2008, 04:09

FlatEric

27-05-2008, 05:51

E' uno dei metodi che già si usa per riutilizzare i gas esausti in sistemi che permettono la variazione dei tempi di apertura-chiusura delle valvole, ne parlava prima proprio Lucusta parlando di un motore FIAT. Volevo fare notare che per ora le valvole controllate elettronicamente una ad una costano una follia, e non mi ricordo se esiste qualche motore in commercio che le utilizza (forse Porche le usa in qualche suo motore). A poter permettersi in un motore di larga produzione raffinatezze come valvole controllate una ad una, iniettori piezoelettrici e sensori di pressione in camera di combustione si farebbero faville, il problema è che tutte queste cose al giorno d'oggi (e ancora per un pò penso) costano davvero uno sproposito (oltre ad avere anche qualche problema tecnologico per la integrazione su veicolo), e non si vedono al di fuori dei laboratori sperimentali a causa della mancanza di fattibilità economica di motori con tali "gingilli".

xeal

27-05-2008, 07:40

Eh, ma quello è un metodo un po' diverso :p

La fiat sfasa l'albero a cammes per mantenere aperta la valvola di scarico per qualche istante mentre inizia l'aspirazione, così un po' di gas esausto viene risucchiato dentro (se non ho frainteso), ottenendo un ricircolo parziale e comunque meno efficiente di quanto si otterrebbe con un iniettore (e relativa valvola) dedicato, facendo rientrare il gas nella esatta quantità voluta grazie a un comando elettronico e un parzializzatore dedicato (così quando riduco la quantità di miscela aspirata, compenso con del gas ormai inerte: lo scopo è quello di avere sempre il cilindro "pieno" e raggiungere il rapporto di compressione massimo anche ai bassi regimi - va da sè che, non essendo regolato in maniera "fine", il meccanismo di quel motore fiat raggiunge lo scopo in maniera parziale, è un compromesso). Io dicevo di chiudere un po' prima la valvola (o le valvole) di scarico, così il gas rimane già dentro e nella quantità giusta. Questo però ha senso solo se posso operare le variazioni del caso direttamente sulla valvola, perchè in questo modo posso mantenere il giusto rapporto di proporzioni tra il gas esausto che lascio dentro e la miscela aria-carburante che aspiro (in leggero ritardo, quando il gas già presente ha cominciato a espandersi e perdere un po' di pressione, così evito autoaccensioni): l'ipotesi di base comprende anche la possibilità di considerare pressochè costanti le pressioni (o facilmente desumibili) per temporizzare bene il tutto, perchè suppongo di riuscire a mantenere costante il volume complessivo di gas residuo + miscela, così al più dovrò ritardare un po' di più o un po' di meno l'aspirazione della miscela, a seconda della quantità di gas che lascio dentro; ipotizzo anche che, nel momento in cui comincia l'espulsione (o nell'istante immediatamente precedente), la centralina abbia già calcolato quanta miscela servirà nel ciclo successivo, così da poter decidere quanto gas lasciare all'interno. In fondo, nell'ipotesi di un regime massimo di 10000 rpm, la centralina avrebbe grossomodo 1,5 millisecondi per decidere, e i tempi di reazione del guidatore sono di un paio di ordini di grandezza superiori, quindi dovrebbe farcela (al limite, aumentarne un po' la potenza dovrebbe costare due lire o poco più).

Certo, passando dall'esterno si potrebbe anche aggiungere un intercooler per raffreddare un po' il gas e aumentarne la densità, per migliorare ulteriormente il rendimento come per i turbodiesel, ma nell'ipotesi che le valvole indipendenti diventino economiche si avrebbe una semplificazione da non sottovalutare (e se funzionano anche le altre ipotesi, non servono sensori di pressione dentro il cilindro, almeno finchè non si cerca di ottenere anche una combustione omogenea). Devo dare uno sguardo più approfondito ai link di lucusta sulle valvole elettroniche...

Ah, dimenticavo, la toyota avensis usa, nei diesel, degli iniettori piezoelettrici: insomma, non è una seicento, ma nemmeno una bentley :p

FlatEric

27-05-2008, 14:28

Beh, le centraline non hanno moltissimi problemi, dato che in genere tutti i dati motori sono mappati e quindi il carico computazionale è pari quasi a zero. I problemi potrebbero venire invece dai fasatori che potrebbero ad esempio avere problemi ad attuare il cambio di fase delle valvole da un ciclo all'altro. Fasatori con motori elettrici o valvole controllate indipendentemente in modo elettrico (o elettromagnetico, non mi ricordo quali opzioni ci sono in giro, sono un ingegnere dell'automazione che spilucca ogni tanto informazioni dai miei colleghi motoristi ed in giro :) ) sarebbero perfetti e se sufficientemente raffinati permetterebbero di controllare la fasatura del motore in modo preciso ad ogni ciclo: purtroppo sono costosi!
Ho seguito un pò di discussioni sull'HCCI nel centro ricerche dove lavoro, e si esponeva il fatto che una fasatura indipendente e aggiornabile ad ogni ciclo, oltre ad un trasduttore di pressione nel cilindro (e magari un iniettore piezoelettrico) permetterebbe di controllare completamente la combustione nel motore e far avvenire nel momento voluto l'autoaccensione nel cilindro. Purtroppo questo è fattibile solo in laboratorio, dato che per macchine di produzione (fonte: una casa automobilistica abbastanza famosa che è venuta ad aggiornarci sulle loro scelte per l'HCCI) utilizzeranno una fasatura variabile tradizionale e un iniettore rivisto nelle ugellature, l'unico lusso che si permetteranno è il trasduttore di pressione (dopo aver sudato per renderlo economicamente implementabile): in questo modo riescono ad ottenere un motore HCCI solo in alcune zone di funzionamento del motore (anche per altri problemi). Questo è per dire che si potrebbe fare di tutto con tutti i sensori e gli attuatori, ma in industria non è possibile poi avere a disposizione tutto, e vanno fatte scelte oculate: se una feature dal costo 1000 mi da un'incremento dell'1%, non la implemento, se comincia a darmi un 5-10%, magari per rientrare nelle normative di emissione/consumo, allora ci faccio un pensierino.

Hai qualche link per quel motore con gli iniettori piezo? Non sapevo l'avessero fatto...a quanto sapevo era costoso/richiedeva molta energia.

lucusta

27-05-2008, 18:08

Stavo anche pensando, se posso comandare le valvole a mio piacimento, mi serve davvero un apparato di iniezione dedicato al ricircolo dei gas esausti? Potrei limitarmi a chiudere in anticipo le valvole di espulsione, comandandole in relazione agli "ordini" giunti alla centralina per l'iniezione successiva. Il gas residuo subirebbe una compressione, quindi si opporrebbe alla risalita del pistone, ma restituirebbe l'energia spesa espandendosi successivamente fino all'aspirazione, che naturalmente verrebbe ritardata... secondo me può funzionare... e tutto l'apparato di comando, oltre che meccanico, ne risulterebbe semplificato!

si, temporizzando la fase delle valvole si puo' anche regolare il flusso di miscela da processare nel ciclo, ma una simile costruzione risulterebbe antieconomica e difficile da produrre meccanicamente.
c'e' anche da dire che riprocessando immediatamente i gas di scarico, ancora in espansione, potrebbero sorgere problemi all'apertura della valvola di aspirazione; in pratica il gas uscirebbe dalla camera nel condotto di aspirazione, e non viceversa (il tutto su un'aspirato, mentre su un turbocompresso si avrebbe un renge operazionale maggiore).
no, l'ideale e riprocessare il gas di scarico che gia' si e' in parte raffreddato per espansione, percio' alla fine del condotto di scarico, usando oltretutto una camera di compensazione (una sorta di air box) da dove prendere il gas "inerte".

lucusta

27-05-2008, 18:18

http://www.youtube.com/watch?v=qhi6wZgbAjI&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=VIQX65RNv3M&feature=related

questa e' l'intervista ad un manager di progetti e sviluppo della fiat che parla dei Tjet.

appena lo ritrovo posto una ditta italiana che fa' voice coil su misura...

xeal

27-05-2008, 18:35

Un paio di post prima avevo messo un link a un pdf con la pubblicità della casa, che accenna ai piezo e alle altre soluzioni (in particolare, mi pare si accenni ai piezo per il motore da 177cv); con una piccola ricerca finora ho trovato solo siti che riprendono la discussione, e non ho ancora trovato la rivista che descriveva le soluzioni usate - oltre ai piezo, il turbo comandato elettricamente e il catalizzatore-filtro a ciclo chiuso, che chiamano dpnr; il motore ha la sigla d-cat, magari sei più fortunato nella ricerca :p

Per l'HCCI, ho il sospetto che potrebbero bastare le "sole" valvole elettrocomandate con un'aspirazione a singhiozzo, facendo bene i calcoli (e posto di avere un motore con la resistenza di un diesel). Se ho visto giusto, potrebbe anche uscirne un brevettino interessante (cosa che io comunque non potrei fare assolutamente...). Mi pare che il link messo da lucusta (in uno dei quote del primo messaggio) descrivesse delle valvole a bobina, quindi elettromagnetiche; ma voleva essere un esperimento fai da te (ripreso anche da qualche ricerca universitaria), forse i costi cominciano pian piano a diventare meno proibitivi (anche se la produzione in serie potrebbe presentare delle problematiche non da poco - e mi sa che dover modificare profondamente una parte delle linee produttive incida molto sulla scelta delle case automobilistiche, più che il costo delle valvole in sè).

P.S. Mi sa che la casa automobilistica che vi ha fatto visita l'avevi menzionata prima :p

xeal

27-05-2008, 19:02

Eh, eh, alla possibilità di un "reflusso" avevo pensato, anche per questo dicevo di ritardare adeguatamente l'aspirazione, e comunque, un po' di turbocompressione la farei comunque. L'aspirazione potrebbe avvenire poco prima del raggiungimento del punto minimo inferiore, per completarsi un istante prima dell'inversione di direzione, e aspirando una quantità minima di miscela, praticamente l'equivalente del minimo, sufficientemente poca da potersi autoaccendere e bruciare in maniera omogenea (con buona approssimazione), quindi seguirebbero, con intervalli opportuni, ulteriori aspirazioni (ecco perchè il turbo, e anche la resistenza di un diesel, soprattutto se si vuole sfruttare fin da subito l'RC geometrico) di piccole quantità, che si autoaccenderebbero per via della pressione ottimale e brucerebbero "bene" per via dell'essere piccole quantità (praticamente funzionerebbe un po' come il motore della saab modificato, nel funzionamento misto etanolo-diesel), creando una catena di detonazioni che, se opportunamente studiata, potrebbe anche provocare una qualche risonanza nel ciclo di espansione, con ulteriore aumento di efficienza e riduzione dei consumi... certo, questo complica ulteriormente le cose, e in particolare nel calcolare la chiusura anticipata della valvola di scarico bisognerebbe tener conto, in qualche modo della pressione finale del gas a quel regime (quindi lasciando uscire via via più gas all'aumentare del regime, perchè risulterebbe più compresso). Se a certi regimi la pressione rischiasse di raggiungere valori critici, si potrebbe aumentare la quantità di miscela nella prima aspirazione (con accensione a scintilla e minore omogeneità) e diminuire il numero di aspirazioni successive. Il tutto, naturalmente, se l'inerzia delle valvole lo consente...

Oppure si potrebbe passare dall'esterno, introducendo gas e miscela alternativamente, su più strati, nell'ipotesi che lo strato di gas tra due strati di miscela consenta di evitare che la combustione si probaghi immediatamente dall'uno all'altro (ma forse questo può avvenire solo se non si comprime al massimo, quindi con detonazioni iniziate prima del completamento dell'acensione del pistone, e questo ha senso solo se la sua corsa non termina nel punto in cui la compressione e massima, e quindi a) la miscela dev'essere turbocompressa almeno un po' e b) deve rimanere per forza un po' di gas dentro il cilindro, la cui permanenza però sarebbe meno problematica, perchè lasciando aperta la/e valvola/e una volta raggiunto il punto massimo superiore continuerebbe ad uscire espandendosi e fermandosi ad una pressione più facilmente tollerabile nella fase successiva - a scanso di equivoci, aggiungo che la prima doetonazione dovrebbe avvenire per effetto di una piccola scintilla poco prima che la pressione possa provocare un'eventuale autoaccensione, il resto avverrebbe a catena). Oppure si può pensare anche così ad un'autoaccensione simultanea di tutti gli strati di miscela che, nell'ipotesi di una sufficiente separazione ad opera del gas esausto (magari anche aiutato dalla rapidità del processo, per evitare eventuali rimescolamenti per eventuali differenze nella densità) potrebbe rendere la combustione sufficientemente omogenea (in questo caso si rinuncia ai possibili benefici di una serie di piccoli impulsi tendenti alla risonanza). Naturalmente, l'inerzia delle valvole giocherebbe un ruolo decisivo, prima ancora della loro economicità :p

FlatEric

27-05-2008, 20:29

xeal

27-05-2008, 21:01

Ma allora non ho inventato niente!! :cry:
:asd: :asd:

Per l'HCCI, e se il trasduttore lo metto fuori, per ottenere un feedback a posteriori su ciò che è successo l'ultima volta e provare a predirre cosa mi conviene fare nel ciclo successivo? Certo, così approssimo molto e non mi avvicino troppo all'obbiettivo, ma posso sempre compensare, in qualche modo, con le esplosioni a catena e con una stratificazione "massiccia" e "controllabile" (nel senso che uso sempre uno stesso numero o un numero che varia di poco di strati alternati benzina-aria e gas esausto, variando la quantità di benzina a seconda della potenza che voglio esprimere ma cercando di mantenere una quantità che si possa assumere bruci in maniera sufficientemente omogenea, e potendo approssimare la pressione ad ogni ciclo grazie alla creazione di condizioni poco variabili dal minimo al massimo regime di rotazione). Insomma, non ottengo una combustione totalmente omogenea, ma mi avvicino il più possibile, compensando con altri benefici, come il riempimento totale del cilindro (e della camera di scoppio, con la pressione massima possibile per quel rapporto di compressione) e la detonazione a catena che genera una forza impulsiva "regolare" (se risuona, c'è un bel guadagno), più qualche accorgimento esterno (trasduttore di pressione sui gas di scarico) per cercare di correggere il tiro e minimizzare il divario tra la situazione reale e il comportamento previsto. Ma naturalmente tutto questo ha senso solo se le valvole sono del tutto indipendenti: voglio le valvole elettromagnetiche a basso costo!!!!!!! :O :O :O :O :bimbo:
:Prrr:

xeal

27-05-2008, 21:18

Un altro indice indiretto della "qualità" della combustione può essere la composizione dei fumi, quindi una sonda lambda eventualmente migliore, unita ad un trasduttore esterno, potrebbe fornire indicazioni utili a predire il da farsi per il ciclo successivo.

E poi, più ancora delle valvole indipendenti, voglio i motori elettrici economici e i supercondensatori piccoli e "capienti"!!! :O :O :bimbo: :Prrr:

E poi voglio pure vincere al superenalotto senza giocare :O :Prrr: :Prrr:

FlatEric

27-05-2008, 21:38

Il problema è che serve la pressione all'interno del cilindro per avere un controllo in feedback della - appunto - pressione nel cilindro per renderla ottimale e permettere una autocombustione al momento giusto ;)

La stratificazione che proponi mi sembra un pò strana :D Come puoi fare più di uno macro-strato formato da esausti-aria-benzina? :D Ad ogni modo questo non sarebbe un motore a carica omogenea ovviamente, dato che non si otterrebbe appunto una combustione omogenea.

Cmq leggevo un pò sulle valvole elettromeccaniche...beh, sembra che per ora ci siano ancora problemi sul controllo del moto per evitare rimbalzi o movimenti non desiderati...e ad ogni modo sarà una tecnologia abbastanza costosa di per certo.

+Benito+

27-05-2008, 22:53

Uhm, in alcune delle mie lurkate avevo visto proprio alcune delle cose che avete detto voi.
Prima di tutto per quanto riguarda la chiusura anticipata delle valvole di scarico, è vero che se si mantiene un pò di gas combusto in nel cilindro all'apertura dell'aspirazione si avrebbe un riflusso nel condotto di aspirazione, ma ho visto che c'era chi ipotizzava di utilizzare questo riflusso per effettuare una pre-miscelazione nel condotto di aspirazione perlappunto, quindi utilizzarlo a proprio vantaggio. E' comunque vero che l'EGR esterno è il più utilizzato ora come ora.
Per l'HCCI, beh xeal, hai imbroccato parzialmente uno dei metodi che vengono utilizzati per ottenerla. Uno dei problemi che si hanno con la combustione omogenea è il mantenere temperature e pressioni tra un ciclo e l'altro. Un metodo utilizzato che mi par di ricordare utilizzava una precombustione durante il ciclo di aspirazione (o un altro, poca memoria della presentazione :D ) per mantenere la temperatura (che altrimenti sarebbe stata troppo bassa), per poi riuscire ad ottenere la corretta autocombustione nella fase di combustione stessa. Questo dovrebbe limitare la necessità di un VVT troppo spinto (ed antieconomico), limitandosi magari ad un VVT differenziato sul lato aspirazione-espulsione ma non arrivare fino a valvole elettromagnetiche controllate singolarmente per ogni cilindro. Verosimilmente invece sembrerebbe più importante avere un trasduttore di pressione all'interno del cilindro per controllare le condizioni di combustione tra un ciclo e l'altro e variare i parametri per il ciclo successivo. Il brutto dell'HCCI è che pretende molto controllo, ed avere un feedback sulla pressione all'interno del cilindro è quasi vitale.

immagino che sarebbe più economico, magari su un bicilindrico cittadino molto attento ai consumi, avere una doppia distribuzione con controllo solo sugli angoli e non sulle alzate per esempio con un sistema a puleggia mobile e tenditore da entrambe le parti, che si può fare asimmetrico, pure con rapporto di intervento su aspirazione e scarico variabili, senza problemi insormontabili e penso costi ragionevoli.

Butto un sassolino: visto che sto studiando per iniziare a buttare le basi del progetto di un motore, ieri sera fantasticavo sull'utilizzo di una sorta di "corona" fatta con una cella peltier toroidale per poter salire con il rapporto di compressione in un otto, senza arrivare a detonazione raffreddando la carica a bordo camera. Idea malsana, soprattutto per il consumo di potenza che ne deriva (servono kW da asportare...) ma che non mi pare sia mai stata studiata.

lucusta

27-05-2008, 23:27

xeal, tu pensi in "monocilindrico"; in un 4 quando c'e' un cilindro che aspira, ce ne e' un'altro che scarica ;) (se fasato a 90°, e non come un "big bang"), ed avendo lo scarico in comunicazione, riaprire la valvola di scarico di 1mm non e' impossibile....

lucusta

27-05-2008, 23:43

+Benito+

28-05-2008, 00:01

per i motori elettrici lineari, o voice coil (quegli attuatori che fanno vibrare le membrane degli altoparlanti), un paio di quelli citati su questo PDF non sono da scartare (sempre e comunque in concomitanza con una molla di ritorno
http://www.ite.it/ite2.htm

non so se hai mai visto un asse di una macchina utensile da qualche quintale mosso da un motore lineare a 20 m/s ma è abbastanza impressionante, non penso che manchino molti anni a poterli realizzare piccoli e potenti a sufficienza per essere applicati alle valvole.

FlatEric

28-05-2008, 00:28

Beh, i VVT un pò più furbi sono a doppia camma (aspirazione-scarico) con variazione indipendente tra le due camme quindi (insomma quello che intende benito). Il problema che appunto accenna lucusta è quello "complessivo" di riuscire a comandare la fasatura su tutti e 4 i cilindri. Già è un problema variare fasatura tra un ciclo e l'altro (un sistema a puleggie meccaniche penso non riuscirebbe a fare la variazione tra un ciclo e l'altro, servono attuatori elettrici), figuriamoci tra il ciclo di un cilindro ed quello del successivo. Purtroppo l'HCCI necessita di un controllo che sia in grado di variare da ciclo a ciclo e perfino da cilindro a cilindro, quindi senza un sistema camless (molto costoso per ora) si opta per soluzioni alternative.

Per le valvole elettroattuate singolarmente penso sia una questione di controllo del moto (risolvibile a breve o già risolta) e sopratutto economica, che mi pare essere lo scoglio ancora maggiore per ora ;)

xeal

28-05-2008, 01:57

@FlatEric

Ma io volevo approssimare!!!
:asd:

Perchè non mi vuoi fare approssimare?!
:asd:

CHE TI HO FATTO???????????
:rotfl:

(un ingegnere è capace di approssimare un cavallo ad una sfera per semplificare i calcoli :O )

A parte gli scherzi, l'idea era quella di una combustione "quasi" omogenea, eventualmente ripetuta durante la stessa fase di espansione, unita ai vantaggi di un EGR "completo", grazie ad un condotto di aspirazione per il gas esausto con tanto di scatola di comando e parzializzatore, se proprio non vogliamo sfruttare le valvole elettromeccaniche. L'idea degli "straterelli" alternati l'ho buttata un po' così, pensando che la fase di aspirazione (e quindi il riempimento del cilindro) potrebbe essere sufficientemente veloce da non favorire più di tanto l'eventuale rimescolamento dovuto a diverse densità, densità sulle quali si potrebbe anche giocare raffreddando il gas con un intercooler prima di introdurlo nel cilindro, per ottenere valori simili.

Ragionando sul singolo cilindro (e vabbè) "basterebbe" aprire e chiudere alternativamente le valvole rispettive, per tempi proporzionali alle quantità che si desiderà immettere - ho dei dubbi che la cosa funzioni altrettanto "bene", ammesso che funzioni proprio in qualche modo, agendo sui parzializzatori. Oppure torno all'idea originaria (:O) di creare un solo "bistrato" iniziale (comunque lo si voglia fare, lasciano il gas dentro o aspirandolo da fuori), con poca benzina, per poi immettere altra benzina a intervalli dopo ciascuna detonazione, in modo che le nuove quantità aspirate possano autoaccendersi e bruciare "bene" proprio perchè ridotte (lo so, sto diventando ripetitivo: il principio sarebbe simile a quello del kit di modifica per il motore diesel della saab, che consente l'uso di etanolo e diesel insieme: prima entra l'etanolo, arriva alla combustione, quindi si inietta il diesel che si accende per la pressione - solo che in questo caso si userebbe un solo combustibile iniettato a più riprese, ma solo se si riesce ad equilibrare l'aumento di pressione nel cilindro con la sua espansione progressiva, e quindi a far si che l'accensione avvenga, di volta in volta, solo al termine dell'iniezione, a valvola chiusa). Naturalmente, questo ha senso solo se le valvole lo permettono, perchè se la loro inerzia non consente di invertirne il movimento in maniera sufficientemente rapida, allora non può funzionare, questo è ovvio :p - e agire sul parzializzatore, qualora avesse un'inerzia minore, be' magari si può fare, ma mi da l'idea di allontanarsi "troppo" e introdurre altre variabili più complicate da controllare...

@lucusta

Devo essermi perso da qualche parte, o aver pasticciato un po' nel cercare di mettere "su carta" le idee malsane che mi frullano per la testa... ero rimasto che per una migliore efficienza dell'EGR adoperiamo un circuito esterno, con il gas che "si divide", in parte va alla marmitta e in parte viene richiamato nei cilindri, ma un po' più freddo, e che per fare questo usiamo un iniettore e una valvola dedicati allo scopo: com'è che l'espulsione di un cilindro da tutto questo fastidio all'aspirazione dell'altro, se il gas esce da un condotto e rientra da un'altro, con la sua valvolina che resta aperta o chiusa a seconda che il gas venga espulso o risucchiato dentro? C'è qualcosa che mi sfugge... :what:

Edit: ho letto male, mi sfuggiva che hai scritto "non è impossibile" e io ho letto "non è possibile" :p
Ma allora cosa pensi esattamente? un meccanismo come quello della fiat? quello di Benito? provare a sfruttare una qualche differenza di pressione dulla valvola? Io pensavo ad una "gestione separata" dell'espulsione e dell'aspirazione del gas di scarico... :what:

FlatEric

28-05-2008, 05:10

@FlatEric

Ma io volevo approssimare!!!
:asd:

Perchè non mi vuoi fare approssimare?!
:asd:

CHE TI HO FATTO???????????
:rotfl:

(un ingegnere è capace di approssimare un cavallo ad una sfera per semplificare i calcoli :O )

Niente niente, anche a me piace approssimare, anzi, da buon controllista approssimo fino allo stretto necessario per il controllo :D Solo che purtroppo poi ci si scontra con i limiti/esigenze reali :)

Cmq tu hai in mente una carica superstratificata :D nel senso una versione di carica stratificata versione "millefoglie" :D Non so quanto sia efficiente...avresti un onda di combustione che accenderebbe successivamente ogni strato partendo dalla candela. Invece per quanto riguarda l'idea di iniettare altro combustibile dopo la prima accensione, non so se esista un sistema di controllo ed iniezione così rapido da rendersi conto della detonazione e iniettare altro combustibile. Se invece questo fosse mappato non penso cmq che sia una buona cosa, si avrebbe comunque una combustione disomogenea e forse troppo ricca dato che le nuove iniezioni sarebbero soltanto di carburante/troppo ricche, dato che non hanno aria con cui miscelarsi/non ne hanno abbastanza nei dintorni dell'iniettore.
Ad ogni modo con HCCI che ora come ora sta per diventare una realtà commerciale dopo anni ed anni di studio, non penso che a livello di combustione ci sia meglio di una combustione omogenea con pressione molto elevate come con l'HCCI...certo, gli scoppi si fanno leggermente rumorosi :D (è anche per questo motivo che HCCI per ora viene utilizzato solo a regimi e coppie limitate, oltre ai motivi correlati alle enormi pressioni che sollecitano la camera di scoppio)

xeal

28-05-2008, 06:17

Ecco, finalmente sono riuscito a spiegarmi a sufficienza! :D

L'idea era proprio quella di un'onda di combustione, una catena di detonazioni successive e "programmate". Nel caso delle iniezioni successive, pensi che non si possa/sia controproducente iniettare una miscela aria-carburante, o è solo colpa mia che non ho specificato cosa volevo iniettare di preciso? L'idea sarebbe quella di iniettare piccole quantità di miscela nelle giuste proporzioni (con un leggero eccesso di ossigeno, quanto basta per una combustione il più possibile completa), e ovviamente in base a una mappatura che tenga conto, per ciascun regime, della velocità del pistone e dell'altezza del cilindro, in modo tale da cercare di indurre un'onda di combustione in risonanza: se si può fare, l'efficienza ne giova, altrimenti nisba! :D

Ho sempre avuto in mente questo, sia stratificando, sia iniettando a più riprese (credo che in questo caso, previa mappatura, si possa sincronizzare il tutto un po' meglio): se la catena di impulsi si sussegue nel modo giusto, allora si ha un movimento del pistone più rapido con meno carburante, altrimenti è uno sforzo inutile. Poi ci sarebbe il problemino delle pressioni, da studiare bene soprattutto nel caso di iniezioni successive, sia per consentire un'iniezione efficace (perchè un risucchio di fiamma dall'interno non lo vogliamo :D), sia perchè se si parte con il cilindro pieno di miscela e gas esausto per sfruttare al massimo l'efficienza fin dal primo impulso, allora la pressione nel cilindro tenderà a crescere (per questo in precedenza accennavo - almeno, spero di averlo fatto, magari l'ho dimenticato :p - alla possibile esigenza di usare un motore con la resistenza meccanica di un diesel ma con un RC geometrico da benzina o poco più - per l'etanolo). In tutto questo, la combustione omogenea era un'ipotesi "marginale" che mi era venuta in mente: se in ciascuna iniezione (o in ciascuno strato della "millefoglie" - hai trovato la metafora perfetta!) la quantità di miscela è sufficientemente ridotta allora potrebbe non essere troppo scorretto assumere che l'onda di combustione produca una sequenza di combustioni veloci e complete, che coinvolgano di volta in volta l'intero "strato" di miscela aria-benzina (o aria-etanolo), e quindi si possano considerare con buona approssimazione omogenee. Ma tutto questo ha senso solo se posso indurre risonanza, perchè altrimenti va a finire che ho speso troppo per realizzare qualcosa di inefficiente, come giustamente sospetti (se l'onda non è sincronizzata bene, può anche creare dei contraccolpi e ostacolare la fluidità del movimento del pistone...).

Magari non si può proprio fare, ma sai com'è, certe idee malsane quando ti assalgono le puoi solo assecondare... :D

+Benito+

28-05-2008, 13:44

FlatEric

28-05-2008, 14:06

se non ti interessa variare l'alzata, ma solo la fasatura, un sistema con la cinghia sia a destra che a sinistra, com puleggia mobile e tenditore, ti permette di sfasare l'albero a camme rispetto all'albero motore. Su un bicilindrico non è una cosa assurda da fare perchè entrambi i cilindri hanno un lato libero.

Lo so che funziona, io questionavo soltanto sui tempi di risposte del sistema meccanico che potrebbero non essere compatibili con quelli tra un ciclo all'altro ;) Per applicazioni che non richiedono tali prestazioni vanno benissimo :D

lucusta

29-05-2008, 11:02

(un ingegnere è capace di approssimare un cavallo ad una sfera per semplificare i calcoli :O )

in effetti ho sempre sostenuto che il loro problema fosse principalmente questo....

Ma allora cosa pensi esattamente? un meccanismo come quello della fiat? quello di Benito? provare a sfruttare una qualche differenza di pressione dulla valvola? Io pensavo ad una "gestione separata" dell'espulsione e dell'aspirazione del gas di scarico... :what:

a mio parere penso che sia molto piu' producente un circuito esterno per il riciclo del gas inetre, e' piu' facilmente controllabile, in quanto con una lambda dopo il CAT controlli la fine combustione, e con una lambda prima dell'iniettore controlli la carica da processare (magari con iniezione diretta).
il sistema adottato dalla fiat e' un sistema semplice per usare tecnica e tecnologia gia' consolidata (variazione continua degli assi a camme), in un prodotto altamente industrializzato; se guardi con attenzione l'intervista vedrai che l'ing. puntualizza piu' volte sulla riduzione dei pezzi, ingombro e dualismo funzionale di alcuni di essi (ad esempio il copri testata che funziona da isolamento acustico ed airbox).
in un prodotto industriale si cerca essenzialmente di bilanciare una buona funzionalita' con il minimo costo ed il riutilizzo delle tecnologie gia' acquisite, senza sconvolgere troppo il progetto , ma evolvendolo....
purtoppo gli ingegneri sono anche troppo bravi nel fare questo, ed avvolte si snaturano il progetto iniziale...

lucusta

01-07-2008, 21:20

per riprendere il thread:
il canada HA incominciato a produrre bioetanolo dai rifiuti.
in questo impianto c'e' la "zampino" di un ingegnere italiano...

xeal

03-07-2008, 12:29

Sarebbe interessate trovare qualche informazione sui meccanismi del processo e sulle eventuali differenze rispetto ad altri metodi di produzione a partire dalla cellulosa (ad esempio, se è necessario separare la lignina e il resto prima di procedere), finora ho capito solo che si adopera il "lievito di birra", sfruttandone l'attività anaerobica...