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

La questione dell’efficienza è cruciale affinché i motori a combustione interna possano essere competitivi negli scenari futuri della mobilità. Qui pubblichiamo la prima parte di un autorevole contributo tecnico su un tema così importante. Le altre puntate saranno pubblicate nelle prossime settimane sul nostro sito web. L’autore dell’articolo è Serguei Tikhonenkov, MSc.

Aumentare l’efficienza nell’utilizzo del carburante

L’attuale volume di produzione dei motori a combustione interna ha portato a significativi impatti ambientali. Le emissioni nocive hanno causato una concentrazione critica di sostanze chimiche nell’aria, nell’acqua e al suolo e sono diventate pericolose per l’umanità. Attualmente, il problema non ha soluzione ed è caratterizzato da una costante tendenza al rialzo.

Uno dei modi principali per ridurre le emissioni nocive è quello di aumentare l’efficienza nell’utilizzo del carburante. La quantità di emissioni nocive dipende, infatti, dalla sofisticazione del design del motore. Va notato che recentemente è stato fatto un lavoro significativo per perfezionare il motore, con risultati notevoli in termini di riduzione delle emissioni nocive.

Allo stesso tempo, persiste la tendenza delle emissioni nocive ad aumentare il loro impatto sull’ambiente, il che crea un incentivo alla ricerca di nuove soluzioni.

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I moderni motori a combustione interna

I moderni motori a combustione interna sono progettati utilizzando il design classico: cilindro, pistone, biella e albero motore, e non è difficile notare una serie di difetti nei motori tradizionali, come la combinazione poco efficiente di pressione all’interno del cilindro e forza tangenziale sull’albero motore. Due punti devono quindi essere esaminati da vicino:

• l’accensione della miscela carburante-aria inizia prima che il pistone si muova verso il punto morto superiore (Pms). Ciò significa che la pressione totale della miscela aria-carburante compressa nel cilindro e la pressione della miscela aria-carburante accesa impediscono il movimento del pistone verso il Pms. Questo fattore porta a una perdita di potenza;
• con l’aumento della pressione al massimo e la combustione di una parte significativa della miscela, l’albero motore ruota di 180 gradi, e il rapporto tra la forza tangenziale sull’albero e la forza che agisce sul pistone varia da 0 a 1 e da 1 a 0.

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Così, si osservano due diversi fenomeni quando l’albero motore ruota di 180 gradi:

• la pressione cambia da un valore massimo a un valore minimo (Grafico 1).

• La dimensione della leva sull’albero motore cambia da 0 a 1 e da 1 a 0 (Grafico 2)

Leggi la seconda parte dell’approfondimento tecnico su come migliorare l’efficienza dei Motori a combustione interna

srgtikhonenkov@gmail.com