Il rapporto di compressione. (Benzina)

[frallog]

Sappiamo tutti che il rapporto di compressione determina in buona parte il rendimento di un motore, sia esso a benzina che diesel. Ma per ora rimaniamo sui propulsori a benzina. Si dice che il rapporto di compressione limite per i motori a benzina sia dell'ordine del 15:1 dopo di che si innescano sia fenomeni di autoaccensione che di detonazione. Ora stavo leggendo QuattroRuote di Agosto a pag 106 dove si tratta di un rapporto di compressione particolarmente elevato 12,5:1 per un motore FSI dell'AUDI. Allora

1) Non e' pericoloso un rapporto di compressione cosi' alto? Non potrebbe in qualche situazione innescare un fenomeno di autoaccensione?


Sapete bene che il rapporto di compressione e' il rapporto che intercorre tra il volume totale quando pistone e' al PMI (si calcola anche quello del cielo della testata) ed il volume della camera di scoppio quando il cilindro e' al PMS. Ora e' chiaro che in realta' non sono i volumi a dettare il fenomeno di autoaccensione, ma sono bensi' le condizioni di pressione e temperatura, condizioni che vengono a loro volta fissate dai volumi. Allora:

2) E' giusto dire che le condizioni di autoaccensione sono determinate da una determinata pressione e temperatura?

Infine

3) che diagramma ha la fase di compressione? Quello di una isoterma?

In questo caso la domanda 2) si riduce alla seguente:

2') E' giusto dire che le condizioni di autoaccensione sono determinate da una determinata pressione?

Infine nella ipotesi (2) la domanda piu' importante (ma proprio "assai")

4) se si riuscisse ad abbassare la temperatura della camera di scoppio prima dello scoppio stesso, allora si potrebbe spingere con rapporti di compressione piu' elevati?

Opinioni in merito sono mooolto gradite.

Regards,
Francesco 8)))

[Granturismo]

Ora stavo leggendo QuattroRuote di Agosto a pag 106 dove si tratta di un rapporto di compressione particolarmente elevato 12,5:1 per un motore FSI dell'AUDI.

parliamo di un motore che ha bisogno di benzina a 98 ottani

[frallog]

Grazie per la risposta Granturismo. Immagino che tu ti riferisca al potere antidetonante di quella benzina......

No dico se qualcuno mi risponde sul resto, e magari non ho cannato tutto, ma ve l'immaginate un'auto con un sistema di raffreddamento a tre livelli:

1) Aria per il serbatoio del gas compresso che sia sodio o nitrato di potassio

2) Acqua per le parti tradizionali

3) A gas di sodio o nitrato di potassio, per portare la temperatura media in camera di scoppio a -10° contro i normali 90°.

Sempre se ho ragione dunque avere un rapporto tra le temperature assolute pari a 0,7245179 e cosi' aumentare il rapporto di compressione dell'inverso e cioe' del 38%...... con un rapporto originario di 12:1 si passerebbe a 16,5:1..... per un motore a benzina. Immaginatevi anche il rendimento. Sempre se non ho preso una bufala eh? Questo me lo dovete dire voi.....

Regards,
Francesco 8)))

[Autodelta85]

frallog il ciclo otto è sostanzialmente composto da 2 adiabatiche e 2 isocore

il rendimento può essere calcolato come: 1-(1/rdc^k-1)
dove k è il coefficente di adiabaticità....per l'aria è 1,4....

spero di non aver detto boiate

[Blade]

eh si, io parlo in parole più povere ma l'auto accensione è dovuta proprio al fatto che comprimendo in maniera elevata una miscela esplosiva si creano autoaccensioni per via delle temperature... mai provato a mettere la mano al tubo di mandata di un comunissimo compressore di aria ? Caldissimo.

Le benzine a elevati ottani permettono di alzare la soglia di autodetonazione, ma è giusto quello che dice frallog anche perchè molto spesso ci sono zone della camera di scoppio estremamente calde che possono aiutare questo fenomeno, difatti in molte auto sportive ci sono nel pistone fori per il passaggio dell'olio, che viene addirittura anche spruzzato sotto il cielo del pistone per il raffreddamento (il pistone è la parte più calda di tutto il... Gruppo termico (due tempi my first love)).

Comunque un sistema di raffreddamento così complicato secondo me non vale la pena (immaginate tutto il peso addizionale)... a questo punto sarebbe più opportuno cercare di raffreddare la miscela aria benzina in entrata... ci si guadagnerebbe di più, come un effetto "intercooler", ma anche qua ci si rimetterebbe (l'intercooler funziona con i turbo, non con gli aspirati, e qualsiasi altro sistema di raffreddamento aggiungerebbe peso e ruberebbe potenza al motore).

Soluzione? Alzare gli ottani. Semplice. Efficace.

[neogene]

Si esatto... il potere antidetonante determina in via diretta il rapporto di compressione massimo ottenibile.

A tal proposito è utile ricordare cosa facevano in f1 negli anni '80 all'epoca dei turbo...

Ogni qual volta si aveva una benzina con un numero di ottano più elevato si provvedeva ad aumentare la pressione del turbo che consentiva un guadagno di potenza elevato senza stravolgere il tutto.

Ovviamente però in f1 nn si guardava troppo al rendimento, ma alle prestazioni pure.

Oggigiorno ciò è cambiato perchè la benzina ha un numero di ottani determinato quindi bisogna agire su altri parametri. Come ha fatto honda che ha studiato un sistema di lubrificazione che consenta uno scorrimento migliore del gruppo cilindro-pistone.

Un raffreddamento del genere è molto difficile perchè devi anche considerare che portare la temperatura media a -10 provoca fenomeni di condensa dell'aria all'interno della camera di scoppio stessa.

E' un po' paragonabile alle celle di peltier per alcuni versi... quando vai a sottrarre velocemente calore dall'aria l'acqua presente si condensa o addirittura ghiaccia. Almeno questo è il presupposto, poi bisognerebbe verifgicare sperimentalmente (con p maggiore di quella atm nn succede, ma devi considerare l'ingresso dell'aria)

ciao!!

[Wilhem275]

E inoltre non si stressa eccessivamente il materiale con sbalzi termici così consistenti in tempi così ristretti?

[TonyH]

il TFSI riesce ad arrivare a 12.5 di RC grazie proprio all'iniezione diretta...

Questo perchè la nebulizzazione della benzina in camera di scoppio raffredda la carica (essendo la nebulizzazione un processo ENDOtermico) allontanando il pericolo della detonazione....

[orson]

il TFSI riesce ad arrivare a 12.5 di RC grazie proprio all'iniezione diretta...

Questo perchè la nebulizzazione della benzina in camera di scoppio raffredda la carica (essendo la nebulizzazione un processo ENDOtermico) allontanando il pericolo della detonazione....

Esatto. La diminuzione della temperatura del combustibile permette di aumentare il rapporto di compressione.
Pare che il metano, con l'iniezione diretta riesca a raggiungere il 20:1

[frallog]

Grazie a tutti per le VS preziose risposte. Mi sembra di comprendere finalmente ora. Alla fine con un oggetto cosi' complicato spenderei un'energia pari a 5 (per tenere il sodio in pressione c'e' bisogno di un grosso compressore) per ottenere al massimo 3. Credo di avere aperto gli occhi sulla questione finalmente.

Best regards a voi tutti,
Francesco 8)))