24.05.2020
Modalità di combustione avanzate per risparmiare carburante?I motori di nuova generazione potrebbero sfruttare le modalità di combustione avanzate per aumentare significativamente il chilometraggio da ogni goccia di carburante, riducendo contemporaneamente le emissioni nocive. Ma le condizioni di alta pressione e bassa temperatura in cui operano questi motori avanzati li rendono più vulnerabili a eventi anomali di combustione del carburante dannosi per il motore. "I motori ridimensionati e potenziati con maggiore efficienza termica e processi di combustione più puliti che riducono le emissioni di CO2, nonché NOx e fuliggine sono una tendenza di sviluppo importante per i motori avanzati", afferma Minh Bau Luong, postdoc nel gruppo di ricerca di Hong Im presso il Clean Centro di ricerca sulla combustione, che ha guidato la ricerca. Trovare il modo di superare la maggiore propensione di questi motori a eventi di combustione anomali, incluso il super-knock, un evento di detonazione che genera oscillazioni di pressione estreme e dannose, è stato l'obiettivo dell'ultima ricerca del team. "L'ipotesi chiave di questo studio è stata che il verificarsi del giro del motore è determinato dal modo in cui la composizione e la temperatura della miscela carburante/aria sono distribuite all'inizio dell'accensione", spiega Im. In un precedente lavoro, avevo sviluppato una formula teorica per prevedere il comportamento di accensione del combustibile basato su una metrica chiamata numero di Sankaran (Sa), che mette in relazione la velocità della fiamma e la propagazione con il gradiente di temperatura. "Il significato della metrica basata su Sa è che la previsione delle modalità di combustione si basa esclusivamente sulle condizioni iniziali", afferma Luong. Nel loro ultimo lavoro, il team ha esteso la formula teorica per considerare le fluttuazioni di temperatura e concentrazione della miscela carburante/aria. "Usando questa formula, abbiamo prima previsto l'occorrenza dei colpi e la sua forza in base alla distribuzione della miscela all'inizio, e quindi abbiamo eseguito simulazioni numeriche dirette per verificare se la previsione era corretta. Le simulazioni hanno confermato l'ipotesi iniziale del team, dimostrando che le condizioni a l'inizio dell'accensione determina il verificarsi e la forza degli eventi di detonazione del motore. Lo studio suggerisce che gli eventi di detonazione sarebbero soppressi se ci fossero fluttuazioni di temperatura e concentrazione della miscela carburante/aria all'interno del cilindro del motore. "Le stratificazioni termiche e compositive della miscela carburante/aria nel cilindro possono fornire un processo di combustione regolare e sequenziale in condizioni di carico elevato", afferma Luong. "Per tradurre in pratica le conoscenze acquisite dallo studio, il passo successivo è quello di modificare i criteri di accensione per determinare la probabilità di detonazione in base alle informazioni disponibili in simulazioni più grandi," su scala di dispositivi "o misurazioni sperimentali da motori", afferma l'im.