Motore ad iniezione d'acqua

[gius]

Parlando questa mattina con un collega è uscito fuori questo discorsco.
http://it.wikipedia.org/wiki/Motore_ad_ ... _d%27acqua" onclick="window.open(this.href);return false;" onclick="window.open(this.href);return false;

Ne avete mai sentito parlare?
Sembra sia un sistema "vecchio" utilizzato in ambito aeronautico ma anche in auto da competizione per aumentare le prestazioni.
Ma non ho capito che implicazioni ha sui consumi.
Cercando qua e la in rete ho trovato informazioni discordanti.
C'è chi dice che aumentano ma che molto dipende dalle impostazioni di anticipo e quant'altro....
C'è chi invece dice che si potrebbe avere una riduzione dei consumi con opportuni settaggi della centralina.
Discorsi simili per i gas di scarico.
Con gli attuali catalizzatori la situazione peggiora (temperature troppo basse), ma di per se
i gas inquinanti dovrebbero essere di meno.
Insomma, qualcuno ne sa qualcosa in più??
E' solo x curiosità, non ho in mente modifiche fantasiose eh!!

[pike]

Agip Emulsystem.
Una tecnica usata dalle Ferrari di F1 (e in alcuni bruciatori a gasolio) per migliorare (abbassandola) la temperatura di esercizio della camera di combustione, riducendo il rischio di battito in testa e di formazione di polveri/residui carboniosi.

Gecam: è usato molto nei bus.

[Tia_from_romagna!]

Io so che veniva/viene usato sui motori dal rally turbocompressi per abbasare le temperature in camera e basta. Quindi considerazioni sulle emissioni inquinanti non vengono prese in considerazione.

[Wright]

Allora... facciamo un discorso alla veloce, poi se volete approfondiamo. Il sistema di iniezione di acqua nei motori, nasce nell'aviazione, poi viene importato in F1 all'epoca dei motori turbo, dove viene vietato dopo non molto tempo per l'elevato rischio che qualcuno facesse il furbo con la sovralimentazione chimica.

Fisicamente, si sfrutta il calore latente di evaporazione dell'acqua per abbassare la temperatura dell'ambiente di aspirazione (ecco perché è usato sui motori turbo, mentre su quelli aspirati ha un'utilità ridotta), aumentando così la massa d'aria intrappolata dal motore. Più aria, per un motore a benzina, vuol dire maggiore introduzione di combustibile. Più combustibile, uguale più potenza. Ovviamente, però, il motore va rimappato per sfruttare appieno questa diversa situazione.
Le minori temperature in camera di combustione durante la fase di compressione, hanno poi anche un effetto antidetonante.

Così è come veniva usato... sui consumi, potrebbe avere qualche risvolto interessante rimappando il motore in quest'ottica, tuttavia la complicazione del sistema non lo rende economicamente conveniente, al momento.

Per i gas inquinanti... dipende da quali consideri. La presenza di molecole d'acqua aggiuntive durante la combustione, ne abbassa la temperatura, riducendo gli ossidi d'azoto. Al contempo, però, potrebbero provocare spegnimenti di fiamma tali da aumentare l'emissione di idrocarburi incombusti, o rallentare il processo di ossidazione del monossido di carbonio, aumentandone la percentuale allo scarico.

Per Pike... Vero, anche l'Agip Emulsistem e il gasolio bianco sfruttano la presenza di acqua nel motore, tuttavia in questi casi lo scopo non era quello di aumentare la potenza, e nemmeno di aumentarne il riempimento di gas. Lo scopo principale era quello di abbassare le emissioni inquinanti di fumo e ossidi d'azoto lavorando sulle temperature di combustione... e l'acqua veniva introdotta insieme al combustibile, e non con un impianto di iniezione separato. Insomma, stessi ingredienti, ma con finalità leggermente diverse. Sembrano finezze, ma ti assicuro che il concetto che sta dietro è abbastanza diverso

[pike]

Per l'iniezione dell'emulsione rispetto all'iniezione della sola acqua hai ragione.
Uno dei limiti del sistema è rendere appunto stabile ed omogenea questa emulsione, cosa che il gecam ha risolto (mi pare di capire) chimicamente con un additivo.

Per quanto riguarda Emulsystem in Ferrari, era quello che veniva dichiarato da 4r all'epoca, dove si raccontava di questa come una delle peculiarità delle F1 di Maranello oltre al V4 e alle turbine posizionate al centro della V invece che all'esterno (che ha un senso termodinamico, tra l'altro...).
E che l'origine di questo sistema era appunto quella dei bruciatori da casa, per ridurre gli inquinanti, mentre per le F1 serviva come tu hai descritto per un abbassamento della temperatura della miscela aria/benzina (calore latente di evaporazione più elevato nell'acqua rispetto che nella benzina) e in una "incidentale" riduzione dei consumi.

[gius]

Quando sento di queste soluzioni tecniche, anche se vecchie, mi chiedo sempre se non vengano applicate alle vetture che usiamo tutti i giorni perchè realmente già ci si è studiato sopra e sono ritenute effettivamente inutili e costose, o perchè alcuni ritengano più conveniente lasciare tutto invariato.

[Wright]

Sarà un po' come chiedere all'oste se il vino è buono, ma da canto mio ti posso assicurare che se fosse valsa la spesa, tecnologie simili sarebbero già in produzione da un po'.

[pike]

Mini OT...
Wright, sono io che mi sbaglio, o mediamente l'adozione di tecnologie nuove e migliorative arrivano solo quando:

• Il mercato può percerpirle come migliorative
• Costituiscono, a seconda dei target, un miglioramento tangibile dell'immagine o del contenuto del marchio
• Costano abbastanza poco per poter essere installate
• Hanno un tasso di difettosità stimato più basso di una certa soglia...

E tutte queste 4 condizioni verificate... Se ne manca una sola, il produttore non la implementa.

[Wright]

Mini OT...
Wright, sono io che mi sbaglio, o mediamente l'adozione di tecnologie nuove e migliorative arrivano solo quando:

• Il mercato può percerpirle come migliorative
• Costituiscono, a seconda dei target, un miglioramento tangibile dell'immagine o del contenuto del marchio
• Costano abbastanza poco per poter essere installate
• Hanno un tasso di difettosità stimato più basso di una certa soglia...

E tutte queste 4 condizioni verificate... Se ne manca una sola, il produttore non la implementa.

...E' la 15a volta che provo a riscrivere questa risposta, e non una volta nelle 14 precedenti sono riuscito ad essere esaustivo... quindi stavolta provo a essere sintetico. Come avrai capito, la questione è articolata e complessa...

Ti faccio solo un contro esempio: Tecnologie ibride. Sono entrate in produzione anche se il mercato non era all'epoca interessato all'argomento (parliamo della prima e seconda generazione di prius, per capirci. Primi anni 2000). Quindi niente punto 1. E, dato che sono state prodotte in perdita per anni, nemmeno il punto 3 è valido. E le poche unità prodotte non danno dati sufficienti per una stima del punto 4, ma possiamo ipotizzare un tasso di difettosità dovuto alle nuove tecnologie non trascurabile. Però lo stesso Toyota è andata avanti in quanto, nell'economia globale dell'azienda, poteva permetterselo, e così ha fatto esperienza in attesa che il mercato potesse valutare il suo prodotto, con ricadute indirette (solitamente di immagine) anche sui prodotti che non adottavano direttamente quella tecnologia.

Altre volte, poi, sono le normative introdotte da vari stati a forzare la mano alle case sull'adozione o sull'abbandono di alcune tecnologie. Tanto per dirne una, le trappole per il particolato non sono economiche, il tasso di difettosità, soprattutto all'inizio, è stato alto, ma sono andate in produzione.

In definitiva, si mette qualcosa in produzione perchè:
1. qualcuno mi obbliga
2. ne traggo un profitto economico. Questo può avvenire direttamente (il cliente lo apprezza, ed è disposto a pagare per averlo), indirettamente (il cliente se ne frega se c'è o non c'è, ma a me conviene per riduzione costi), o per ricadute, solitamente di immagine, che rendono più appetibili i miei prodotti, e posso far pagare al mercato questa maggiore appetibilità.

Sono sicuro di non essere stato chiaro, purtroppo, ma se vuoi, con calma, possiamo approfondire.

[Dueruote]

Si. Conoscevo questo sistema ed è anche molto vecchio. Si potrebbe consumare forse un filino meno, ma il motore andrebbe completamente riprogettato con materiali totalmente inerti all'acqua e questo lo farebbe costare di più del risparmio finale. Considera inoltre che non è facile ottenere il giusto effetto a tutti i regimi. La fluidodinamica è complicata anche senza metterci anche l'acqua.

[pike]

...E' la 15a volta che provo a riscrivere questa risposta, e non una volta nelle 14 precedenti sono riuscito ad essere esaustivo... quindi stavolta provo a essere sintetico. Come avrai capito, la questione è articolata e complessa...

La questione è assolutamente articolata e complessa, e mi interessa un bel po'. 14 riscritture forse sono troppe dai

Sono sicuro di non essere stato chiaro, purtroppo, ma se vuoi, con calma, possiamo approfondire.

Per me sei stato chiaro, ma come ho scritto il discorso è interessante e mi va di parlarne ancora.
Se ti va, ti segnalo il topic dove possiamo continuare a ciacolare sulla cosa.

[gius]

Ho lanciato il sasso e nascosto la mano, nel senso che sono stato un po' incasinato e non ho più seguito/alimentato il discorso.
Ne avrò ancora per qualche giorno......vi seguirò sull'altro topic.....
perchè il discorso in generale (al di la della curiosità specifica) mi interessa.

[nIkO_mx]

Stamattina stavo rimuginando su questo sistema di iniezione.
Mi è venuta in mente una cosa...nei moderni come nei vecchi impianti di conversione a GPL/metano delle auto si verificano problemi di usura sedi valvole.
Questo a causa del fatto che il combustibile è già allo stato gassoso, e quindi differenza della benzina le temperature in camera di combustione si alzano notevolmente (per bruciare, la benzina stessa prima disperde una quota rilevante di calore latente di vaporizzazione).
Ecco, mi domandavo, non si potrebbe adottare questo sistema su motori a GPL/metano per ovviare ai frequenti problemi di usura anomala delle sedi valvole?
Peraltro si potrebbe anche mantenere l'esatta potenza erogata a benzina, fasando l'accensione un pelo ritardata grazie al maggiore rdc garantito dal sistema ad acqua.
Per dirla breve (dati messi a dolce prepuzio umano a scopo esemplificativo):
-> col motore originale a benzina ho potenza = 100%
-> col motore a GPL/metano ho potenza = 95%
-> col motore a GPL/metano con iniezione di H2O fasato normale ho potenza = 105% (e forse qualche problema di eccessiva sollecitazione sulla catena pistoni-bielle-banco)
-> con motore a GPL/metano con iniezione H2O fasato ritardato ripristino la potenza del 100%, risparmio ancora di più sui consumi e non ho problemi di temperature eccessive in camera di scoppio (ovvero usura sedi valvole)

Curioso che nessun produttore serio di impianti se ne sia interessato.
Ci sarà qualche problema di usura materiali?

n.

[Dueruote]

Potrebbe essere. L'acqua reagisce quasi con tutto e devi considerare che stiamo parlando di propulsori progettati senza tale elemento (se non in quantità piccole contenute nel combustibile o come residuo di combustione).

[pike]

Stamattina stavo rimuginando su questo sistema di iniezione.
Mi è venuta in mente una cosa...nei moderni come nei vecchi impianti di conversione a GPL/metano delle auto si verificano problemi di usura sedi valvole.

Nì... dipende dai materiali che usi.
E poi c'è anche la tecnica "iniezione liquida di GPL" che abbatte in maniera importante la temperatura della carica di combustione...

-> col motore a GPL/metano con iniezione di H2O fasato normale ho potenza = 105% (e forse qualche problema di eccessiva sollecitazione sulla catena pistoni-bielle-banco)
-> con motore a GPL/metano con iniezione H2O fasato ritardato ripristino la potenza del 100%, risparmio ancora di più sui consumi e non ho problemi di temperature eccessive in camera di scoppio (ovvero usura sedi valvole)

Ok... come fai a dire che con il metano o il GPL + acqua hai più potenza?

[nIkO_mx]

-> col motore a GPL/metano con iniezione di H2O fasato normale ho potenza = 105% (e forse qualche problema di eccessiva sollecitazione sulla catena pistoni-bielle-banco)
-> con motore a GPL/metano con iniezione H2O fasato ritardato ripristino la potenza del 100%, risparmio ancora di più sui consumi e non ho problemi di temperature eccessive in camera di scoppio (ovvero usura sedi valvole)

Ok... come fai a dire che con il metano o il GPL + acqua hai più potenza?

bhe, l'aumento di potenza dato dall'iniezione di acqua deriva sostanzialmente dall'aumento di volume repentino in camera di scoppio delle particelle nebulizzate che cambiano di stato in vapore.
Questo effetto è garantito con qualsiasi combustibile, che sia benzina, gasolio, gpl o metano, perchè il responsabile della reazione è semplicemente il calore e non il combustibile usato per produrlo.
Osservando il fatto che uno dei problemi del gpl/metano è proprio l'alta temperatura e che uno degli effetti dell'iniezione d'acqua è l'asportazione di calore derivante dal calore latente di vaporizzazione necessario per vaporizzare l'acqua...ho fatto 1+1 ed ho pensato di unire lo svantaggio di uno (calore gpl) allo svantaggio dell'altro (abbassamento temperatura h2o) per trarne un duplice vantaggio.
Per la questione dei materiali si, è vero che adottando appropriate sedi valvole ed appropriati funghi si risolve la cosa, infatti io mi riferivo agli impianti montati su motori che tradizionalmente hanno problemi di questo genere (solitamente motori giapponesi con fusioni di alluminio delle teste decisamente leggere e sedi valvole un po' debolucce)

n.

[stez90]

C'è da considerare anche dove stivare l'acqua (ne serve parecchia e non pesa poco) e soprattutto il fatto che ci vuole per lo meno acqua demineralizzata, altrimenti mi vedo già la pubblicità "Il motore vive di piùùù, con Caaaalfooort!!!!"..
Per il resto solo vantaggi.

[Wright]

bhe, l'aumento di potenza dato dall'iniezione di acqua deriva sostanzialmente dall'aumento di volume repentino in camera di scoppio delle particelle nebulizzate che cambiano di stato in vapore.

Assolutamente no. Il principio su cui si basa è tutto un'altro. Con quello che descrivi tu, al massimo fai un motore a vapore. E di sicuro non aumenti la potenza

[pike]

Anche perchè se non si sposta l'albero a gomiti, con il piffero che cambia il volume.

L'acqua tutt'alpiù riduce la temperatura della miscela/carica all'interno del collettore di aspirazione o del cilindro. Anzi, se ben rifletto sulle temperature in gioco, solo nel cilindro, una volta che è chiuso.

[Dueruote]

Mmm.... devo essere sincero. Anche io pensavo che fosse dovuto alla vaporizzazione repentina dell'acqua.