Discussione: motore ad otto tempi con iniezione di acqua

In realtà il titolo non è corretto. Leggendo in giro ho letto dell'efficacia, o meglio della fisica dietro all'utilizzo di acqua iniettata nei cilindri dei mci a ciclo otto o diesel. Però questo potrebbe portare a dei missing firing. Ma allora, se l'iniezione del fuel avvenisse ogni 8 tempi e nel 4° tempo l'iniezione di acqua in modo da sfruttare in parte il calore per vaporizzarla e creare pressione in camera.Insomma alternare iniezione di fuel ed iniezione di acqua.
Cosa ne pensate?

Ma l'iniezione di acqua non mi sembra che serva a creare vapore in pressione... ma a raffreddare la camera per avere una maggiore densità della miscela combustibile.

Originariamente inviata da livingreen

Ma l'iniezione di acqua non mi sembra che serva a creare vapore in pressione... ma a raffreddare la camera per avere una maggiore densità della miscela combustibile.

Io questa cosa non l'ho ancora ben capita... che senso ha abbassare la temperatura della camera? non fa solo in modo i abbassare la temperatura/pressione all'interno e quindi la resa del motore?

ripensandoci penso di intuire i possibili vantaggi... quindi ci dovrebbero essere vantaggi (maggiore massa che vaporizza-espade) e svantaggi (assorbimento di calore della combustione e quindi minore temperatura-pressione nella camera di scoppio) quello che mi chiedo è:

1. (ammesso che sia un vantaggio) quando l'acqua cessa di essere un vantaggio e diventa uno svantaggio?
2. vale per motori diesel e motori a benzina o solo per quelli a benzina?
3. cosa succede a questa acqua? non è che condensa da qualche parte provocando danni?

-1-nei motori d'aereo della seconda guerra, si limitava la quantità a circa il 30% per massimo 15 minuti, praticamente si usava come booster
-2- ho notizie solo riguardo ai benzina, i diesel... boh?
-3- non è la condensa... è che il vapor d'acqua a quelle temperature è altamente corrosivo e si mangia camicie e pistoni (nei MCi ad idrogeno, si usano materiali ceramici). Se vai da un meccanico e chiedi di vedere i danni prodotti da una perdita d'acqua nella testata, ti fai un'idea.

Originariamente inviata da livingreen

-1-nei motori d'aereo della seconda guerra, si limitava la quantità a circa il 30% per massimo 15 minuti, praticamente si usava come booster
...

Ho il dubbio che più che per avere una maggiore resa, fosse per poter aumentare il numero di giri e quindi per avere maggiore potenza di picco, a costo di un consumo di carburante maggiore, ma che evidentemente in caso di duello aereo o di partenza da piste corte non aveva tutta quell'importanza.

dici che penso male?

????
Ma è quello che ho detto io:

praticamente si usava come booster

Originariamente inviata da livingreen

????
Ma è quello che ho detto io:

era solo per capire meglio e per aver conferma... non sono molto pratico.

in realtà mi interessava capire se ci possono essere dei vantaggi di resa e consumi o se invece è un apporto "a rimessa". :-)

Beh, visti i danni che un'azione prolungata apporta al motore, mi pare che non ci sia molta scelta... anche se, a rigor di logica, un aumento di potenza vuol dire anche maggiore efficienza.

Originariamente inviata da livingreen

Beh, visti i danni che un'azione prolungata apporta al motore, mi pare che non ci sia molta scelta... anche se, a rigor di logica, un aumento di potenza vuol dire anche maggiore efficienza.

in teoria si, in pratica se mi serve solo per far abbassare la temperatura e quindi far fare più giri al motore di quanto sia normalmente consentito non credo sia automatico

quando l'acqua vaporizza (sottraendo calore) aumenta di volume specifico, creando una pressione (minore rispetto alla combustione, ok). La miscela al 30% è dovuta al fatto che poi non hai più la scintilla.
Per i danni alla camicia. Boh? forse agli scarichi sì. In fin dei conti h20 è un prodotto della combustione di idrocarburi. Per le macchine a metano ed idrogeno hanno risolto con scarichi non in "ferraccio".

se mi serve solo per far abbassare la temperatura e quindi far fare più giri al motore

Non capisco questa cosa dei "più giri al motore "...
Qualcosa aumenta, certo... se hai più potenza, il motore si siede di meno e fa qualcosa in più.... ma l'importante è l'aumento di potenza, mica i giri.

quando l'acqua vaporizza

Una parte si scinde anche in H +O per pirolisi, partecipando alla combustione. Inoltre, sottraendo calore alla camera, permette al "giro dopo" di farci entrare una quantità maggiore di miscela aria-benzina (a pari volume, una T più bassa permette una quantità maggiore)

In fin dei conti h20 è un prodotto della combustione di idrocarburi

Si, ma non hai SOLO vapore, in un motore a benzina o metano, ma anche CO2... Se la percentuale di vapore è troppo alta (100% nel caso dell'idrogeno) i fenomeni di corrosione sono impressionanti.

i basamenti sono in aluminio o ghisa gli scarichi in acciaio. Mi risulta che l'idrogeno utilizzi scarichi in acciaio inox.
sei sicuro che l'h20 durante la comustione si scinda in h2 ed o2? questo fenomeno però non ti darebbe un vantaggio in quanto l'energia per la sissione se la prende dalla combustione ed incendiandosi a sua volta cederebbe meno energia di quanta assorbita

La percentuale di acqua che va in scissione è certamente moderata, ma il fenomeno esiste ed è conosciuto. Diciamo che fra una e l'altra cosa il miglioramento si vede e si sente, anche se le condizioni sono variabilissime e difficili da ridurre ad una percentuale certa (dipende dal motore... e sono tutti diversi, dipende dalla carburazione, etc)

Gli scarichi sono il problema minore, perchè le temperature sono più basse e non ci sono reazioni chimiche in corso... il problema grosso sono cilindro, testata e pistone. Niente materiali metallici a contatto diretto con la miscela, pena la rapida distruzione.

Originariamente inviata da livingreen

Niente materiali metallici a contatto diretto con la miscela, pena la rapida distruzione.

spray ceramici?

Beh, per applicazioni retrofit si può pensare a vernici ceramizzanti, ma poi come compensi l'aumentato spessore delle camicie? Che fasce elastiche monteresti?
Di solito si usano pistoni in due pezzi (ceramica sopra e metallo sotto) e camicie monoblocco.

Originariamente inviata da livingreen

Non capisco questa cosa dei "più giri al motore "...
Qualcosa aumenta, certo... se hai più potenza, il motore si siede di meno e fa qualcosa in più.... ma l'importante è l'aumento di potenza, mica i giri.
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Mi devi scusare living... sono curioso ma questo non è il mio mestiere e quindi ci metto un po di più a capire.

Se non ho capito male, se ho acqua nella miscela il rapporto massa/combustibile aumenta... quindi quando c'è lo scoppio ci sarà una maggiore pressione dovuta alla maggiore massa, ma una minore pressione dovuta alla minore temperatura: in quale misura si traduce in un vantaggio ed in quale uno svantaggio?

L'idea era quella che avendo una minore temperatura posso forzare il motore in maggiore misura immettendo una maggiore quantità di carburante ed ottenendo comunque maggiori potenze anche se il rendimento (in percentuale sul combustibile inserito) cala... questo anche per il fatto che potrei aumentare il numero dei giri e quindi delle frequenze di immissioni del combustibile. insomma il boost mi serve appunto per poter andare "fuori giri" senza fondere tutto quanto.

Ma forse è solo che non ho le idee chiare.... probabilmente il massimo del rendimento lo avrei miscelando combustibile e un liquido (in questo caso acqua) nell'esatta misura necessaria per vaporizzare tutto il liquido... non un grado di più: è così?

questo anche per il fatto che potrei aumentare il numero dei giri e quindi delle frequenze di immissioni del combustibile. insomma il boost mi serve appunto per poter andare "fuori giri" senza fondere tutto quanto

No, non si deve andare MAI fuori giri, è una questione di resistenza meccanica dei componenti del motore, è una questione di lubrificazione...
Si mette semplicemente un rapporto più alto, che può essere sostenuto dall'aumentata potenza del motore, senza andare fuori giri.
Negli aerei ad elica, si varia il passo dell'elica, ottenendo più spinta a pari giri.
Per la teoria e le varie esperienze, ti consiglio di cercare in rete, la bibliografia è sterminata.

Motore ad iniezione d'acqua - Wikipedia
iniezione d'acqua
L'iniezione d'acqua
http://www.romeoferraris.com/sito_20...STEMA%202S.pdf
gasolio bianco gasolio ecologico Gecam nel sito, vedo "Resta comunque provato che il vero vantaggio derivi dalla presenza dell’acqua, quindi dall’aumentato rendimento di combustione e dalla riduzione della formazione di inquinanti. L’utilizzo di gasolio bianco™ comporta un lieve aumento dei consumi (3% circa), ma considerata la presenza di acqua (10%), il consumo finale di idrocarburo e le emissioni di anidride carbonica sono ridotte del 7%. "

Originariamente inviata da livingreen

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Per la teoria e le varie esperienze, ti consiglio di cercare in rete, la bibliografia è sterminata.
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In realtà avevo provato a googolare, ma non ero arrivato a granché se non a qualche proclama pubblicitario o poco più.

In compenso sei un pozzo di conoscenze, ed evidentemete più bravo di me con i motori di ricerca (e penso di essere bravino, a mia discolpa c'è da dire che non conoscevo il termine motore ad iniezione d'acqua :-) ).

Grazie mille

P.S.
ora che guardo bene la voce di wikipedia l'avevo trovata... però nella discussione allegata mi sembrava che la voce fosse un po discutibile.
Ed in effetti alcuni ragionamenti sono "quantomeno" discutibili, ma tu che sei più ferrato di me li avrai sicuramente notati.

non sempre si deve ricercare il rendimento maggiore. Vedi il sistema EGR che serve per far ricircolare i gas di scarico e ridurre l'efficienza della combustione e non produrre now. Allo stesso modo sfruttare le proprietà del vapore potrebbero ridurre i consumi.

faccio una riflessione a voce alta per i motori a benzina:
l'acqua se non ho capito male è immessa nebulizzata insieme all'aria, quindi in partica allo stato liquido in sospensione.
al momento della compressione nel cilindro la miscela aumenta di pressione e quindi calore, fino a far evaporare l'acqua... sottraendo calore alla miscela e aumentando di molto di volume.

Questo dovrebbe portare ad avere una certa percentuale di vapor acqueo nella camera già prima dello scoppio, con il conseguente aumento del rapporto di compressione ben oltre i limiti consentiti normalmente dal carburante (che grazie alla temperatura che rimane bassa non rischia l'autodetonazione).

In questo senso lo scoppio provocherebbe l'evaporazione dell'eventuale acqua ancora presente nella miscela ma la cosa provocherebbe una riduzione di questa temperatura (e quindi della pressione) in misura inferiore che se dovesse far evaporare tutta l'acqua immessa.

In questo senso la temperatura della camera di combustione dopo la detonazione potrebbe non essere così differente dalla temperatura in condizioni mormali senza acqua, e l'aumentato rapporto di compressione dovrebbe avere conseguenze positive anche dal punto di vista del rendimento anche a parità di differenziale di pressione tra esplosione e scarico.

ho ipotizzato male?

Direi che ci siamo... ricordati solo che un motore a pistoni è una macchina a fluido che funziona secondo il ciclo di Carnot, e quindi si ragiona in termini di pressioni...
In pratica, il "guadagno" energetico (la potenza che ci ritroviamo all'albero) è data dalla differenza fara il lavoro speso e quello ricavato.
Nella fase di scarico abbiamo una serie di attriti: albero motore, albero a camme, pompa olio etc etc, + un moderato sforzo al pistone per espellere l'aria esausta, a cusa delle perdite di carico nei condotti e nelle valvole.
Nella fase di aspirazione, idem..
Nella fase di compressione, dobbiamo aggiungerci anche il lavoro per comprimere la miscela a 7-8 bar..
Ma nella fase di scoppio, si genera una pressione di 35-45 bar, che ci compensa degli sforzi effettuati... dando all'albero motore una energia superiore a quella che avevamo speso.
Le temperature non sono necessariamente legate all'efficienza, quello che conta sono le pressioni.

tornando all'inizio del 3d ipotizzavo di fare un ciclo di sola h20 alternato la normale ciclo otto (o diesel) in modo da sfruttarne l'espansione sottrendo calore (ossia aumentando complessivamente il rendimento del motore).
fatto 100 l'energia termica fornita sotto forma di carburante sarà 30 quella prodotta meccanicamene dal ciclo otto e forse 5(boh) quella dall'espansione del vapore (chissà)
totale 35% di rendimento anzichè 30% ossia a pari potenza meccanica meno richiesta di energia in input

Originariamente inviata da biker.twin

tornando all'inizio del 3d ipotizzavo di fare un ciclo di sola h20 alternato la normale ciclo otto (o diesel) in modo da sfruttarne l'espansione sottrendo calore (ossia aumentando complessivamente il rendimento del motore).
fatto 100 l'energia termica fornita sotto forma di carburante sarà 30 quella prodotta meccanicamene dal ciclo otto e forse 5(boh) quella dall'espansione del vapore (chissà)
totale 35% di rendimento anzichè 30% ossia a pari potenza meccanica meno richiesta di energia in input

Direi che non ho capito un bel niente... (non che me ne debba stupire d'altronde).

Cosa vuol dire alternare un ciclo di sola h2o al normale ciclo otto?

vuoi fare due giri del motore immettendo solo acqua senza gasolio nella camera? a che serve se non c'è carburante, a buttar via energia? l'energia degli altri cilindri ti farà evaporare l'acqua e poi alla fine uscirà vapore: hai solo sottratto energia al ciclo per ottenere una modesta riduzione della temperatura della camera al momento dell'immissione del nuovo gasolio e aria.
Unico vantaggio farci entrare una quanità maggiore di aria e gasolio, ma a costo di parecchia energia sprecata... senza considerare che per funzionare con una buona resa sarebbe bene che la temperatura nella camera fosse alta.

Una cosa è avere una massa molto maggiore (anche in riferimento alla quantità di carburante) a scapito di una relativamente minore temperatura, un'altra è avere una massa praticamente identica (non è possibile aggiungere gasolio oltre un certo limite o la miscela si accenderebbe prima e poi è tutta massa di carburante) con oltretutto una minore temperatura.

In linea di principio le massime rese si ottengono alle massime temperature, proprio perché a parità di materiale a maggiore temperatura corrisponde maggiore pressione.

Mi sono un po avvolto nel concetto?

Comunque sono convinto che energeticamente sia una rimessa e anche piuttosto alta.

In linea di principio le massime rese si ottengono alle massime temperature, proprio perché a parità di materiale a maggiore temperatura corrisponde maggiore pressione

In linea di principio hai ragione, ma bisogna però calcolare bene le cose...
Non è detto, per esempio, che cambiando combustibile la cosa non vada rivista: bisogna calcolare il volume dei prodotti della combustione, che potrebbe essere maggiore o minore di quelli della miscela aria-benzina, e quindi portare ad avere mgari meno pressione e quindi ricavare meno energia dall'espansione.
Idem per il vapore, bisogna sapere quanto ce n'è, a che temperatura si trova, a che pressione etc, per fare i calcoli.
Non mi riferisco solo alla discussione in corso, ovviamente... ma proviamo a pensare che succede alle temperature medie, ai volumi di espansione e quindi alla potenza ricavabile nel caso in cui non si usi semplice aria (79% azoto inerte e 21% ossigeno), ma "aria arricchita" di ossigeno, come nel caso della combustione di HHO aggiunto alla miscela classica....