Eliminare la 'detonazione del motore' per una migliore efficienza operativa
I sistemi di controllo dei moderni motori con accensione comandata sono progettati per regolare con continuità la fase e l'angolo di scintilla, e ottimizzare così potenza e consumo di carburante. A metà del ciclo di combustione, si può però avere una combustione spontanea della miscela aria-carburante prima del fronte di fiamma innescato dalla scintilla. Questa combustione anormale, nota come detonazione del motore, può dar luogo a picchi di pressione estremamente elevati, in grado di danneggiare pistoni e fasce elastiche. I risultati degli esperimenti recentemente conclusi e le simulazioni di modellizzazione cinetica del processo di accensione hanno permesso di capire meglio come avviene l'autoaccensione e come viene influenzata dalle caratteristiche del motore e del carburante. L'obiettivo dei ricercatori del progetto MINKNOCK era chiarire quali sono i parametri più importanti, in modo da poter meglio orientare i futuri lavori verso le possibili soluzioni del problema. È possibile trovare meccanismi termici, fluidomeccanici e chimici da imbrigliare e controllare per ottenere un rilascio rapido di energia e un rischio minimo di danni al motore. A tal fine il Laboratorio nazionale delle Ricerche ha utilizzato tecniche avanzate e non intrusive di diagnostica per immagine quantitativa su un motore con accensione comandata otticamente accessibile. Per poter guardare nella testata del prototipo Zetec-SE Sigma, i cilindri sono stati costruiti con materiali trasparenti ma in grado di resistere allo stress termico. Il motore, dotato di un moderno sistema PFI (ported fuel injection), era controllato da una flessibile unità elettronica di controllo che assicurava una combustione ottimizzata. Per poter esaminare con elevata risoluzione temporale e spaziale l'evolvere della nebulizzazione e del fronte di fiamma, sono state eseguite in contemporanea imaging e analisi di chemiluminescenza in ultravioletto (UV). Nel processo i radicali HCO e OH si sono dimostrati utili strumenti per valutare le reazioni che hanno luogo nella camera di combustione e per individuare il momento d'inizio dell'autoaccensione. Individuati con distribuzione omogenea nella camera di combustione, si è constatato che la loro concentrazione dipendeva dalle proprietà del combustibile e non era influenzata dalle condizioni di funzionamento. Ciò considerato, il rilevamento della detonazione del motore e il controllo della fase di accensione, per consentire al motore di funzionare al limite del battito, possono ottimizzare il consumo di carburante dei motori ad accensione comandata.
