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Iniezione di acqua nel motore

Iniezione di acqua nel motore – In tutti i motori esiste un raffreddamento interno, che si ottiene grazie al fatto che il carburante liquido quando vaporizza, cioè passa allo stato gassoso, sottrae calore. Se noi aggiungessimo un ulteriore liquido vaporizzato all’interno dei cilindri o nei condotti di aspirazione e sfruttassimo il suo calore latente di vaporizzazione, si otterrebbe una apprezzabile refrigerazione della carica, ossia della miscela aria-carburante, e di conseguenza una riduzione della temperatura interna del motore. A questo seguirebbe una sensibile riduzione delle sollecitazioni termiche, una minore facilità nell’insorgere della detonazione ed un lieve miglioramento del rendimento volumetrico poiché la carica, essendo a temperatura minore, è più densa. Il risultato è la possibilità di adottare rapporti di compressione particolarmente elevati o, meglio ancora, di utilizzare motori sovralimentati particolarmente spinti caratterizzati da rapporti di compressione simili a quelli di un motore aspirato. Se ciò non bastasse, l’adozione di un getto di acqua, incaricata di raffreddare il motore, permette di abbattere anche i consumi di carburante perché normalmente quasi un quinto della benzina consumata dalle automobili viene completamente sprecata per rinfrescare i condotti di aspirazione, senza partecipare alla combustione e di ridurre le emissioni di NOx e monossido di carbonio.

Archivio foto: Bosch; BMW

Author

Matteo Di Lallo

http://www.matteodilallo.tech
Laureato in Ingegneria Meccanica e forte appassionato di motori. Collabora attualmente per alcune realtà del mondo dell'editoria automotive: Autotecnica, Trasporto Commerciale, Giornale del Meccanico, La Mia Auto, Omniauto, Quattroruote, Motori Agricoli, Evo Italia, Automobilismo ed EngBook.

24 Replies to “Iniezione di acqua nel motore”

    1. In tutti i motori esiste un raffreddamento interno, che si ottiene grazie al fatto che il carburante liquido quando vaporizza, cioè passa allo stato gassoso, sottrae calore. Quindi quel un quinto della benzina che viene utilizzata per raffreddare i condotti di aspirazione (iniezione indiretta) dopo essere stata iniettata evapora asportando calore dalle pareti dei condotti. Nel caso di iniezione diretta questo un quinto di benzina evaporando va a raffreddare direttamente le pareti della camera di combustione permettendo ai restanti quattro quinti di benzina di partecipare alla combustione senza raggiungere temperature eccessive. Questo permette infine di poter lavorare con rapporti di compressione più elevati o con pressioni di sovralimentazione maggiori senza innescare il fenomeno della detonazione.

      1. Scusa ma non sono d’accordo. La benzina iniettata o nei condotti di aspirazione o direttamente in camera di combustione, brucia solo dopo essere evaporata. Pertanto, che un quinto della stessa sia sprecata è impossibile. Che poi solo circa un quinto della benzina abbia il compito di raffreddare e il resto no, non è per niente possibile ne calcolarlo seriamente ne verificarlo. Tutta la benzina che viene iniettata all’interno dei condotti di combustione o in camera di combustione, partecipa al raffreddamento di ciò con cui viene a contatto e tutta partecipa alla combustione. Ciao

  1. Ottima delucidazione…..un solo chiarimento…non capisco pero’ il concetto…..Il risultato è la possibilità di adottare rapporti di compressione particolarmente elevati o, meglio ancora, di utilizzare motori sovralimentati particolarmente spinti caratterizzati da rapporti di compressione simili a quelli di un motore aspirato….
    cosa intendi di preciso?…i motori turbo in piu’ spinti hanno già rapporti di compressione alti….perchè paragonarli a quelli di un aspirato?
    grazie…ciao

    1. Grazie Davide, normalmente i motori sovralimentati adottano rapporti di compressione meno spinti rispetto a un motore aspirato perché sfruttando la sovralimentazione non devono incappare nel fenomeno della detonazione. In questo caso, adottando l’iniezione di acqua nel cilindro, si è in grado di mantenere invariato il rapporto di compressione dei motori aspirati pur sfruttando la sovralimentazione.

      1. CIao
        ho studiato motori e termodinamica tanti anni fa al politecnico….poi nella vita purtroppo ho fatto altro ed è passato un po’ di tempo….ma se non ricordo male la sovralimentazione alza il rapporto di compressione rispetto agli aspirati…no ?

        1. Non ho detto che la sovralimentazione abbassa il rapporto di compressione ma che un motore sovralimentato adotta un rapporto di compressione più basso rispetto ad un motore equivalente ma aspirato proprio per evitare il fenomeno della detonazione e per scongiurare il raggiungimento di pressioni e temperature eccessive in camera di combustione. Quindi riuscendo con l’iniezione di acqua a mantenere sotto controllo e più basse le temperature interne si può pensare di progettare un motore sovralimentato che abbia di base lo stesso rapporto di compressione dell’equivalente aspirato.

        2. Ciao Davide. La sovralimentazione non modifica il rapporto di compressione, che è un dato geometrico fisso, ma modifica la pressione finale prima della combustione. Tale modifica comunque avviene sempre (in un motore a benzina) sia che sia sovralimentato sia che non lo sia. Semplicemente premendo sull’acceleratore si ottiene che una maggiore quantità di aria (o di miscea aria/carburante) possa essere inviata al cilindro e quindi la pressione finale prima della combustione si alzi a e si abbassi assieme al movimento dell’acceleratore. La sovralimentazione enfatizza enormemente questo effetto di variazione della pressione finale prima della combustione in quanto spinge l’aria o la miscela di aria/carburante nel cilindro a forza riempiendolo di più di quanto non possa fare la semplice aspirazione generata dal pistone mentre scende nel cilindro. In altre parole, si può dire che con l’acceleratore, nel caso di motore sovralimentato, comandiamo al motore di accettare l’ingresso di più o meno miscela aria/carburante, mentre in un motore aspirato, con l’acceleratore permettiamo al motore di aspirare più o meno miscela aria/carburante.

    1. In tutti i motori esiste un raffreddamento interno, che si ottiene grazie al fatto che il carburante liquido quando vaporizza, cioè passa allo stato gassoso, sottrae calore. Quindi quel un quinto della benzina che viene utilizzata per raffreddare i condotti di aspirazione (iniezione indiretta) dopo essere stata iniettata evapora asportando calore dalle pareti dei condotti. Nel caso di iniezione diretta questo un quinto di benzina evaporando va a raffreddare direttamente le pareti della camera di combustione permettendo ai restanti quattro quinti di benzina di partecipare alla combustione senza raggiungere temperature eccessive. Questo permette infine di poter lavorare con rapporti di compressione più elevati o con pressioni di sovralimentazione maggiori senza innescare il fenomeno della detonazione.

  2. Ciao Matteo, seguo sempre i tuoi articoli con interesse nonostante non sia del settore. Volevo chiederti in quali marchi questa soluzione viene utilizzata e da dove quest’acqua viene presa (è ricavata dalla condensa o bisogna fare un rabbocco specifico o altro)
    grazie

    1. Ciao Gabriele, grazie per il seguito. Questa tecnologia viene attualmente adottata da BMW sulla M4 GTS. L’l’acqua distillata che viene utilizzata in questi casi è prelevata da un serbatoio da cinque litri piazzato nel bagagliaio e viene inviata (finemente polverizzata) a 3 iniettori (uno ogni due cilindri) con una pressione di dieci bar. Questo serbatoio va naturalmente rifornito all’incirca con un pieno di acqua ogni cinque pieni di benzina (il consumo dovrebbe essere infatti all’incirca di centinaia di millilitri ogni cento chilometri percorsi). Il motore può però continuare a funzionare anche in assenza di acqua semplicemente non usufruirà più dei benefici di questa soluzione.

    1. Ciao Gabriele e grazie per i complimenti!
      Nella nuova Porsche 911 GT2 RS l’acqua viene spruzzata sull’intercooler all’esterno per raffreddare maggiormente l’aria in uscita dal compressore.

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