I moti turbolenti: Squish, Swirl e Tumble – Lo studio del moto della carica all’interno del cilindro è un elemento essenziale ai fini della progettazione di una buona fase di combustione. Nello specifico, i moti turbolenti possono influenzare positivamente la velocità di fiamma e la omogeneità della miscela.
La dosatura del combustibile non è sufficiente da sola a garantire buone prestazioni (coppia e potenza) del motore. Nei motori a combustione interna, soprattutto in quelli Diesel, il campo di moto all’interno del cilindro gioca un ruolo fondamentale. E’ importante che la miscela nel cilindro raggiunga, prima dell’accensione, la massima omogeneità. Data l’esistenza di un rapporto aria/combustibile ottimo ogni disomogeneità comporta, infatti, che una parte del cilindro sia riempita di miscela più ricca, ed un’altra di miscela più povera, cioè ambedue siano più o meno lontane dall’ottimo. Le condizioni di moto del fluido nel cilindro controllano quindi il miscelamento del combustibile con l’ossidante (sia in termini di preparazione della carica premiscelata, che in termini di evaporazione e combustione delle gocce che bruciano con fiamma di tipo diffusivo), l’avvio e lo sviluppo del processo di combustione, la formazione degli inquinanti emessi allo scarico e lo scambio termico con le pareti al contorno.
La turbolenza riveste un ruolo molto importante all’interno del motore specie nella fase di combustione dove influisce essenzialmente sulla velocità di fiamma e sulla omogeneità della miscela. Infatti, il fronte di fiamma, la zona di transizione tra la miscela già bruciata e quella ancora da bruciare, è tanto più frastagliato o vorticoso, quindi capace di trasmettere più rapidamente l’accensione agli strati adiacenti, quanto maggiore è la turbolenza. Allo stesso modo una elevata turbolenza ha un fortissimo potere omogeneizzante della miscela. E’ però molto importante che la zona di camera attorno agli elettrodi della candela sia piuttosto quieta. In caso contrario il piccolo nucleo di combustione può essere spazzato via da una eccessiva turbolenza, originando mancate o cattive accensioni. Allo stesso modo può succedere che forti turbolenze di tipo organizzato, specie se ad andamento rotatorio, possano avere un effetto stratificante, anziché omogeneizzante, rispetto a zone di miscela aventi diversa densità.
Lo studio della turbolenza all’interno del cilindro risulta quindi fondamentale in quanto questa può portare o meno ad un corretto miscelamento della carica e ad una corretta combustione. Per questo motivo si cerca di realizzare degli specifici moti di turbolanza organizzati sfruttando la parte terminale dei condotti di aspirazione e la disposizione delle valvole all’interno della testata motore. I tre diversi tipi di turbolenza conosciuti e maggiormente utilizzati sono: Squish, Swirl e Tumble. Nei prossimi articoli ve li andrò ad analizzare singolarmente.
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