I ricercatori del MIT lavorano verso i motori scintillare-liberi e economici in consumo di carburante

Molti ricercatori stanno studiando un nuovo senso di funzionamento del motore a combustione interna conosciuto come “l'accensione a compressione omogenea della carica„ (HCCI). Commutando un motore ad accensione a scintilla (SI) al modo di HCCI spinge verso l'alto il relativo rendimento del combustibile.

In un motore di HCCI, il combustibile e l'aria sono insieme misti ed iniettato nel cilindro. Il pistone comprime la miscela fino a che la combustione spontanea non accada. Il motore unisce così l'combustibile-e-aria che premescola (come in un motore di SI) con l'accensione spontanea (come in un motore diesel). Il risultato è la caratteristica peculiare del HCCI: la combustione si presenta simultaneamente a molte posizioni durante la camera di combustione.

Quel comportamento presenta i vantaggi. In sia SI che motori diesel, il combustibile deve bruciare caldo per assicurare che la fiamma si sparga velocemente attraverso la camera di combustione prima che una nuova “carica„ entri. In un motore di HCCI, non ci è esigenza di una fiamma rapidamente di diffusione perché la combustione si presenta durante la camera di combustione. Di conseguenza, le temperature di combustione possono essere più basse, in modo da le emissioni delle sostanze inquinanti dell'azoto sono trascurabili. Il combustibile è spanto nelle concentrazioni basse durante il cilindro, in modo da le emissioni della fuliggine dalle regioni combustibile-ricche nei diesels non sono assenti.

Forse il più importante, il motore di HCCI non è bloccato in avere appena abbastanza aria per bruciare il combustibile disponibile, come è il motore di SI. Quando il combustibile che entra in motore di SI è ridotto a potere tagliato, l'aria ricevuta deve anche essere costretta--una fonte importante di energia sprecata.

Tuttavia, è difficile da controllare esattamente quando l'accensione si presenta in un motore di HCCI. E se non comincia quando il pistone è posizionato per il colpo di potere, il motore non funzionerà a destra.

“È come quando spingete un capretto su un'oscillazione,„ ha detto il professor William H. Green, Jr., del reparto dell'ingegneria chimica. “Dovete spingere quando l'oscillazione è tutto il senso indietro e circa andare. Se spingete al momento sbagliato, il capretto torcerà intorno e non andrà da nessuna parte. La stessa cosa accade al vostro motore.„

Secondo verde, la sincronizzazione di accensione in un motore di HCCI dipende da due fattori: temperatura della miscela e chimica dettagliata del combustibile. Entrambi sono duri da predire e controllare. Così mentre il motore di HCCI effettua bene nelle circostanze controllate in laboratorio, è difficile da predire attualmente che cosa accadrà nel mondo reale.

Inverdir, con il professor Wai K. Cheng del reparto dell'ingegneria meccanica ed i colleghi nel laboratorio automobilistico di Sloan del MIT e nel laboratorio del MIT per energia e l'ambiente stanno lavorando per trovare la risposta.

Una grande parte della loro ricerca ha utilizzato un motore modificato per funzionare il modo in funzionamento di SI o di HCCI. Per i due anni scorsi, Morgan Andreae (MIT PhD 2006) ed il dottorando John Angelos dell'ingegneria chimica stanno studiando il comportamento del motore come la temperatura dell'ingresso ed il tipo di combustibile è cambiato.

Secondo le aspettative, la gamma delle circostanze adatte a funzionamento di HCCI è ben più piccola della gamma per il modo di SI. Le variazioni nella temperatura hanno avute un effetto notevole ma non in modo schiacciante su quando il modo di HCCI ha funzionato. La composizione nel combustibile ha avuta un maggior effetto, ma non era tanto di uno showstopper come i ricercatori hanno preveduto.

Usando i risultati del loro motore prova come guida, i ricercatori ha sviluppato una tecnica economica che dovrebbe permettere ad un singolo motore di funzionare nel modo di SI ma commutare al modo di HCCI per quanto possibile. Un sensore di temperatura semplice determina se il ciclo imminente dovrebbe essere nel modo di HCCI o di SI (che ammette un combustibile costante).

Per valutare il risparmio potenziale del combustibile dalla modo-commutazione progettare, Andreae ha determinato quando un motore di SI commuterebbe nel modo di HCCI nelle circostanze urbane simulate di azionamento. Nel corso del viaggio simulato, il modo di HCCI aziona circa 40 per cento del tempo.

I ricercatori valutano che l'aumento nel rendimento del combustibile sarebbe alcune miglia per gallone. “Che non può sembrare come un miglioramento impressionante,„ ha detto il verde. “Ma se tutte le automobili negli Stati Uniti oggi migliorino che molta, esso potrebbe valere milione barili di petrolio al giorno--e quello è mólto.„

Questa ricerca è stata sostenuta dall'azienda del Ford Motor e dall'alleanza Ford-MIT, con supporto supplementare da BP.