Iniezione diretta e particolato.

[Bombazza95]

Buona sera a tutti

Mi chiedevo se qualcuno può aiutarmi a chiarire qualche dubbio sull'argomento in oggetto: perché l'iniezione diretta porta alla formazione di particolato?

Da "profano" mi ero fatto l'idea che la sua emissione fosse direttamente proporzionale al "peso" del carburante, quindi diesel&gtbenzina&gtgpl&gtmetano, ma dopo aver sentito una volta che i vecchi diesel a iniezione indiretta ne producevano meno degli attuali, e che i GDI moderni lo producono a differenza degli MPI questa idea ha iniziato a vacillare.

Che cos'è veramente il particolato? Non può essere un semplice residuo "pesante" nel combustibile, perché a parità di carburante alcuni tipi di motore lo emettono altri no:residui di olio motore, usura delle parti meccaniche (che ci sono anche sulle iniezioni indirette) e cos'altro?

Mi chiedevo inoltre: se l'iniezione diretta è la causa principale della formazione di questo inquinante, i combustibili "leggeri" (vedi gpl) se bruciati in sistemi ad iniezione diretta emettono particolato come quelli "pesanti" ?

Grazie a chi vorrà darmi chiarimenti, buona serata a tutti.

 

[involt]

Leggi le pagine da 3 a 10 di questo, forse è più rapido e chiaro di un lungo post

 

[Bombazza95]

Leggi le pagine da 3 a 10 di questo, forse è più rapido e chiaro di un lungo post

Grazie mille...ma credo sia troppo "tecnico" per me....o meglio, mi sembra che si concentri su quello che avviene al carburante in camera di combustione, non su come questo è influenzato dal tipo di iniezione.

 

[involt]

OK. riepilogando rapidamente ed in modo meno tecnico:

il particolato è costituito essenzialmente da ceneri e da carburante incombusto, e la sua generazione passa per la formazione di nuclei di addensamento, più piccoli, con successivi aggregazione/accrescimento.

La costituzione dei nuclei e delle particelle di accrescimento dipende direttamente da quella delle ceneri e del carburante, e qui è come tu dici: a pesi moloecolari maggiori di combustibile corrispondono pesi molecolari maggiori delle ceneri. Quindi il particolato generato dai motori a gasolio è diverso da quello generato da quelli a benzina. Questo è evidente anche nella differenza tra i fumi prodotti da un motore a ciclo Diesel e quelli prodotti dai motori a ciclo Otto. Quelli dei motori a gasolio li "vedi" benissimo, quelli dei motori a benzina molto meno.

La formazione dei nuclei ed il loro accrescimento da parte delle molecole non ossidate (incombuste) è quindi maggiore nei casi in cui la miscela è ricca e la temperatura del carburante più bassa. Queste sono le condizioni che si verificano nella parte centrale del getto ad alta pressione nei motori ad iniezione diretta.

Nei motori a benzina la maggior emissione di particolato venne riscontrata, se non ricordo male, nell 'uso autostradale e nelle brusche accelerazioni, condizioni nelle quali il rapporto stechiometrico era intorno al valore lambda o minore di esso (nelle condizioni di "WOT" l'ECU funziona in open loop e la miscela è ricca, mentre con il gas parzializzato ed a basso numero di giri i motori ad iniezione diretta vanno "magri" per la stratificazione della carica).

Quindi, è essenzialmente una questione di geometria e di temperatura che provoca l'incremento dell'emissione di particolato.

La cui costituzione resta diversa per i motori a benzina rispetto a quelli a gasolio. Nei motori a benzina, inoltre, il fatto di utilizzare un rapporto stechiometrico al di sopra di lambda in un certo intervallo di numero di giri ha condotto anche ad un incremento dell'emissione dei NOx

Non so se questo risponda adeguatamente alla tua domanda

 

[Bombazza95]

OK. riepilogando rapidamente ed in modo meno tecnico:

il particolato è costituito essenzialmente da ceneri e da carburante incombusto, e la sua generazione passa per la formazione di nuclei di addensamento, più piccoli, con successivi aggregazione/accrescimento.

La costituzione dei nuclei e delle particelle di accrescimento dipende direttamente da quella delle ceneri e del carburante, e qui è come tu dici: a pesi moloecolari maggiori di combustibile corrispondono pesi molecolari maggiori delle ceneri. Quindi il particolato generato dai motori a gasolio è diverso da quello generato da quelli a benzina. Questo è evidente anche nella differenza tra i fumi prodotti da un motore a ciclo Diesel e quelli prodotti dai motori a ciclo Otto. Quelli dei motori a gasolio li "vedi" benissimo, quelli dei motori a benzina molto meno.

La formazione dei nuclei ed il loro accrescimento da parte delle molecole non ossidate (incombuste) è quindi maggiore nei casi in cui la miscela è ricca e la temperatura del carburante più bassa. Queste sono le condizioni che si verificano nella parte centrale del getto ad alta pressione nei motori ad iniezione diretta.

Nei motori a benzina la maggior emissione di particolato venne riscontrata, se non ricordo male, nell 'uso autostradale e nelle brusche accelerazioni, condizioni nelle quali il rapporto stechiometrico era intorno al valore lambda o minore di esso (nelle condizioni di "WOT" l'ECU funziona in open loop e la miscela è ricca, mentre con il gas parzializzato ed a basso numero di giri i motori ad iniezione diretta vanno "magri" per la stratificazione della carica).

Quindi, è essenzialmente una questione di geometria e di temperatura che provoca l'incremento dell'emissione di particolato.

La cui costituzione resta diversa per i motori a benzina rispetto a quelli a gasolio. Nei motori a benzina, inoltre, il fatto di utilizzare un rapporto stechiometrico al di sopra di lambda in un certo intervallo di numero di giri ha condotto anche ad un incremento dell'emissione dei NOx

Non so se questo risponda adeguatamente alla tua domanda

Quindi, sintetizzando al massimo, è un problema di forma del getto di carburante? Visto che I sistemi ad alta pressione producono tutti lo stesso getto avremo più o meno gli stessi inquinanti.

 

[Eneagatto]

il particolato è quella roba che intasa i tubi delle stufe; il diesel ad iniezione diretta non ne produce più di quello (scomparso) ad iniezione indiretta.
Più terra terra di così!

 

[ilopan]

il particolato è quella roba che intasa i tubi delle stufe; il diesel ad iniezione diretta non ne produce più di quello (scomparso) ad iniezione indiretta.
Più terra terra di così!

Troppo terra-terra, qualcosa si più tecnico?

aggiungo il giorno dopo scherzavo!

 

[Bombazza95]

il particolato è quella roba che intasa i tubi delle stufe; il diesel ad iniezione diretta non ne produce più di quello (scomparso) ad iniezione indiretta.
Più terra terra di così!

Troppo terra-terra, qualcosa si più tecnico?

Concordo....se non tecnico (che magari non ho le basi per capirlo) almeno più argomentato?

 

[involt]

Quindi, sintetizzando al massimo, è un problema di forma del getto di carburante? Visto che I sistemi ad alta pressione producono tutti lo stesso getto avremo più o meno gli stessi inquinanti.

No, non esattamente. o almeno non solo. Eì amche un problema di tecnologia.

Vi sono delle caratteristiche, nellìiniezione diretta, che sono intrinsecamente connesse al tipo di tecnologia e che presentano dei risvolti positivi. Sono l'alta pressione (che sulla generazione del particolato ha effetti positivi da un lato e negativi dall'altro), e la temperatura ridotta.

La geometria e soprattutto le dimensioni del getto possono venire variate riducendo il diametro degli ugelli dell'iniettore ed aumentandone il numero; questa possibilità dipende dal progresso tecnologico nel campo. Inoltre, per quel che riguarda i motori a benzina, un filtro antiparticolato pare si sia mostrato estremamente efficace nel ridurlo.

Altri fattori che possono contribuire a migliorare le emissioni, ma non quella dei NOx, sono legati alle altre geometrie, ad esempio quella della camera di combustione, del cielo del pistone, dell'innesco, etc.

Tieni presente che lo studio di questi fenomeni non può essere analitico; lo strumento preminente è la CFD (Computational Fluid Dynamics) i cui risultati in questi termini vanno poi verificati nella pratica

 

[Bombazza95]

Quindi, sintetizzando al massimo, è un problema di forma del getto di carburante? Visto che I sistemi ad alta pressione producono tutti lo stesso getto avremo più o meno gli stessi inquinanti.

No, non esattamente. o almeno non solo. Eì amche un problema di tecnologia.

Vi sono delle caratteristiche, nellìiniezione diretta, che sono intrinsecamente connesse al tipo di tecnologia e che presentano dei risvolti positivi. Sono l'alta pressione (che sulla generazione del particolato ha effetti positivi da un lato e negativi dall'altro), e la temperatura ridotta.

La geometria e soprattutto le dimensioni del getto possono venire variate riducendo il diametro degli ugelli dell'iniettore ed aumentandone il numero; questa possibilità dipende dal progresso tecnologico nel campo. Inoltre, per quel che riguarda i motori a benzina, un filtro antiparticolato pare si sia mostrato estremamente efficace nel ridurlo.

Altri fattori che possono contribuire a migliorare le emissioni, ma non quella dei NOx, sono legati alle altre geometrie, ad esempio quella della camera di combustione, del cielo del pistone, dell'innesco, etc.

Tieni presente che lo studio di questi fenomeni non può essere analitico; lo strumento preminente è la CFD (Computational Fluid Dynamics) i cui risultati in questi termini vanno poi verificati nella pratica

Grazie mille ...quindi alla fine è riduttivo parlare di iniezione diretta come causa unica, ci sono vari fattori da considerare ma forse il tipo di iniezione è quello più facilmente variabile.

Stabilito questo, in linea teorica è possibile che iniettando il gpl allo stato liquido tramite sistema ad alta pressione questo produca particolato? (Gli NOx penso dipendano dal tipo di motore e non di carburante invece)

 

[involt]

Si certo, vi sono diverse variabili, e probabilmente (ma è solo un'opinione personale) l'incremento del particolato con l'iniezione diretto è un fenomeno giunto inaspettato. E' chiaro che se ne saranno accorti, ma, (complice una sorta di vuoto nella normativa Euro 5 - cito a memoria ed ho un ricordo più o meno vago) avranno ben pensato di fregarsene

Il GPL è composto principalmente da butano, con altri idrocarburi gassosi a basso peso molecolare, per cui, escludendo le impurità, in teoria non formerebbe particolato.

Per quanto riguarda i NOx, questi in parte si formano per ossidazione dell'azoto atmosferico, per cui sono ineliminabili. Quanto grande sia proprorzionalmente questa parte dipende dal tipo di carburante e dalle temperature. Questo è essenzialmente il motivo per cui mantenendo una carburazione magra (come nell'iniezione diretta di benzina) si è avuto un'incremento delle emissioni di NOx. Carburazione magra vuol dire che fai entrare più aria, e questo vuol dire maggiore rendimento perchè hai fatto entrare pià ossigeno. Ma hai anche fatto entrare più azoto (che è il gas di cui l'aria è prevalentemente composta); e più ossigeno significa anche temperature di combustione maggiori. Il risultato è un incremento dei NOx

 

[Bombazza95]

Si certo, vi sono diverse variabili, e probabilmente (ma è solo un'opinione personale) l'incremento del particolato con l'iniezione diretto è un fenomeno giunto inaspettato. E' chiaro che se ne saranno accorti, ma, (complice una sorta di vuoto nella normativa Euro 5 - cito a memoria ed ho un ricordo più o meno vago) avranno ben pensato di fregarsene

Il GPL è composto principalmente da butano, con altri idrocarburi gassosi a basso peso molecolare, per cui, escludendo le impurità, in teoria non formerebbe particolato.

Per quanto riguarda i NOx, questi in parte si formano per ossidazione dell'azoto atmosferico, per cui sono ineliminabili. Quanto grande sia proprorzionalmente questa parte dipende dal tipo di carburante e dalle temperature. Questo è essenzialmente il motivo per cui mantenendo una carburazione magra (come nell'iniezione diretta di benzina) si è avuto un'incremento delle emissioni di NOx. Carburazione magra vuol dire che fai entrare più aria, e questo vuol dire maggiore rendimento perchè hai fatto entrare pià ossigeno. Ma hai anche fatto entrare più azoto (che è il gas di cui l'aria è prevalentemente composta); e più ossigeno significa anche temperature di combustione maggiori. Il risultato è un incremento dei NOx

Grazie milleqdei chiarimenti....una curiosità: sei ingegnere/studente di ingegneria? Dai sempre risposte molto tecniche (ma sempre chiare )

 

[involt]

Grazie milleqdei chiarimenti....

Figurati, è un piacere. I forum servono proprio per scambiarsi idee e cognizioni

una curiosità: sei ingegnere/studente di ingegneria? Dai sempre risposte molto tecniche (ma sempre chiare )

No, di lavoro faccio tutt'altro, anche se sempre in ambito (pseudo)tecnico-scientifico; ed ho avuto a che fare, per motivi professionali, con la meccanica dei fluidi.

Sono un appassionato. L'equivalente di quello che nell'informatica "casalinga" viede definito "utente avanzato"

EDIT: rileggendomi, mi sono accorto di avere scritto un'inesattezza (anche se non so come mi può essere venuta fuori). Il GPL è prevalentemente propano, non butano

 

[contestatore48]

Per l'esattezza (e per la legge) il GPL è una miscela di propano ( C3H8 ) e butano ( C4H10 ), in qualsiasi proporzione. Sono ammesse anche tracce di pentano ed altri idrocarburi saturi. Comunque per il particolato i vari nemici dell'auto (che spero vadano sempre a piedi) hanno idea di quanto ne produce una comunissima stufa a legna?

 

[Bombazza95]

Grazie mille a tutti delle precisazioni.

Effettivamente le stufe sono un bel problema, se ne è parlato anche nel thread sui blocchi del traffico in Lombardia.