POLITECNICO DI TORINO Tesi di laurea Applicazione dell’iniezione diretta di benzina in un motore a 2 tempi di tipo innovativo Relatori Prof.Ing. Patrizio NUCCIO Prof.Ing. Mario Rocco MARZANO Candidato Valerio AMADIO

Obiettivi della tesi Applicazione dell’apparato di iniezione elettronica diretta della benzina Allestimento del banco di prova e installazione del motore Verifica del corretto funzionamento del motore e degli apparati connessi

Perché innovativo? Compressore roots esterno, regolabile, come pompa di lavaggio Lavaggio unidirezionale ascendente 4 valvole comandate per lo scarico Sistema di lubrificazione forzata

Perché iniezione diretta? PRO CONTRO Assenza di perdite di benzina allo scarico Elevata precisione della quantità e dell’istante di iniezione Possibilità di stratificazione della carica Contenimento emissioni inquinanti Complicazione costruttiva Costo Necessità di iniettare in tempi molto brevi Fase di lavaggio effettuata con sola aria

Schema del sistema di iniezione sfiato dell’aria rilevazione dei consumi pompa di alta pressione manometro filtro iniettore pompa di bassa pressione regolatore di pressione serbatoio scambiatore

Componenti del sistema di iniezione sfiato dell’aria manometro pompa di alta pressione sensore di pressione valvola di regolazione filtro serbatoio scambiatore

Componenti del sistema di iniezione encoder regolazione della pressione burette principio di funzionamento del segnale di marker

Iniettore Siemens Automotive 3527 utilizza un solenoide nonostante i 100 bar di pressione massima della benzina

Fissaggio iniettore particolari del sistema di fissaggio sezione trasversale della testata sezione longitudinale della testata porta-iniettore ed iniettore assemblati

Configurazione del banco di prova motore centraline elettroniche pannello componenti linea benzina pulpito burette misura consumi bilancia freno

Logica di controllo dell’iniezione ritardo di iniezione segnale di marker segnale di comando dell’iniettore durata dell’iniezione nota: questo sistema opera con dati espressi in termini di tempo e non in gradi di rotazione dell’albero motore

Momento in cui iniettare iniezione a scarico chiuso dopo 220° DPMS calcolo di prima approssimazione della quantità da iniettare tempo di apertura dell’iniettore necessario si ritarda al massimo l’iniezione si cerca di limitare l’influenza della variazione di velocità di rotazione valori di ritardo contenuti segnale di marker a circa 250° DPMS e ritardo di iniezione quasi nullo

Segnali visualizzati sull’oscilloscopio funzionamento regolare pick-up marker accensione iniezione

Segnali in funzione dei gradi di rotazione nota la velocità di rotazione del motore si ricavano i segnali in funzione dei gradi di rotazione

Parametri di intervento per regolare il funzionamento del motore anticipo di accensione ritardo di iniezione durata dell’iniezione velocità di rotazione del compressore roots apertura della valvola a farfalla

primo test sugli inquinanti Emissioni inquinanti primo test sugli inquinanti GAS VALORE CO 2,6-2,7% CO2 6,3-6,4% HC 790-820 ppm O2 6,4-6,6%

Confronto con motore Benelli 1FB 1226 Prototipo in esame Benelli GII Benelli GDI velocità di rotazione 800 giri/min 1500 giri/min potenza erogata 0,64 kW 0,81 kW 1,18 kW consumo specifico 975,647 g/(kWh) 861,592 g/(kWh) 619,091 g/(kWh) CO 2,6-2,7% 1,1% HC 790-820 ppm 3820 ppm 626 ppm O2 6,4-6,6% 7,3%

Principali criticità riscontrate Problemi di isolamento dei segnali da disturbi elettromagnetici (es. candela) Difetti di tenuta nel sistema di lubrificazione Trafilamenti dal circuito di refrigerazione

Sviluppi futuri Eliminazione dei disturbi nei segnali accensione Eliminazione dei disturbi nei segnali iniezione sistema di regolazione della velocità Gestione del compressore roots utilizzo della valvola di by-pass in termini di gradi e non di tempi Centralina elettronica di controllo dell’iniezione asservimento di fase e durata al regime di rotazione del motore

Conclusioni Installazione completa del sistema di iniezione e di accensione Completamento del banco di prova Prove preliminari di messa a punto Primi risultati in termini di prestazioni, consumi ed emissioni

Impianto di alimentazione lobi per rotore 2 cilindrata di una camera 282,5 cm3 cilindrata totale 1130 cm3 rapporto di compressione 1,3 coefficiente di lavaggio 1,4 velocità nominale motore elettrico 1420 giri/min

Pompa di alta pressione ingresso del fluido radiale e mandata assiale cilindrata unitaria 0,360 cm3/giro rendimento volumetrico 0,95 a 69 bar massima temperatura di esercizio 120 °C filtraggio <5 mm potenza assorbita 175 W a 2500 giri/min peso 2,25 kg

Cono di iniezione e quantità iniettata cono cavo con apertura di circa 72° minimo tempo di apertura per avere l’iniezione: 1,75 ms

Trasformazione a monocilindrico del motore 4 cilindri Lancia motore di partenza: Lancia Thema, 4 tempi, 4 cilindri in linea, 16 valvole, 1995 cm3 si è utilizzato un solo cilindro, avendo aumentato l’alesaggio di 2 mm la cilindrata è passata da 498,76 cm3 a 522,79 cm3

Trasformazione a monocilindrico del motore 4 cilindri Lancia condotti di lavaggio praticati nel cilindro

Trasformazione a monocilindrico del motore 4 cilindri Lancia 4 valvole comandate, due alberi a camme

Trasformazione a monocilindrico del motore 4 cilindri Lancia diagramma distribuzione possibilità di prolungare la fase di scarico sfruttando la presenza di due alberi a camme rischio di interferenza tra le coppie di valvole

Trasformazione a monocilindrico del motore 4 cilindri Lancia eliminazione dei due contralberi di equilibramento realizzazione dei raccordi per il refrigerante