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Autore Messaggio
okmeta
Ambasciatore del metano


Registrato: 28 May 2012
Messaggi: 1071
Località: Brescia
MessaggioInviato: Ven 12 Gen 2018, 17:31 Rispondi citandoTorna in cima

@maxstilo
Ho letto i tuoi riferimenti, le informazioni non sono ovviamente dettagliate. Il punto è come evitare la detonazione con rapporti di compressione che non sono 13:1 (penso il massimo su auto di serie a parte Mazda, o no?) ma più alti. Si parla di carica omogenea. Si parlava di carica stratificata per l'iniezione diretta, si parlava di "lean burn" (ma c'era la necessità di rapporto stechiometrico per la sonda lambda). Quindi non è qualcosa che non sia stato affrontato. Non so quale siano le novità che permettano alti rapporti di compressione (più che di espansione).
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maxstilo
Metanista di lungo corso


Registrato: 22 May 2014
Messaggi: 573
Località: Chioggia-Udine
MessaggioInviato: Ven 12 Gen 2018, 18:52 Rispondi citandoTorna in cima

Poco carburante, ma ben bruciato

Per i motori di serie invece le strade maestre sono due. La prima è aumentare il rapporto di compressione e la pressione all’interno della camera di scoppio per sfruttare al meglio l’energia contenuta nel carburante. Nel caso di Mazda si vocifera di un rapporto di compressione di 18:1, ma si può arrivare teoricamente a 25:1 con pressioni all’interno della camera di 200 bar, pari a quelle dei migliori diesel. La seconda è diminuire la quantità di carburante e aumentare quella di aria rendendo la carica più magra possibile, passando dalle proporzioni stechiometriche 14,7:1 fino a 100:1. Nel primo caso il problema è controllare l’istante della combustione evitando il battito in testa e l’autocombustione, nel secondo c’è l’innalzamento delle temperature che provoca la produzione di ossidi di azoto e di particolato. Occorre dunque “stratificare” la carica (più grassa al centro e più magra verso le pareti) e addolcirne l’accensione. Sui diesel si riesce a fare con le iniezioni multiple e l’abbondanza di aria attraverso il turbo ed è probabile che anche sui nuovi HCCI si segua questa strada.
Convergenza già in atto

Non a caso, Mazda ha già fatto sapere che i nuovi motori SKYACTIV-X saranno sovralimentati. Non è stato detto se avranno o no l’iniezione diretta, ma appare praticamente inevitabile affinché i tempi e i dosaggi del carburante siano perfetti e possano cambiare istantaneamente quando c’è il passaggio dal funzionamento ad autoaccensione con carica magra (regime e carico bassi) a quello con carica stechiometrica e con l’intervento della candela (carico e regimi più elevati). La cosa interessante è che Mazda da tempo ha intrapreso la convergenza tra motore a benzina e a gasolio allineando il rapporto di compressione di 14:1 per entrambi, per motivi opposti. Basta vedere la forma dei pistoni degli attuali SKYACTIV-G, con un profondo incavo al centro, per vedere già un embrione di precamera. Per i motori a ciclo Otto l’aumento del rapporto di compressione aumenta l’efficienza, per quelli a ciclo Diesel la diminuzione del rapporto di compressione limita la produzione di inquinanti, come ossidi di azoto e particolato, attenua la ruvidità di funzionamento e permette un arco di utilizzo più ampio, soprattutto ai regimi più alti.


https://www.youtube.com/watch?v=3WjG35pzcdg
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okmeta
Ambasciatore del metano


Registrato: 28 May 2012
Messaggi: 1071
Località: Brescia
MessaggioInviato: Sab 13 Gen 2018, 14:15 Rispondi citandoTorna in cima

Cerco di capire: "Poco carburante, ma ben bruciato" per che cosa? Per avere un rapporto di compressione alto?
"le strade maestre sono due": per aumentare l'efficienza?
D'accordo ovviamente sull'aumentare il rapporto di compressione. Usando come dici un rapporto di compressione 25:1 si arriva ad una pressione teorica prima dello scoppio di 65bar, usando un coefficiente di dilatazione adiabatica per il metano di 1,3 (accettabile sia per i dati in letteratura che per un gas poliatomico a temperature elevate). Questo nell'ipotesi (chiaramente falsa) di trasformazioni tra stati di equilibrio. Dopo lo scoppio mi aspetto però pressioni maggiori di 200bar, anche se non essendo uno stato di equilibrio, le pressioni variano da punto a punto (e da istante ad istante).
"La seconda è diminuire la quantità di carburante e aumentare quella di aria rendendo la carica più magra possibile, passando dalle proporzioni stechiometriche 14,7:1 fino a 100:1.": mi aspetto che la combustione diventi più difficile all'aumentare della percentuale di aria, e per cui effettivamente diminuisca la probabilità di autocombustione (ma sembrerebbe rendere necessaria la candela proprio quando non si vuole usarla, dove si vuole avere compressione maggiore? E viceversa sembrerebbe rendere più probabile l'autocombustione proprio quando non si vorrebbe averla, a miscela ricca? Ci sto pensando solo ora, ma se è vero quello che scrivo, servirebbe un grosso controllo dell'infiammabilità della miscela in condizioni molto diiverse tra loro). Però anche con una bassa percentuale di detonazione (con pressioni anche 20 volte maggiori), pressioni così alte pssono provoocare gravi danni al motore.
"Occorre dunque “stratificare” la carica (più grassa al centro e più magra verso le pareti) e addolcirne l’accensione": non tanto facile a 6000rpm si tratta di distrbuire la carica con una distribuzione spaziale non omogena voluta in un tempo dell'ordine del millesimo di secondo. E questo che deve avvenire situazione per situazione in modo ottimale a diverse velocità dell'aria in ingresso, a diverse pressioni del condotto di immissione, a diverse temperature dei gas ed a diverse temperature delle pareti (quindi con stratificazioni variabili a seconda della situazione).
La fasatura variabile delle valvole mi sembra il minimo per assicurare un minimo di gradi libertà, deo poter variare il rapporto di cmpressione tenendo aperte più o meno al lungo le valvole di aspirazione, ma forse ancor meglio il sistema multiair: devo infatti gestire il rapporto di compressione ma anche la quantità di miscela e la pressione in ingresso.
Inoltre se si ha un turbo il rapporto di compressione geometrico non è più 25:1. La pressione all'inizio della compressione è bassa se non funziona il turbo, ed aumenta (e così la pressioen finale al termine della compressione) se entra in azione la turbina (penso a geometria variabile, cosa per ora rara nel motore a benzina). Non facile gestire le pressione e tutto il resto con il fuunzionamento di una turbina.

Non è stato detto se avranno o no l’iniezione diretta, ma appare praticamente inevitabile ... d'accordo, ma anncora più difficile che per il diesel perchè le pressioni di vaporizzazione del carburante saranno minori rispetto ai 2500bar del diesel e perchè il ciclo Otto va anche a giri più elevatiì ed il tempo è minore.
"funzionamento ad autoaccensione con carica magra (regime e carico bassi) a quello con carica stechiometrica e con l’intervento della candela (carico e regimi più elevati)": certo, ma sperando che non ci sia l'autoaccensione antipata.

Probabilmente ci sono parecchi errori nelle mie supposizioni, ringrazio chi me li indica.

C'è un errore di caricamento nel video e non riesco a vederlo.
https://www.youtube.com/watch?v=3WjG35pzcdg[/quote]
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maxstilo
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MessaggioInviato: Dom 14 Gen 2018, 15:20 Rispondi citandoTorna in cima

"Poco carburante e ben bruciato": sì per avere maggior rapporto di compressione e quindi maggior rendimento.
Per quanto riguarda la pressione raggiunta nella camera di combustione ho trovato questa spiegazione:
In un motore Otto o Diesel, a partire dall’istante zero (scintilla o iniezione) si forma un’onda di propagazione della fiamma: ciò significa che, istante per istante, solo una frazione ridotta del carburante viene bruciata. In un motore HCCI, viceversa, le condizioni di auto-accensione si verificano simultaneamente in (quasi) tutta la carica, il che determina un rilascio del calore molto breve e intenso. Ciò si riflette in picchi di pressione altrettanto brevi e intensi, al punto che si rende necessario irrobustire il motore, rendendone anche più pesanti gli organi.

I motori HCCI vengono studiati da diversi anni, per i problemi che si incontrano nelle variazioni di regime, si pensava ad un uso stazionario, quindi come "gruppo elettrogeno" per il sistema ibrido di Toyota (il loro studio si chiamava Toyota-soken). Il motore dello scooter honda pantheon 2t con sistema ARC ( combustione a radicali attivati) è un precursore di tutti gli altri studi delle varie case automobilistiche e università.
Quando si parla della variazione del rapporto stechiometrico per "trasformare" il motore a ciclo otto (ovvero a volume costante) in un diesel (ovvero a pressione costante), ho trovato questa risposta:
La vera differenza tra un motore HCCI e uno Otto o Diesel è che manca un preciso punto di innesco, il cosiddetto “istante zero”. Non essendoci né scintilla né iniezione del carburante ad un dato istante, un HCCI funziona perché la miscela raggiunge le condizioni di autoaccensione, ovvero una combinazione di pressione e temperatura ben determinata. Queste condizioni non sono particolarmente facili da raggiungere: la temperatura della carica dev’essere più alta che in un Otto standard: circa 1050-1100 K (8-900 °C) se si impiega benzina. Sono temperature che ordinariamente è difficile raggiungere prima che si inneschi la combustione per ottenere queste condizioni di partenza: di conseguenza, è praticamente obbligatorio riscaldare l’aria aspirata, oppure reintrodurre nella camera parte dei gas di scarico attraverso qualche forma di ricircolo o (EGR esterno o interno).
Sulle valvole a fasatura variabile hai ragione:
Per intervenire sul rapporto di compressione si può variare l’altezza della testa in qualche modo, oppure chiudere le valvole molto tardi; in entrambi i casi il lavoro da compiere è elevato, e dati i tempi ridotti anche le potenze assorbite sono rilevanti. La variazione della temperatura dei gas freschi in tempo reale è meno complessa, ma comunque costosa da implementare. L’EGR può fornire gas praticamente inerti a temperatura molto alta, ma anche relativamente bassa se li si raffredda durante la parte esterna del percorso di ricircolo. Esso fornisce quindi due effetti interessanti: la diluizione della miscela di combustibile e comburente, che rallenta la velocità di reazione, e l’assorbimento di parte del calore, che regola il tasso di rilascio di energia. L’immissione di gas caldi, viceversa, permette di anticipare il punto di auto-accensione aumentando la temperatura in camera. Questo è il motivo per cui, tra le soluzioni tecniche descritte, l’EGR appare la più promettente e più seguita dai progettisti. Il modo più intelligente di implementarlo sarà probabilmente la fasatura (tempistica a alzata valvole) variabile in continuo, che consente di controllare anche il rapporto di compressione. È una tecnologia complessa e costosa, e in campo industriale chi riuscirà a realizzarla nel migliore dei modi avrà un vantaggio determinante sui concorrenti (in pole-position c’è il sistema UniAir / MultiAir di Fiat).
Il link del video funziona sia sul tablet che dal computer del mio ufficio.
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okmeta
Ambasciatore del metano


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MessaggioInviato: Dom 14 Gen 2018, 18:07 Rispondi citandoTorna in cima

Grazie, sempre informazioni molto interessanti.
"picchi di pressione altrettanto brevi e intensi, al punto che si rende necessario irrobustire il motore, rendendone anche più pesanti gli organi. i problemi che si incontrano nelle variazioni di regime, si pensava ad un uso stazionario":
se a queste pressioni, più alte già prima dello scoppio per il più alto rapporto di compresione, ancora più alte per i picchi di cui tu scrivi, ed infine per una statisticamente non zero percentuale di autocombustioni in anticipo, il motore (e le valvole!) sarebbe soggetto a pressioni (e temperature anche) veramente critiche. E potrebbe un tale motore (necessariamente molto più robusto) andare a alti gir ed essere pure affidabile anche nell'uso dell'automobilista inespertoi?
"i problemi che si incontrano nelle variazioni di regime, si pensava ad un uso stazionario":
questo mi sembra uno tei problemi maggiori, al punto che (tenuto conto anche dell'osservazione precedente) vedrei meglio il motore lavorare a giri costanti in condizioni stazionarie per ricaicare le batterie e fornnire energia a motori elettrici (con tutte i parelleli-serie o vie di mezzo di cui Toyota ha una certa esperienza). Questo giustificherebbe il matrimonio Toyota-Mazda.
"Il motore dello scooter honda pantheon 2t con sistema ARC ( combustione a radicali attivati)": pure interessante.
"manca un preciso punto di innesco, il cosiddetto “istante zero”. ...raggiunge le condizioni di autoaccensione, ovvero una combinazione di pressione e temperatura ben determinata. Queste condizioni non sono particolarmente facili da raggiungere.":
Ho qualche dubbiio sul fattto che in una miscela non in stato di equilibrio, soggetta ad una fluidodinamica molto complicata (e variabile in base a temperature e pressioni, anche quelle fornite alll'nidetro dalle ruote, dall'albero, ...) la combinazione di pressione e temperatura sia ben determinata (e gestibile).
Alla fine mi sembra già un buon risultato il rapporto 14:1 della Mazda di serie. Un ulteriore aumento di questo rapporto, dovuto ad un miglioramento tecnico e all'accettazione di un cattivo funzionamento a benzina per un motore monovalente, darebbe già rendimenti molto interessanti per un motore a metano, soprattutto su un multiair a metano di serie. Chissà che come capitato molte altre volte, la tecnologia Fiat diventi di uso comune.
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maxstilo
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MessaggioInviato: Dom 14 Gen 2018, 21:08 Rispondi citandoTorna in cima

Quello che viene scoperto, poi grazie alla tecnologia diventa realtà. Il sistema common rail ha il suo inizio con fiat nel 1988 e poi nel 1997 è uscita la prima alfa romeo con questo nuovo sistema. I tecnici Toyota negli anni '70 hanno scoperto che il comportamento di combustione stabile era caratterizzato da un bagliore blu generato dalla fluorescenza dei radicali liberi. Che poi era la divisione Nippon Soken che in pratica è la stessa della proprietà del gruppo denso (candele), nel 2011 hanno presentato il progetto di eliminare le candele in sostituzione di un fascio di laser per avere un fronte di fiamma su una superficie più estesa, combustione più pulita e quindi minor inquinamento, durata infinita e addio alla sostituzione delle candele.
Anche quando parliamo di rendere più robusto il motore per le maggiori sollecitazioni, dobbiamo pensare che i materiali sono cambiati tantissimo e ora si usa lo sputtering, in pratica la polverizzazione catodica dei materiali, quindi si riescono a produrre motori in grado di sopportare sollecitazioni meccaniche altissime ma contenendo il loro peso, fino a qualche anno fa era impensabile. Anche i vari telai e organi delle auto seguono il percorso maggior robustezza e minor peso, grazie alle tecnologie attuali.
Per quanto riguarda il multiair non credo che accadrà come in passato la stessa cosa del common rail, in quanto altre case hanno fatto cose simili, tipo Bmw con il valvetronic, il variocam plus di Porsche, Vtec di Honda e VVT di Toyota. Ma tutti questi sistemi sono già superati visto che le case automobilistiche puntano a sistemi camless in cui le valvole di muovono sotto le forze di un campo magnetico generato da solenoidi controllati da una ECU, però attualmente nel caso di avaria dei solenoidi le valvole impattano contro il cielo del pistone. La tecnologia si evolve sempre di più e si superano sempre nuove barriere.
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maxstilo
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MessaggioInviato: Sab 24 Mar 2018, 20:14 Rispondi citandoTorna in cima

Questo articolo è pari pari quello che affermavo a pagina 175:
http://www.repubblica.it/motori/sezioni/prodotto/2018/03/22/news/volkswagen_benzina_batte_diesel-191953362/
E parla pure della possibilità di una futura alimentazione a metano.
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avgas
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MessaggioInviato: Sab 24 Mar 2018, 22:11 Rispondi citandoTorna in cima

D'altronde, con tutti gli investimenti fatti nel ciclo diesel possiamo dire che in confronto il benzina e ancora poco più che un neonato in fatto di tecnologia... sicuramente arriveremo a consumi ancora minori in virtù di migliori ottimizzazioni. Speriamo che il metano arrivi quanto prima (e a quel punto sarò curioso di sapere il consumo su strada)!

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MessaggioInviato: Ven 18 Mag 2018, 10:15 Rispondi citandoTorna in cima

Gasolio alle stelle, metano stabile: la forbice di convenienza si allarga...

http://www.repubblica.it/economia/2018/05/18/news/benzina_e_gasolio_un_weekend_col_pieno_a_quota_100_euro-196695319/?ref=RHPPLF-BH-I0-C4-P7-S1.4-T1

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MessaggioInviato: Ven 18 Mag 2018, 10:22 Rispondi citandoTorna in cima

Ne so qualcosa...
alla Superb con piede di fata faccio 1200km con un pieno, e l'ultimo mi è costato 94€
con la passat (con 30cv in +) senza attenzioni i 1200km li avrei fatti con 3 pieni da 20-22€
vero che poi i 94€ me li scarico tutti e alla fine la spesa è equivalente...ma avrei preferito di gran lunga avere l'autocarro a metano!

Aspetto sempre una Superb plugin hybrid col nuovo 1.5 TGI e 13kWh di accumulo e 100 litri di bombole omologata N1 Ghigno

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EX Dedra 1.6 '89 bombolone 90lt
EX Marea SW 2.0 '97 HLX 20V bombolone 90lt
EX mitica Audi A6 Avabt 1.8T 7*20lt
EX Passat 1.4 TSI EcoFuel DSG7
ORA Skoda Superb SW 1.6 TDI N1 full full....ma tornerò presto al metano!
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