Motore ad iniezione d'acqua

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Aereo KC-135, dove all'inizio dell'iniezione di acqua il fumo generato è ben visibile

L’iniezione d'acqua in un motore è un metodo di tuning consistente nell'iniettare acqua come inerte allo stato nebulizzato nel condotto di aspirazione dei motori a combustione interna. Può quindi essere considerata una via di mezzo tra motore a combustione interna e motore a vapore.

Storia[modifica | modifica sorgente]

Il primo ad avere l'idea di iniettare acqua nel motore a combustione interna fu Pierre Hugon nel 1865 sul suo motore a gas. Egli si accorse come ciò ne eliminasse i difetti di accensione e mantenimento costante del moto. Sperimentò poi il sistema anche su motori ad olio leggero e ad olio pesante, riscontrando i medesimi miglioramenti oltre ad una maggior pulizia da depositi catramosi. Notò anche un'evidente diminuzione dell'usura nei componenti meccanici.

Questa tecnologia fu però poi ignorata per molto tempo.

Gli unici motori prodotti in serie ad utilizzare questo sistema furono motori per aerei a elica della seconda guerra mondiale tra cui:

Mentre per il trasporto su gomma ci furono poche altre produzioni di motori con questo sistema di serie, tra cui le Escort Cosworth 4wd[1]

Teoria[modifica | modifica sorgente]

Nei motori a combustione interna è il calore prodotto dalla combustione del carburante, che fa dilatare i gas all' interno del motore, a creare potenza. Purtroppo molto calore, e quindi potenza, va perso con i gas di scarico.

Pratica e risultati[modifica | modifica sorgente]

In un motore ad iniezione d'acqua i gas escono a una temperatura notevolmente inferiore, essendo essa stata sottratta dall'acqua per evaporare, difatti l'acqua è un composto che evaporando aumenta notevolmente di volume e questo ne fa il mezzo ideale per creare in camera di combustione una pressione più elevata a parità di volume di gas in ingresso, e quindi ne aumenta la potenza e diminuisce i consumi (a parità di km percorsi, in quanto impegna spazio ai gas in entrata, la cui riduzione dei consumi è quindi proporzionale). Tale qualità, la maggior pressione, unitamente al migliorato raffreddamento dei gas entranti, ne fanno un metodo ancor più giustificato nei motori dotati di turbocompressore.

Essendo l'acqua un liquido incomprimibile, provoca di per sé un aumento di rapporto di compressione. Inoltre assorbendo il calore prodotto dalla combustione permette una migliore efficienza del motore e ne allunga la vita diminuendo l'usura e allungando la durata dell'olio motore e delle candele. Grazie alle minori temperature gli ossidi di azoto risultano notevolmente abbattuti.

Impianto[modifica | modifica sorgente]

Esistono in commercio diversi sistemi tutti molto costosi, ragion per cui è uso degli appassionati impiantare artigianalmente i sistemi creati da sé. Ciò è facilitato in quanto la regolazione della quantità è automatica, ovvero una volta trovata la proporzione ideale questa è indipendente dal regime del motore in quanto a bassi giri può utilizzare più acqua mentre ad alti giri deve utilizzare meno acqua (inteso per ogni giro), questo è ottenuto semplicemente con una quantità di acqua erogata costante. L'acqua è immessa immediatamente dopo la valvola a farfalla (a valle) tramite un nebulizzatore tipo aerosol.

Nelle macchine dotate di tale elaborazione è usuale ridurre il flusso al circuito di raffreddamento, la funzione refrigerante del radiatore è pressoché superflua, e se il radiatore è sprovvisto di valvola termostatica (che lo escluda quando la temperatura del fluido scende eccessivamente) è addirittura deleterio in quanto rischia di sottrarre eccessivo calore utile al motore.

Utilizzando questo sistema è possibile montare turbocompressori molto più spinti. Alcuni, solo con lo scopo di aumentare la potenza a parità di cilindrata in auto da corsa, utilizzano una miscela di acqua e metanolo. Negli Stati uniti questo metodo è noto come "anti-detonant injection", o ADI. D'inverno è comunque utile aggiungerne un po' come antigelo.

Un'elaborazione molto più estrema consiste nel sostituire i pistoni normali con pistoni a testa bombata (definiti anche rialzati o a tetto), in modo da aumentare il rapporto di compressione allo scopo di aumentare la potenza specifica, operazione possibile in quanto grazie alle temperature di lavoro più basse e all'assenza di depositi carboniosi è praticamente eliminato il pericolo di detonazione.

Difetti[modifica | modifica sorgente]

Questa soluzione ha come difetti:

  • Maggiore fumosità: un mezzo dotato di questo sistema emette, in modo vistoso, molto fumo bianco allo scarico soprattutto all'avvio, anche se è meno inquinante e consistente solo nella maggiore quantità di vapore acqueo.
  • Necessità di acqua distillata: non è possibile utilizzare acqua normale, perché contiene sali
  • Inefficacia degli attuali sistemi catalizzanti: la marmitta catalitica, la quale necessita di alte temperature per svolgere il suo scopo, rimane sempre a temperature eccessivamente basse.
    Tuttavia in un'auto dotata di iniezione ad acqua, il motore produce una esigua quantità di gas inquinanti, inferiore ad un'auto normale con marmitta catalitica nuova in perfetta efficienza, soprattutto per gli ossidi di azoto, che sono quasi azzerati.
  • Difficoltà di applicazione su veicoli datati: nelle auto più vecchie un problema consisteva nella regolazione dell'anticipo e della carburazione; oggi questi problemi non esistono più in quanto tutto è regolato dall'ECU tramite la sonda lambda dal debimetro e altri sensori.

Gasolio bianco[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Gasolio#Accorgimenti.

Una tecnologia simile è utilizzata nei motori Diesel miscelando (grazie ad un solvente) gasolio e acqua. Il processo di miscelazione è applicabile grazie ad una maggiore affinità del gasolio verso l'acqua. Ciò non è praticabile nei motori a benzina dato che la idrofobia della benzina è troppo elevata, e quindi la miscelazione non è stabile, (acqua e benzina non restano in soluzione, ma si separano).

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ rscosworth.it: Produzioni

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

  • (EN) Kroes, M and Wild, T: "Aircraft Powerplants" 7th edition, Glencoe, 1995

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]