Motore multifuel

Multifuel è qualsiasi tipo di motore, caldaia, riscaldatore o altro dispositivo di combustione del carburante progettato per bruciare più tipi di combustibili nel suo funzionamento. Un’applicazione comune della tecnologia multifuel è nei contesti militari, dove il combustibile diesel o a turbina a gas normalmente utilizzato potrebbe non essere disponibile durante le operazioni di combattimento per veicoli o unità di riscaldamento. I motori e le caldaie multifuel hanno una lunga storia, ma la crescente necessità di stabilire fonti di carburante diverse dal petrolio per il trasporto, il riscaldamento e altri usi ha portato a un maggiore sviluppo della tecnologia multifuel anche per uso non militare, portando a molti combustibili flessibili design di veicoli negli ultimi decenni.

Un motore multifuel è costruito in modo tale che il suo rapporto di compressione consenta di sprigionare il carburante a più ottani dei vari combustibili alternativi accettati. Un rinforzo del motore è necessario per soddisfare queste esigenze più elevate. A volte i motori multifuel dispongono di impostazioni degli interruttori impostate manualmente per prelevare diversi ottani o tipi di carburante.

Storia
Già nel 1903, l’ingegnere tedesco Joseph Vollmer presentò il primo camion della NAG, la divisione automobilistica di AEG, che era alimentata da un motore multi-fuel. Il motore a benzina con 50 CV funzionava con accensione a magnete e un carburatore, che è stato progettato sia per benzina che per alcool.

Poiché i carburanti specializzati erano difficili da ottenere nei primi giorni della storia dell’automobile, un numero relativamente elevato di produttori utilizzava motori multi-fuel. Con l’espansione della rete di stazioni di servizio, questi progetti hanno perso importanza. Oggi i motori multi-fuel sono particolarmente apprezzati nel settore militare, dove viene spesso ricercata la massima indipendenza possibile da specifici tipi di carburante.

Principio di funzionamento
Un motore di miscelazione funziona secondo il processo Otto, in cui la combustione viene avviata da un’accensione o una scintilla da una candela. La formazione della miscela combustibile avviene al di fuori della camera di combustione; in un carburatore o mediante iniezione di carburante nel collettore di aspirazione.

Una miscela di carburante e aria si forma all’esterno della camera di combustione. In condizioni normali, l’aria contiene l’80% di azoto (N 2) e il 20% di ossigeno (O 2). A causa dell’ossigeno presente, questa miscela è combustibile. La miscela viene aspirata nella camera di combustione da una pressione negativa generata durante la corsa di aspirazione. Dopo la corsa di ingresso segue la corsa di compressione: la miscela viene compressa. Dopo la compressione una scintilla porta la miscela in accensione. Ciò provoca un aumento di pressione che a sua volta provoca un aumento di volume. L’aumento del volume si traduce nel tratto di lavoro, in questa battaglia il lavoro viene svolto sull’ambiente, ad esempio su un veicolo o una pompa. Nella progettazione di un classico motore a miscela, viene ricercato un processo di Carnot.

Il termine motore di miscelazione è nato dalla necessità di fare una distinzione con il motore diesel. Con un motore diesel, il carburante viene miscelato solo con l’aria alla fine della compressione.

combustibili
Il carburante per un motore misto è di solito, ma non esclusivamente, la benzina. Di conseguenza, il motore a benzina usato in modo errato viene utilizzato come sinonimo di motore ottomano o miscela.

Gas naturale
Gasolio
E85 o Bio-etanolo
Cherosene
GPL
nitrometano
metanolo

Varianti del motore
I motori multicarburanti sono generalmente motori alternativi ad accensione automatica che funzionano secondo il principio del diesel. Inoltre, alcune versioni del motore hanno una accensione a scintilla, poiché non tutti i combustibili si accendono correttamente senza di essi. La varietà di carburanti come benzina, petrolio, cherosene, olio combustibile vegetale, etanolo, gas di legno o olio pesante porta a seconda delle loro proprietà, ad esempio il numero di cetano, il numero di ottano e la viscosità a diverse costruzioni (vedi anche motore a combustione interna e panoramica della tecnologia di iniezione).

Anche se i motori multi-fuel di solito funzionano secondo il principio del diesel, differiscono nella loro costruzione di motori diesel puri, progettati esclusivamente per il gasolio. Da un lato, devono essere fornite soluzioni tecniche per aumentare la temperatura della miscela in modo che tutti i combustibili utilizzati si accendano spontaneamente entro il ritardo di accensione consentito. Questo può essere fatto aumentando la compressione o preriscaldando l’aria di aspirazione. A sua volta, il preriscaldamento dell’aria aspirata può essere ottenuto ricaricando senza intercooler, ricircolo dei gas di scarico o riscaldamento elettrico nel condotto di aspirazione. Supporta anche una candela di accensione una candela di preriscaldo utilizzata nella camera di combustione.

D’altra parte, la pompa d’iniezione deve essere collegata al circuito dell’olio lubrificante, in quanto alcuni dei combustibili utilizzati non hanno alcun effetto lubrificante. Il motore Lohmann funziona senza iniettore e senza carburatore.

Quando si progettano tutti i sigilli, si dovrebbe anche notare che non sono attaccati dai diversi combustibili.

I motori multi-fuel conosciuti includono:

Motore centrale sferico
Motore Elsbett
Motore di Lohmann
Motore candelette (Lanz Bulldog)
motore a gas
Panoramica dei combustibili
Possono essere utilizzati sia combustibili fossili che rinnovabili:

GPL, noto anche come Autogas (GPL = gas di petrolio liquefatto / gas propano, anche gas a bassa pressione) noto
Gas naturale (metano = gas naturale compresso o GNL = gas naturale liquefatto)
Carburanti come benzina o alcoli
Oli leggeri come gasolio e biodiesel
oli pesanti
Polvere di carbone

Vantaggi e svantaggi
svantaggi
Lo svantaggio di un motore misto è la limitazione del rapporto di compressione massimo raggiungibile, a causa del rischio di bussare. Per quanto riguarda la benzina, il rapporto di compressione massimo (sicuro) è di circa 15: 1. Alcuni motociclisti sportivi contemporanei ad alte prestazioni hanno già un rapporto di compressione di 14: 1 in fabbrica, senza l’aggiunta di additivi speciali per spingere il limite di colpi o limite di detonazione anche oltre. I motori diesel raggiungono un’efficienza termica significativamente più elevata perché il rapporto di compressione può salire a 40: 1. Di conseguenza, un motore di miscela ha un consumo di carburante più elevato.

Un secondo svantaggio è che i combustibili sono altamente infiammabili e quindi evaporano già a basse temperature. A una temperatura esterna di 10 ° C, c’è già il rischio di esplosione in un motore a GPL. Il serbatoio del carburante di un motore misto è resistente.

Benefici
Un importante vantaggio del motore di miscelazione è la versione più leggera, che beneficia del prezzo di costo.

Il motore è utilizzato principalmente dall’esercito. Se la riserva di carburante ristagna, i veicoli possono ancora guidare perché potrebbero passare relativamente facilmente a un altro carburante disponibile.

applicazioni
L’uso di motori multi-fuel è oggi praticamente limitato ai veicoli militari, in particolare ai carri armati. Un esempio è il principale carro armato Leopard 2 della Bundeswehr.

Nell’uso pubblico e privato sono multi-fuel z. Per quanto riguarda l’alimentazione di fattorie remote in impianti di cogenerazione, forniscono energia elettrica e calore.

I motori multi-fuel glow-head si possono trovare in antichi trattori e diesel marini. L’uso frequente sui motori diesel a due tempi per navi a olio pesante può anche essere considerato una variante tecnica dei motori multicarburante, anche se sono già limitati per motivi economici (bassi costi di carburante) per lo più su olio pesante.

Motori militari multifuel
Un uso comune di questa tecnologia è nei veicoli militari, in modo che possano utilizzare una vasta gamma di carburanti alternativi come benzina o carburante per aerei. Ciò è visto come auspicabile in un contesto militare, poiché l’azione nemica o l’isolamento dell’unità può limitare l’approvvigionamento di carburante disponibile e, al contrario, fonti di combustibile nemico o fonti civili potrebbero essere disponibili per l’uso.

Un grande uso di un motore multi-fuel militare è stata la serie LD utilizzata negli USA M35 da 2 1/2 tonnellate e M54 da 5 tonnellate, costruiti tra il 1963 e il 1970. Un progetto standard militare con M.A.N. tecnologia, è stato in grado di utilizzare diversi combustibili senza preparazione. Il suo combustibile principale era Diesel # 1, # 2, o AP, ma il 70% -90% degli altri carburanti poteva essere miscelato con il diesel, a seconda di quanto fluido sarebbe stato il motore. La benzina commerciale e di aviazione a basso numero di ottani potrebbe essere usata se si aggiungeva olio motore, si potevano usare i jet Jet A, B, JP-4, 5, 7 e 8, in un olio combustibile di emergenza n. 1 e n. In pratica, usavano solo carburante diesel, il loro vantaggio tattico non era mai stato necessario e col tempo furono sostituiti con motori diesel commerciali.

Attualmente, una vasta gamma di veicoli militari russi impiega motori multifuel, come il serbatoio T-72 (diesel multifuel) e il T-80 (turbina a gas multifuel).

Uso non militare
Molti altri tipi di motori e altre macchine generatrici di calore sono progettati per bruciare più di un tipo di carburante. Ad esempio, alcuni riscaldatori e caldaie progettati per uso domestico possono bruciare legna, pellet e altre fonti di carburante. Questi offrono flessibilità e sicurezza del carburante, ma sono più costosi rispetto ai normali motori a combustibile singolo. Le stufe portatili sono talvolta progettate con funzionalità multifunzionali, al fine di bruciare qualsiasi combustibile venga trovato durante una gita.

Il movimento per stabilire alternative alle automobili che funzionano esclusivamente a benzina ha notevolmente aumentato il numero di automobili disponibili che utilizzano motori multifuel, tali veicoli vengono generalmente definiti veicoli bi-fuel o veicoli a combustibile flessibile.

Problemi di sottoperformance
I motori multifuel non sono necessariamente sottodimensionati, ma in pratica alcuni motori hanno avuto problemi di alimentazione a causa di compromessi di progettazione necessari per bruciare più tipi di carburante nello stesso motore. Forse l’esempio più noto da un punto di vista militare è il motore L60 usato dal Chieftain Tank del Chieftain Tank britannico, che ha prodotto una performance molto lenta – in effetti, il Mark I Chieftain (usato solo per la formazione e attività simili) era così sottodimensionato che alcuni non erano in grado di montare un trasportatore di bombole. Un problema altrettanto serio è che il passaggio da un carburante all’altro richiedeva spesso ore di preparazione.

La serie LD degli Stati Uniti aveva una potenza in uscita comparabile ai diesel commerciali dell’epoca. Era sottodimensionato per i camion da 5 tonnellate, ma quella era la dimensione del motore stesso, il diesel sostitutivo era molto più grande e più potente. I motori LD hanno bruciato scarsamente combustibile diesel ed erano molto fumosi, il modello finale LDT-465 aveva un turbocompressore in gran parte per pulire lo scarico, c’era poco aumento di potenza.