Miscela: Titolo Stechiometrico
Nozioni Generali sugli Aeromobili - Lezione 14 | Corso PPL NIBBIO IV
Sistema ad Iniezione (Cenni)
Nei motori a piu elevata potenza si preferisce sostituire il comune sistema "a carburatore" (alimentazione a depressione) con quello "ad iniezione".
Il sistema "ad iniezione" permette un maggiore grado di riempimento al quale consegue un aumento di potenza.
Vantaggi del sistema ad iniezione:
- Eliminazione delle perdite di carico nei condotti del carburatore
- Migliore rendimento volumetrico (coefficiente di riempimento)
- Migliore distribuzione della miscela nei cilindri
- Dosaggio piu costante alle varie andature
- Minore consumo per unita di potenza
- Minori temperature di funzionamento
- Praticamente immune da formazione di ghiaccio!
Componenti del sistema ad iniezione:
- Pompa meccanica azionata dal motore
- Complesso di controllo del flusso aria-benzina
- Divisore
- Ugelli di iniezione (numero pari al numero dei cilindri)
Rapporto Stechiometrico
Il rapporto stechiometrico e il rapporto perfetto fra le masse del comburente (aria) e del combustibile (benzina), affinche la combustione sia completa.
Esempi di Rapporti Stechiometrici
| Combustibile | Rapporto Aria/Combustibile |
|---|---|
| Benzina | 14,7 : 1 |
| Gasolio | 14,0 : 1 |
| Alcool | 9,0 : 1 |
| Idrogeno | 34,0 : 1 |
IMPORTANTE: Situazioni differenti, con rapporto diverso da quello ideale, portano sicuramente a danni strutturali o decadimenti delle prestazioni.
Valori Limite di Funzionamento
Esistono VALORI LIMITE di funzionamento del motore:
| Rapporto | Tipo Miscela | Descrizione |
|---|---|---|
| 8 : 1 | Estremamente RICCA | La massa di aria e ridotta al minimo |
| 20 : 1 | Estremamente POVERA | La massa di aria e massima |
Fuori da questo intervallo il motore non riesce a funzionare.
Effetto sulla Potenza
Il rapporto tra massa di aria e massa di benzina influisce sulla pressione media effettiva generata dalla combustione e quindi influisce sulla coppia generata dal motore e cioe sulla potenza erogata dal motore.
Schema del Carburatore Elementare
Lo schema mostra i componenti principali del carburatore:
- Diffusore (Venturi): restrizione che accelera il flusso d'aria
- Valvola a farfalla: controlla la quantita d'aria (collegata alla manetta)
- Getto principale: calibra il flusso di benzina
- Galleggiante: mantiene il livello costante di benzina
- Comando correttore: regola la miscela (leva rossa MIXTURE)
- Spillo del correttore: varia la sezione di passaggio della benzina
Miscela Ricca e Miscela Povera
Quando Usare la Miscela Grassa
A basse temperature di combustione, una miscela a piu alta concentrazione di combustibile ("MISCELA GRASSA") permette di avere una pressione maggiore e quindi una maggiore potenza.
Quando Usare la Miscela Smagrita
A regime, cioe a temperature di combustione normali, il rapporto tra massa di aria e massa di benzina deve essere "smagrito" ma oscilla fra quello ideale (14,7:1) e quello ancora comunque leggermente sbilanciato verso un eccesso di combustibile (13:1) per avere la massima potenza.
RISPARMIO CARBURANTE: La situazione che permette il miglior risparmio di carburante si ha con rapporto 16,5 : 1 (miscela leggermente povera).
Correzione della Miscela
Il pilota deve valutare una miscela che sia sicuramente NON POVERA, in quanto:
- Con una miscela grassa, la benzina incombusta e un consumo inutile, ma contribuisce alla lubrificazione ed al raffreddamento dei pistoni
- Una miscela "povera" rischia di "asciugare" troppo il cilindro e provocare surriscaldamento con conseguente usura prematura se non grippaggio dei pistoni e dei cilindri
Il Comando Correttore (Mixture)
Il comando correttore (leva rossa "MIXTURE") permette al pilota di regolare manualmente il rapporto aria/benzina:
- FULL RICH = miscela completamente ricca (leva tutta avanti)
- LEAN = miscela impoverita (leva tirata verso se)
- CUT OFF = taglio carburante (leva tutta indietro - spegnimento motore)
Strumento EGT (Exhaust Gas Temperature)
Sugli aerei si rileva la temperatura dei gas di scarico mediante uno strumento detto EGT (Exhaust Gas Temperature).
Il pilota agisce sulla leva della miscela in modo che la temperatura dei gas di scarico sia la massima possibile, il che vorrebbe dire che la combustione e ottenuta nel modo piu efficiente, e quindi con la corretta miscela di aria/benzina.
Caratteristiche dell'EGT
- Legge la temperatura dei gas di scarico
- Puo misurare un solo cilindro (quello ritenuto piu critico) oppure a valle di tutti i cilindri
- Ogni "tacca" indica circa 25°F (circa 13,9°C)
NOTA: Su alcuni velivoli piu semplici non dotati di EGT ci si regola con il contagiri e "ad orecchio".
Procedura di Regolazione della Miscela
La regolazione della miscela viene fatta con il seguente criterio:
- Il pilota diminuisce il titolo della miscela tirando verso se la leva, attende sino a che l'indicatore dell'EGT non si stabilizza
- Se la temperatura e aumentata opera una ulteriore diminuzione del titolo e cosi via, sino a quando non ottiene la massima temperatura possibile
- Ottenuta la migliore miscela il pilota riporta indietro la leva in modo da essere sicuro che la miscela non possa essere "povera" in nessun cilindro
QUANDO REGOLARE: La regolazione della miscela si opera su tutti i velivoli, in genere quando si e in crociera a cominciare dai 4.000 ft di quota.
Check List Cessna 152 - Mixture
Nelle check list del Cessna 152 la MIXTURE compare in diverse fasi del volo:
Before Engine Start
| # | Item | Action |
|---|---|---|
| 9 | Carburetor heat | COLD |
| 10 | Throttle | IDLE |
| 11 | Mixture | RICH |
| 12 | Fuel shut off valve | OPEN (Latched) |
Engine Run Up
| # | Item | Action |
|---|---|---|
| 4 | Throttle | 1.700 RPM |
| 5 | Carburetor heat | CHECKED |
| 6 | Mixture | CHECKED |
| 7 | Magnetos | CHECK RIGHT/LEFT (Max drop: 125 rpm) |
Engine Shut Down
| # | Item | Action |
|---|---|---|
| 2 | Throttle | 1.200 RPM (for 2 minutes) |
| 4 | Throttle | IDLE |
| 5 | Mixture | CUT OFF |
| 6 | Magnetos switch | OFF |
SPEGNIMENTO MOTORE: Il motore viene spento portando la miscela su CUT OFF (taglio carburante), NON con i magneti!
Engine Start
| # | Item | Action |
|---|---|---|
| 1 | Master switch | ON |
| 7 | Throttle | OPEN 1/2 Inch |
| 8 | Mixture | RICH |
| 9 | Propeller area | CLEAR |
| 10 | Starter | ENGAGE START |
| 12 | Oil Pressure | CHECK |
Before Take Off
| # | Item | Action |
|---|---|---|
| 2 | Flaps | T/O |
| 8 | Magnetos | BOTH |
| 9 | Carburetor heat | COLD |
| 10 | Mixture | FULL RICH |
| 12 | Fuel shut off valve | OPEN |
Approach
| # | Item | Action |
|---|---|---|
| 1 | Speed | 70 KIAS |
| 7 | Carburetor heat | AS RQRD |
| 8 | Mixture | FULL RICH |
Landing
| # | Item | Action |
|---|---|---|
| 1 | Flaps | 30° (FULL) |
| 2 | Carburetor heat | COLD |
| 4 | Speed | 60 KIAS |
Balked Landing (Riattaccata)
| # | Item | Action |
|---|---|---|
| 1 | Throttle | FULL |
| 2 | Flaps | 10° |
| 3 | Speed | 60 KIAS |
Detonazione e Numero di Ottano
Nel funzionamento regolare del MCI la combustione della miscela inizia nel punto ove avviene la scintilla e si propaga poi in modo regolare ed omogeneo in tutta la massa gassosa.
DETONAZIONE: Al propagarsi del fronte della fiamma in detta massa gassosa, la parte di questa non ancora combusta, fortemente riscaldata e compressa, brucia "tutta insieme" istantaneamente (DETONA).
La parte di energia prodotta dalla detonazione e non utilizzata come lavoro meccanico viene dissipata come calore e provoca un surriscaldamento del motore.
Qualunque benzina e un miscuglio di vari idrocarburi e, se sottoposta a pressioni e temperature elevate, detona.
I costruttori definiscono il valore del potere antidetonante delle benzine da usare per alimentare un certo motore.
Scala di riferimento:
- ISOTTANO (C8H18) - carburante antidetonante - valore antidetonante 100
- EPTANO (C7H16) - carburante che detona facilmente - valore antidetonante 0
Carburante Avio: AVGAS 100 LL
AVGAS = Aviation Gasoline
100 = numero di ottano
LL = Low Lead (basso contenuto di piombo)
AVGAS 96/100:
- Il primo numero rappresenta il numero di ottano nella miscela aria/benzina povera
- Il secondo numero rappresenta il numero di ottano nella miscela aria/benzina ricca
Piombo Tetraetile
Per aumentare il potere antidetonante di un combustibile si utilizza il piombo tetraetile.
Effetti collaterali del piombo:
- Maggiore usura delle valvole e delle relative sedi
- Contaminazione dell'olio lubrificante
- Deposito di piombo sulle candele e sulla testa del pistone
IMPORTANTE: Per ridurre i depositi di piombo e importante far girare il motore alle temperature di esercizio, sia per una ottimale detonazione del combustibile, sia per la eliminazione degli additivi che vengono aggiunti per eliminare il piombo.