I pistoni con fossette come palline da golf potrebbero migliorare la potenza e l'efficienza del diesel

Video correlato

Mentre il mondo sta cercando di passare ai veicoli elettrici, i camion diesel pesanti come il Ford F-250 sono ancora di gran moda tra coloro che svolgono grandi lavori (o vogliono assomigliare a loro). Molti proprietari di camion sono sempre alla ricerca di un modo per aumentare la potenza, ridurre il consumo di carburante e persino ridurre le emissioni di particolato per ridurre i costi di rifornimento dei serbatoi del fluido di scarico diesel (DEF). Ecco perché le affermazioni che Speed ​​of Air (SoA) fa sui pistoni sono così allettanti per coloro che desiderano ricostruire i propri motori. Ma queste fossette funzionano davvero? Ci hanno inviato i dati per dimostrarci che non è solo spettacolo.

Le fossette di una pallina da golf hanno una ragione di esistere: creano uno strato limite d'aria che riduce la resistenza creando turbolenza sulla superficie della pallina. Anche se questo non spiega del tutto come una pallina da golf possa aumentare la sua altitudine (grazie all'effetto Magnus di una sfera che ruota in un fluido), non perde molta velocità a causa della resistenza grazie alla turbolenza creata dalle fossette. . Questo strato turbolento ritarda la separazione dell'aria sul retro (rispetto alla sua direzione di viaggio) della pallina da golf e riduce la dimensione della scia che induce resistenza rispetto alla pallina liscia.

Naturalmente, probabilmente stai dicendo a te stesso: "Sì, fantastico, ma un pistone non è una palla". Quando si tratta di come agiscono i fluidi (e l'aria che tu e il tuo motore respirate sono fluidi), la creazione di uno strato limite gioca ancora un ruolo fondamentale nella camera di combustione, soprattutto quando si tratta di mantenere il carburante in sospensione con l'aria. Se riesci a creare uno strato limite ben attaccato nella camera di combustione, la carica di aria e carburante rimarrà in sospensione più a lungo. Ciò aiuterà anche il fronte della fiamma ad avanzare ulteriormente attraverso la carica, il che porta a utilizzare una quantità maggiore di miscela aria-carburante per spingere verso il basso il pistone mentre si espande all'interno del cilindro. Quando la miscela aria-carburante non è in grado di bruciare completamente, si forma un accumulo di carbonio all'interno della camera di combustione, delle valvole e del pistone.

Questo era uno dei modi in cui Speed ​​of Air determinava se le loro fossette funzionavano nella camera di combustione. "Durante la fase iniziale dei test", ha affermato Chris Parkhurst, CEO e amministratore delegato di Speed ​​of Air, "SoA ha utilizzato varie tecniche di banco di flusso per determinare le aree di lavaggio del carburante sulle corone dei pistoni che erano indicate da un eccesso di accumulo di carbonio." Nemmeno Dimpling era necessariamente il primo della loro lista. Hanno provato molte altre tecniche di testurizzazione per cercare di mantenere la miscela aria-carburante in sospensione più a lungo, ma hanno scoperto che la fossetta del pistone simile a una pallina da golf funzionava meglio. Oggi si affida alla fluidodinamica computazionale (CFD) per ottimizzare al meglio i propri progetti di pistoni dei motori Powerstroke, Duramax e Cummins per veicoli di media portata. Un altro miglioramento progettuale apportato a questi pistoni sono le fessure di rilascio della pressione ricavate nelle corone di questi pistoni. "Vengono applicati ai nostri progetti di pistoni per scaricare la pressione nell'area della vasca e accelerare la combustione della miscela aria-carburante", ha affermato Parkhurst, e questi tagli portano a un motore più silenzioso rispetto anche al design del pistone OE.

SoA ha inoltre inviato i propri pistoni a tester indipendenti già nel 2014, dove un pistone SoA è stato utilizzato durante la ricostruzione di un motore Caterpillar 3516 utilizzato in un camion da miniera 793D per Newmont Nord America e ricostruito da un concessionario Cat. Quel motore è stato rimosso con 44.842 ore di lavoro e ricondizionato e i pistoni SoA sono stati l'unica modifica rispetto alle parti normali della ricostruzione del motore. Quel motore è passato dall'essere utilizzato per 16,30 ore al giorno sui pistoni Cat alle 18,34 ore al giorno sui pistoni SoA quando è stato rimosso per la manutenzione ancora una volta nel 2017, dopo 915 giorni di servizio. Il ragionamento per il periodo di tempo più breve era dovuto al fatto che il ricostruttore del motore riutilizzava i bulloni della testata, una pratica che all'epoca era ragionevole e prevedibile da parte del ricostruttore.

Sfortunatamente, i bulloni della testata riutilizzati sono stati la ragione per cui il motore è stato smontato nuovamente, come ha dichiarato Newmont North America nel suo rapporto "Se non fosse stato per il rischio di tempi di inattività dell'attrezzatura e possibili ulteriori danni, causati da un'ulteriore rottura dei bulloni della testata, è ragionevole che il motore sarebbe rimasto in servizio per un periodo di tempo più lungo, ma sconosciuto." Parkhurst ha inoltre osservato che questo particolare rivenditore ha interrotto questa pratica sconsiderata.