Mercedes: un motore a precamera che lavora in ogni condizione

Mercedes ha brevettato un innovativo sistema che permette lo sfruttamento della combustione a precamera anche a bassi carichi e regimi – di CARLO PLATELLA

La combustione a precamera rappresenta la massima espressione del motore termico benzina e Mercedes ne è consapevole. Grazie all’espulsione di gas combusti ad alta temperatura dalla precamera, l’accensione e la combustione nella camera principale risultano notevolmente accelerate, riducendo il calore disperso alle pareti e per ultimo aumentando l’efficienza complessiva. Il sistema più diffuso per motivi di costi è quello di tipo passivo, in cui la precamera è sprovvista di un iniettore del carburante dedicato e dove pertanto la miscela vi giunge dalla camera principale.

I limiti della precamera passiva

Sfortunatamente, la combustione a precamera passiva è limitata a un intervallo ristretto di condizioni. Quando il motore si trova a bassi carichi e regimi infatti, il ricambio di aria all’interno della precamera non è sufficiente a ripulirla adeguatamente dai gas combusti. Il risultato è una combustione instabile con frequenti problemi di misfiring, in cui la mancata accensione della precamera si ripercuote sull’assenza di combustione nella camera principale. Fino ad oggi i progettisti hanno escogitato alcuni stratagemmi per aggirare il problema. Il motore Nettuno di Maserati adotta ad esempio la tecnologia Twin Combustion, dove la combustione a precamera viene disattivata ai bassi carichi e regimi, o comunque è sempre supportata da una seconda candela in grado di innescare autonomamente la combustione nella camera principale. Il Fast Burning System sviluppato da Italtecnica prevede invece una sola candela per cilindro, posizionata però strategicamente dentro la precamera in corrispondenza dei fori di comunicazione con la camera principale. In tale zona infatti si è scoperto che la concentrazione di gas residui è minore, assicurando sempre l’innesco della precamera in ogni condizione.

Mercedes e la precamera turbolenta

Le soluzioni sinora proposte non sono comunque riuscite a rimuovere il problema della concentrazione dei gas residui in precamera. Mercedes invece ha brevettato presso lo United States Patent & Trademark Office un sistema che assicuri un adeguato lavaggio della precamera anche a bassi carichi e regimi. Il marchio tedesco ha eseguito degli elaborati studi di fluidodinamica al CFD, perfezionando i moti turbolenti di aria nei cilindri per ripulire la precamera dai gas combusti. Mercedes in particolare sfruttata il moto di tumble, il movimento circolare dell’aria dall’alto verso il basso nella camera di combustione. L’idea è che nella parte alta l’aria fluisca con sufficiente energia dentro la precamera, i cui fori di comunicazione sono modellati in maniera tale da creare un altro moto turbolento di tumble dentro alla precamera stessa, questa volta con verso di rotazione invertito.
mercedes: un motore a precamera che lavora in ogni condizione

Mercedes sfrutta così l’alta energia delle turbolenze del flusso d’aria per ripulire la precamera, spingendo i gas residui verso l’esterno attraverso un’azione di lavaggio. Il risultato è una precamera libera dai gas combusti, in grado di funzionare perfettamente anche a bassi carichi e regimi. Allo stato attuale non vi sono notizie o dichiarazioni ufficiali see il brevetto verrà mai applicato alla produzione di serie. La sua sola esistenza però tradisce come Mercedes non sembri ancora intenzionata ad abbandonare del tutto il motore termico.