Ecco come si sta reinventando il motore a combustione

Sono molti gli attori e le tecnologie che stanno emergendo nel settore automobilistico con l’obiettivo di “esiliare” i motori a combustione interna, ma alcuni costruttori, come Bosch o Mahle tra gli altri, potrebbero essere al lavoro su un rivoluzionario motore a combustione.

Mahle, l’azienda tedesca dietro a numerose innovazioni nel design dei motori a combustione negli ultimi 100 anni, ha sviluppato un sistema di combustione chiamato Mahle Jet Ignition (MJI). È già in uso sui motori di un importante team di Formula 1 e farà anche parte di un nuovo sistema di propulsione ibrido modulare che dovrebbe facilitare la produzione di ibride elettriche a benzina.

Il sistema MJI funziona così. In un motore a benzina tradizionale, il carburante viene iniettato nei condotti di aspirazione insieme all’aria in ingresso (iniezione indiretta) oppure direttamente nella camera di combustione (iniezione diretta). La nuova tecnologia MJI è disponibile in due tipi: attivo e passivo. Il primo integra entrambi i tipi di iniezione. L’iniettore di condotto funziona in modo normale, ma le punte dell’iniettore diretto e della candela sono collocate in una piccola precamera immediatamente sopra la camera di combustione principale.

Durante la fase di aspirazione, l’iniettore di condotto invia il 95% del carburante nel condotto di aspirazione, che scorre verso la camera di combustione principale e viene poi compresso dal pistone come di consueto. Nel frattempo, il restante 5% viene iniettato nella precamera e acceso dalla scintilla.

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Ecco come funziona il nuovo sistema MJI di Mahle

Una volta acceso, i getti di carburante e aria caldi e parzialmente bruciati vengono forzati attraverso piccoli fori sul fondo della precamera, accendendo la carica principale nel suo complesso anziché in un punto vicino alla candela. La combustione è più rapida e uniforme, con un’accumulazione di pressione più veloce per generare energia più rapidamente. L’intero processo è omogeneo (carburante e aria miscelati in modo uniforme) e può funzionare in condizioni ultra magre (quantità d’aria molto maggiore rispetto al carburante) quando serve meno potenza.

La versione “passiva” più recente (utilizzata in F1) elimina l’iniettore diretto, con una sola candela nella precamera. Non è un’idea nuova: Honda ha sviluppato la precamera di combustione a vortice controllato composito per la sua Honda Civic di prima generazione all’inizio degli anni Settanta, ma la sua realizzazione era più complicata di quella del MJI passivo di Mahle.

Quando la miscela di carburante e aria viene aspirata attraverso i condotti di aspirazione nella camera di combustione e compressa, una piccola quantità della carica principale viene spinta attraverso gli ugelli della camera verso la precamera. Lì viene accesa dalla candela e i getti ad alta pressione di carburante e aria combusti vengono forzati a ritornare attraverso gli ugelli verso la carica principale, accendendola come prima.

È possibile utilizzare rapporti di compressione più alti del normale prima che la detonazione (battito in testa) diventi una minaccia, il che migliora ulteriormente l’efficienza del carburante. Il ricircolo dei gas di scarico e l’aria fredda durante la combustione magra riducono le temperature di combustione e, in modo significativo, gli NOx del 99% nell’area ultra magra della gamma del motore. I livelli di emissioni di idrocarburi sono equivalenti a quelli prodotti da un normale motore a benzina ad iniezione indiretta, mentre i livelli di particolato si collocano a metà strada tra quello dell’iniezione indiretta e quello dell’iniezione diretta.

Entrambe le versioni di MJI possono essere applicate a praticamente qualsiasi motore a benzina e possono funzionare per tutta la gamma operativa del motore. Con questo in mente, Mahle è in trattative avanzate con diversi costruttori automobilistici, quindi restate sintonizzati.

Adatto anche ai veicoli ibridi

Mahle ha inoltre annunciato un gruppo propulsore ibrido modulare (MHP) che utilizza l’accensione “passiva” Mahle Jet sul suo motore a benzina e dovrebbe fornire una soluzione di trasmissione praticamente chiavi in mano per i costruttori di veicoli. Può essere configurato con un motore turbo a due o tre cilindri e un cambio a una, due o quattro marce. Grazie a ciò, l’MHP può essere scalato per adattarsi a qualsiasi cosa, da un’auto del segmento B fino a un SUV più grande del segmento J.