Analisi tecnica F1: la combustione HCCI

La combustione HCCI, acronimo di Homogeneous Charge Compression Ignition, consiste nella combustione isocora (a volume costante) e quasi istantanea della carica; mentre per un ciclo otto tradizionale la combustione occupa diversi gradi di manovella a cavallo del PMS, la combustione HCCI né impiega molti meno, intorno ai 14°. Un propulsore che sfrutta la combustione HCCI è un propulsore più efficiente perché ha un consumo specifico di combustibile minore, inoltre è più potente rispetto ad un ciclo otto tradizionale, grazie ai più elevati rapporti di compressione.

Combustione HCCI Mercedes F1 Tech
Confronto fra diverse combustioni.

La peculiarità di questa tipologia di combustione è quella di combinare l’accensione per compressione tipica dei cicli Sabathè (propulsori alimentati a gasolio) con l’utilizzo di combustibili ad elevato numero di ottani, ovvero le benzine.

Un motore termico che sfrutta la combustione HCCI non avrebbe, teoricamente, bisogno della candela,;poiché la carica accende spontaneamente e omogeneamente grazie agli elevati rapporti di compressione raggiunti in camera di combustione. Tuttavia allo stato attuale non si è ancora riusciti a sfruttare per tutto il regime di rotazione del propulsore questa tipologia di combustione:;infatti uscendo dal range ideale in cui avviene la combustione HCCI insorgono fenomeni di combustione anomala. I fenomeni di combustione anomala peggiori sono le detonazioni, che possono provocare la rottura dello strato limite termico della camera, innalzando la temperatura in camera di combustione e provocando di conseguenza cedimenti degli organi meccanici. A causa del range limitato di funzionamento è ancora quindi indispensabile l’utilizzo dell’apparato di accensione tradizionale (candele, bobine, ecc…). Alla combustione HCCI è associata anche una bassa emissione di alcune sostanze inquinanti, caratteristica comunque poco interessante per il mondo della Formula 1.





I team fornitori in F1 si guardano bene dal rivelare le architetture dei propri propulsori e il relativo funzionamento; tuttavia è palese che siano riusciti ad implementare questa tecnologia nei loro motori termici,;per lo meno a partire da un dato range che si suppone sia intorno gli 11.000 RPM,;regime in cui si solitamente le power unit “fluttuano”.

Voci dal Paddock indicano la Mercedes come forza trainante di questa particolare tecnologia, seguono Ferrari, Honda e per ultima Renault. Mercedes sembra essere particolarmente avvantaggiata, ciò si deduce anche dal recente superamento della barriera del 50% di rendimento della propria power unit.

Una cosa è certa: la corretta gestione della combustione HCCI, unita ad una buona efficienza del propulsore,;è la chiave della vittoria del titolo costruttori 2018.

 

Power Unit Mercedes. Fonte Mercedes-AMG Petronas Motorsport.

 

 

 

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Giovanni Li Calsi

Laureato in Ingegneria Meccanica presso l'Università degli Studi di Palermo. Attualmente impegnato nella prosecuzione della specialistica nello stesso corso.