Analisi dinamica motore rotativo De Bei

Rubrica: Motori alternativi
Titolo o argomento: Motore De Bei a pistoni rotanti – “Analisi dinamica”

Durante la seconda fase del lavoro di analisi del motore De Bei, condotta dalla MDA Multiphysics Diagnostic & Automation di Treviso, si è analizzato il comportamento del motore a pistoni rotanti mediante un modello dinamico implementato in Matlab Simulink. Si ipotizza che tutti i componenti del motore siano realizzati in lega di alluminio 2024-T3.

Il modello dinamico prevede di:

  • Studiare il comportamento del motore nella fase di transitorio e di regime.
  • Determinare la forma d’onda delle forze di squilibrio su un giro (plot delle reazioni vincolari
    che insistono sull’asse motore), quando il motore raggiunge la condizione di regime.
  • Tracciare la curva della coppia e della potenza.

I risultati fondamentali ottenuti tramite la prova dinamica sono stati i seguenti:

  • L’analisi dinamica ha dimostrato la funzionalità del motore, il rendimento del motore (privo di ogni forma di ottimizzazione) si attesta attorno al 30%, rendimento tipico dei motori a combustione interna (i quali hanno un rendimento attestato attorno al 25-27%), la cui fisica necessariamente deve sottostare al 2° Principio della Termodinamica.
  • La potenza del motore la cui cilindrata è 742 cc è stata calcolata mediamente in 23 kW (31 CV) in un range che va dai 1319 giri/min a 2655 giri/min. Il motore presenta una curva piatta, ossia la potenza permane pressoché costante in tutto il range, mentre la coppia diminuisce dai bassi regimi verso gli elevati regimi, indice che il motore non dovrebbe rivelarsi particolarmente elastico.
  • Risulta necessario porre attenzione alla geometria della fessure costituenti le luci dei cilindri; nell’analisi è emerso infatti un andamenti anomalo riguardante il fatto che si ha una perdita di massa all’interno del cilindro nella fase di aspirazione-compressione, probabilmente dovuta al fatto che la larghezza della fessura è eccessiva.
  • Nella sua globalità il motore dovrebbe trovare una sua ottima collocazione nell’ambito delle energie rinnovabili (motore a gas da pirolisi di biomasse ad esempio) ossia per applicazioni stazionarie.
  • Nell’ambito della trazione il motore potrebbe rivelarsi vantaggioso nell’ambito delle applicazioni ibride, ossia accoppiandolo ad un more elettrico data la sua compattezza e la facilità di alloggiamento nel vano motore.
  • Dal punto di vista sperimentale risulta necessario analizzare la durata delle tenute sulla circonferenza esterna, notando che si tratta comunque di una condizione decisamente più vantaggiosa del motore rotante Wankel, infatti in quest’ultimo le tenute sono assicurate dal contatto linea-superficie notoriamente critico date le elevate pressioni di contatto. Il motore rotante oggetto di questa analisi è invece caratterizzato dal contatto fra due superfici estese con minore pressione di contatto e quindi minori problemi di usura localizzata.
  • Sempre sperimentalmente sarà senza dubbio interessante valutare come il campo di moto rotante possa influenzare la combustione, la quale risulta migliore tanto più elevata è la turbolenza, essendo la camere di combustione rotante è da ritenere che vi possa essere un miglioramento dell’efficienza di combustione grazie ad un aumento detta turbolenza, a tutto vantaggio della riduzione delle emissioni, NOx in particolare.
  • Dal punto di vista industriale – produttivo si tratta di un motore privo di valvole e dei meccanismi relativi, modulare e pertanto per la produzione su larga scala presenza certamente vantaggi.
  • Da notare come la modularità possa permettere di ottenere una scalatura delle potenze utilizzando più moduli identici connessi in serie per aumentare la potenza, ossia non risulta necessario riprogettare completamente il banco motore per aumentare la cilindrata, vantaggio questo notevole.
  • Un’ultima importante considerazione riguarda l’iniezione, essendo le luci costituite da fessure circonferenziali l’iniezione potrebbe avvenire mediante file di iniettori caratterizzati da una maggiore flessibilità legata al fatto che la distribuzione delle portate di carburante iniettore potrebbe essere studiata allo scopo di ottimizzare i consumi sulla base dell’angolo di montaggio degli iniettori e sulla base portata degli stessi. Nei motori a combustione interna classici invece non si ha alcune flessibilità in quanto la luce ha dimensioni così piccole che permette di accogliere un solo iniettore. Al fine di aumentare considerevolmente la potenza, la flessibilità sui punti di iniezione potrebbe rivelarsi fondamentale. Infatti l’aumento di potenza di ottiene aumentando la quantità di carburante iniettato, avendo la possibilità di utilizzare più iniettori è possibile aumentare drasticamente la quantità di carburante iniettato, ben oltre quella iniettata da un solo iniettore, dando origine a motori con elevatissimo rapporto potenza/peso per i quali le conclusioni ottenute in questa analisi (stazionarietà) potrebbero essere rivoluzionate verso le applicazioni motociclistiche, automobilistiche e aeree.

Concludendo, questo motore apre ampi orizzonti di analisi per individuare soluzioni ottimizzate ad elevato rapporto potenza/peso attualmente non ipotizzabili con i normali motori a combustione interna.

Prova effettuata da: MDA Multiphysics Diagnostic & Automation di Treviso

Link correlati

configurazione partenza motore rotativo De Bei

La configurazione di partenza prevede il raggiungimento del PMS
sull’asse positivo delle ascisse ed il raggiungimento del PMI sull’asse
negativo delle ascisse.

28 risposte a “Analisi dinamica motore rotativo De Bei”

  1. Nel 2009, l’inventore ha presentato il nuovo motore parlando di potenze e consumi a 22.000 giri al minuto.
    Le prove di cui sopra sono state effettuate a regimi dai 1300 ai 2600 giri, con potenze piuttosto modeste.
    Mi sono perso qualcosa????

  2. I dati da lei citati non sono veritieri e provengono, per quanto mi è stato detto, da ipotesi e stime fatte durante la scrittura di taluni articoli.
    I dati da noi evidenziati sono veritieri e certificati da “MDA Multiphysics Diagnostic & Automation di Treviso”. La prova è stata volutamente effettuata ad un ridotto numero di giri per motivi di studio. Questo non significa che il motore non sia in grado di raggiungere un maggior numero di giri al quale è in grado di sviluppare una potenza superiore. Tuttavia 22.000 giri/min sono un un regime di rotazione improbabile così come potenze e consumi fuori dal normale.
    Ho evidenziato più volte in tutti gli articoli di questa rubrica dedicata al motore De Bei come le peculiarità di questo motore (ancora tutto da ottimizzare) siano le seguenti: http://ralph-dte.eu/2010/12/14/motore-de-bei-a-pistoni-rotanti/
    Per ulteriori chiarimenti (entro i limiti di ciò che possiamo svelare secondo gli accordi presi con il titolare dei brevetti che riguardano questo motore) restiamo a disposizione. 😀

  3. Sì potrebbe utilizzare un sistema stop and go su questo tipo di motore?? Ha un raffreddamento ad aria o acqua? Idicativamente qual è il rapporto peso /potenza di questo motore ed il consumo stimato unitario g/kwh?

  4. Sì è possibile utilizzare un sistema stop and go su questo tipo di motore, tuttavia ci sono idee alternative più efficaci al riguardo dato che i sistemi stop and go possono generare dei problemi che abbiamo evidenziato tempo fa in un apposito articolo.
    Per le prove tecniche è stata considerata sia la possibilità di raffreddamento a liquido che quella di raffreddamento ad aria, entrambe ovviamente con vantaggi e svantaggi.
    Dati esatti riguardo al rapporto peso/potenza ed al consumo non sono al momento disponibili al pubblico. E’ stato tuttavia osservato, in fase di sperimentazione, che il motore offre consumi leggermente inferiori alla media. Fino a che non saranno definiti i materiali più adatti per realizzare un prodotto affidabile e duraturo, non è possibile dichiarare la massa del motore. Questa resta comunque decisamente più ridotta di un tradizionale motore.
    Ripeto che questo motore non promette prestazioni impossibili ma ha lo scopo, a parità di prestazioni, di occupare meno spazio nel vano motore, disporre di meno organi e consumare qualche punto percentuale in meno di carburante.
    Le mie idee di progettazione e sviluppo di questo proddotto sono ancora riservate e non sono state comunicate nemmeno al titolare del brevetto in quanto al momento si cercano finanziatori. Finché non si stipulerà un accordo preciso ognuno terrà riservati i propri dati ed i propri progetti. Le uniche info disponibili sono quelle indicate nei quattro articoli dedicati a questa interessante soluzione.

  5. Sono passati 11 mesi dall’ultimo articolo… vuol dire che non ci sono novità??? Non è successo niente in tutto l’anno?? Non ho trovato niente neanche cercando su google… Possibile che non ci sia niente a riguardo? Sarei curioso di sapere se avete riscontrato o risolto dei problemi..

  6. Bella invenzione…
    però nel 1920 c’erano già arrivati e il motore della Megola si studia all’asilo del “piccolo motorista”;
    i problemi giroscopici sono gli stessi di allora, la “forza centrifuga” (che in fisica NON esiste) o meglio l’inerzia dei corpi con regimi dell’ordine dei 20.000 rpm fa diventare i componenti in gioco delle palle di cannone.
    A mio parere è poco funzionale.
    ciao

  7. x Roberto:
    Qui non si è mai parlato di regimi di rotazione di 20.000 giri al minuto. Se leggi tutti i link collegati all’articolo, puoi prendere visione dei risultati scaturiti dalla prova cinetostatica e dinamica e potrai osservare che non si è mai citato un regime di rotazione così elevato.

  8. Ok,
    teniamo buoni 1500/4000 rpm, ammesso che il rendimento sia vantaggioso, mi sembra di aver capito che il motore è privo della biella madre e utilizza invece un non chiaro sistema con un eccentrico, se così fosse le vibrazioni in gioco sarebbero distruttive già a regimi minimi (200 rpm).
    Faccio fatica a capire dove sia il vantaggio e la novità.
    Un saluto

  9. progetto molto interessante, ormai non si hanno più notizie dai primi di gennaio.
    non ci sono + novità?

  10. Prima questione:
    Cito testualmente: “Al fine di aumentare considerevolmente la potenza, la flessibilità sui punti di iniezione potrebbe rivelarsi fondamentale. Infatti l’aumento di potenza di ottiene aumentando la quantità di carburante iniettato, avendo la possibilità di utilizzare più iniettori è possibile aumentare drasticamente la quantità di carburante iniettato” … Non è specificato quindi potrei sbagliarmi però, ipotizzando che sia un motore ciclo otto, diciamo benzina, certamente la portata di carburante non dipende dagli iniettori ma dalla quantità d’aria che si riesce ad “aspirare”. Soprattutto se come dite volete abbattere le emissioni il rapporto stechiometrico è obbligato!
    Seconda questione:
    Sempre ipotizzando che sia un motore otto, quindi ad accensione comandata, come credete di ottenere una variazione di anticipo? Avete sicuramente il vincolo geometrico della posizione della candela e, anche cambiando il comando dato alla bobina, non potete permettervi una variazione di + o – 2° altrimenti andreste ad accendere in una zona periferica della camera di combustione. Pensate di installare più candele?
    Saluti e complimenti per l’ambizione.

  11. Sì il motore è dotato di più candele 🙂
    Devo specificare però, per evitare equivoci, che il brevetto che abbiamo riportato non è nostro, ovvero non è di chi scrive il blog ralph-dte.eu bensì del sig. De Bei. Noi ci siamo limitati a documentarlo sul sito per puro piacere tecnico informativo e ci siamo offerti di mettere a disposizione del sig. De Bei la nostra esperienza in campo motoristico al fine di sviluppare il progetto per il quale però scarseggia il sostegno economico.
    La crisi si sente in maniera molto forte specie laddove si deve rischiare. Il mondo dell’impresa tende ad andare sul sicuro ed evita investimenti in ricerca. Al contrario ci vorrebbe una dose di test molto elevata.

  12. Il titolare del brevetto ha il suo personale modo di procedere e non posso ovviamente forzarlo a seguire le mie idee o le idee gentilmente proposte dai lettori del blog 🙂

  13. scusate la mia ignoranza, mi rivolgo a chi l’ha visto girare o meglio l’ha visto da vicino. mi sapete spiegare dove avviene lo scoppio e l’espansione ?
    La curiosità alla quale non trovo risposta mi viene dopo aver letto com’é nata questa idea.
    Dunque sapendo che il principio ispiratore di questo progetto è nato osservando la rotazione di un cuscinetto a seguito di un getto di pressione d’aria compressa sulla parte esterna di un cuscinetto imponendo una rotazione vertiginosa del medesimo. Dov’è allocata la camera di combustione?
    Grazie a chi ha la cortesia di rispondermi.

  14. x Ralph
    osservando il render del blocco rotante del motore non vedo il punto di spinta ossia il punto dove lo scoppio e l’espansione possa agire per sprigionare la spinta dal momento che la superficie si presenta liscia !!!

  15. Ciao Ralph
    Qualcosa mi sfugge, e chiedo venia, io presumo che l’albero eccentrico al quale sono attaccate le bielle dei pistoni sia fisso o non gira perché a girare sono le bielle intorno a lui in maniera che nell’arco della rotazione fanno la corsa con relativa aspirazione e compressione. Se le sequenze sono queste significa che lo scoppio avviene sul perimetro tra blocco motore rotante e la parte fissa dell’involucro esterno. Da questo ne deduco e presumo che vi sia una zona in corrispondenza della massima compressione dove si accumula la miscela aria benzina che poi esplodere grazie alla candela. Bene se il procedimento è questo, la spinta che riceve dallo scoppio dovrebbe trovare un punto di impatto per imprimere forza alla rotazione, certo se il principio di funzionamento non è questo allora vuol dire che sono fuori strada, puoi provare a spiegarmelo… grazie

  16. Scusa Ralph,mi sono imbattuto in questa interessante progettazione.
    Mi chiedevo se le probelmatiche della luce di aspirazione non possano essere risolte dagli iniettori multipli,magari con alcuni di sola aria,in modo da ridurre od eliminare del tutto la fessura aspirazione.
    Con massima modestia,porgo i miei saluti e spero in Voi e nel Vs progetto

  17. La via migliore per capire al meglio le problematiche legate alla fasatura del motore e per sviluppare soluzioni affinate e funzionali, è ovviamente la sperimentazione. Questa però comporta importanti spese di denaro. In tempo di crisi risulta molto più difficile trovare finanziamenti specie in un mercato come quello dell’automobile che ha investito oltre un secolo di studi sul motore alternativo a combustione interna ed ha creato una filiera enorme a livello mondiale che non vede questo momento come il migliore per investire su progetti diversi e rischiosi.
    In sostanza il modo migliore, a mio avviso, per raggiungere il mercato è “far da soli”. Sarà poi l’utente finale a conferire successo o meno all’idea con le sue impressioni ed il suo grado di soddisfacimento.
    Come di consueto, per evitare incomprensioni, ci tengo a precisare che il brevetto è solo ed esclusivamente di proprietà del Sig. De Bei che ne è l’unico autore.
    Io posso offrire unicamente il mio contributo a livello tecnico o organizzativo.

  18. Mi sfugge come venga assicurata la tenuta canne-statore durante la combustione.
    Per garantire la tenuta su due superfici simili l’attrito radente dovrebbe essere enorme, con conseguente usura rapidissima degli elementi striscianti.
    Questo se le canne fossero flottanti e quindi spinte verso l’anello esterno per garantire una tenuta adeguata.
    In caso di canne fisse ed elementi di tenuta, si porrebbe inoltre il problema delle dilatazioni con rischio di conseguenze catastrofiche.
    Sono piuttosto scettico.

  19. Ciao Ezio, quello che dici è perfettamente logico e rientra nell’insieme dei temi che si devono studiare in fase di ricerca e sviluppo. A sua volta i problemi sulla ricerca e sviluppo sono stati mensionati nei commenti dei 4 articoli inerenti questo motore. Solo grazie ad opportuni approfondimenti si possono capire le reali potenzialità e la convenienza degli interventi da operare in relazione all’effettiva resa del motore.
    Intanto se lo desideri puoi vedere al link seguente come è fatto il gruppo dei cilindri:
    http://ralph-dte.eu/2010/12/14/motore-de-bei-a-pistoni-rotanti/

  20. Molto interessante.
    Dal punto di vista dei flussi sono convinto possa funzionare – motori oleodinamici utilizzano concetti simili con estrema efficienza.

  21. Visto e rivisto il progetto mi è venuto in mente un utilizzo un po’ diverso del motore a combustione interna e ho sostituito il carburatore con una pompa ad alta pressione di aria con una portata di 300 bar. Ho cambiato i pistoni con pistoni teflonceramici e mandato il progetto a XXXXXXXX che mi ha assunto come consulente meccanico presso la sede sperimentale di XXXXXXXXXXX. Un grazie di cuore alle vostre competenze e intuizioni che mi sono state di insegnamento e guida..

I commenti sono chiusi.