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mazza911s (mazza911s)
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| | Inviato il martedì 15 agosto 2017 - 21:25: | 
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La carburazione, ovvero il modo di miscelare aria e carburante nel giusto rapporto, è stata per molto tempo una delle sfide tecniche più affascinanti in un motore.
Questo rapporto (definito chimicamente) è molto preciso: spostandosi da esso marginalmente si hanno piccoli vantaggi e svantaggi.
Spostandosi significativamente (in entrambi i sensi) si esce dal campo di infiammabilitá (funzione dalle condizioni in camera di combustione) e il motore non gira proprio.
Negli anni porsche è passata dai carburatori (di vari tipi) all'MFI (1969) al CIS (1973) per ragioni di efficienza e emissioni.
Personalmente mi sono molto appassionato all'iniezione meccanica Bosch salvo poi scoprirne i limiti che sono anche le ragioni per cui praticamente solo porsche (o dovrei dire Piech) e qualche mercedes la applicarono alla produzione di serie.
Il motore che sto realizzando da ormai un anno monta un tipo di iniezione completamente diverso: quello messo a punto dalla lucas negli anni 50.
Questo sistema fu installato sulla vettura che conquistò il campionato mondiale di F1 nel '59.
Da quel momento vetture equipaggiate con iniezione lucas vinsero oltre 200 gran premi di F1 e 19 campionati mondiali nei 20 anni a seguire.
Non mi sembra malaccio.
Inutile dire che questa iniezione estremamente valida (e evoluta negli anni) divenne di colpo obsoleta con l'arrivo dell'iniezione elettronica negli anni 80.
Ovviamente non voglio parlare di questo sistema visto che non può interessare nessuno in un forum porsche.
Però ha QUALCHE analogia con il CIS e dunque desideravo conoscere a fondo anche questo sistema per accumulare esperienza da usare nella messa a punto del mio motore.
L'occasione mi è stata offerta da una 2.7S my 76 alla cui riparazione ho dedicato un paio di giorni di ferie (ovviamente all'interno di un'officina specializzata porsche).
Anticipo le conclusioni principali:
1- nei primi anni 70 il cis rappresentava un sistema molto interessante dal punto di vista tecnico con una realizzazione estremamente accurata.
2- oggi fa quasi tenerezza se paragonato alle potenzialitá di altri sistemi ma alla prova dei fatti ha dimostrato di essere estremamente facile da manutenere, costante nelle prestazioni e affidabile.
3- il sistema è palesemente orientato al contenimento dei consumi e non verso le prestazioni.
4- molti meccanici (inclusi specialisti porsche!!) lo sanno aggiustare ma non ne conoscono esattamente il funzionamento!!!
Dal 74 il cis ha equipaggiato quasi tutte le porsche prodotte per 10 anni (incluse 924 e 928 ma anche le fantastiche SC!) e forse a qualcuno può interessare conoscere meglio il sistema di carburazione montato sulla propria auto.
Ancora una premessa: il CIS venne continuamente aggiornato da BOSCH nei suoi componenti accessori per risolverne i difetti di gioventù, per semplificarlo e renderlo più facile nella gestione ma anche per migliorarne l'efficienza.
Nell'ultima versione montata su una 911 (sopravissuta su vetture di altri marchi fino agli anni 90!) il CIS fu integrato con una sonda lambda che comandava una valvola oscillante che parzializzava o arricchiva ulteriormente la portata di carburante.
Si trattava di una delle prime realizzazioni di gestione feedback ovvero in cui i valori letti a valle (allo scarico) andavano a modificare la carburazione a monte della camera di combustione.
Il motore in esame non montava la prima versione del CIS ma la seconda che semplificava la procedura di avviamento e integrava il sensore di posizione della farfalla nel WUR (Warm-Up Regulator).
Non vorrei parlare di nessuna versione in particolare ma limitarmi al principio di funzionamento del sistema comune a tutte le versioni.
Credo che tale principio si apprezzi con maggiore chiarezza nella prima versione in quanto tutti gli elementi accessori sono separati.
Ultima premessa: durante la riparazione dell'auto in questione non ho fatto foto (non pensavo potessero servirmi) quindi quelle che posto sono rubate da internet o dal manuale d'officina e purtroppo non sono chiarissime.
IL CIS
Quando BOSCH sviluppò il CIS pensò ad un sistema che potesse essere "universale", efficiente e facile da gestire, pertanto i capisaldi alla base dello sviluppo del cis sono:
-facilitá di applicazione a qualsiasi motore
-bassa richiesta di energia per il funzionamento (ricordo che una pompa MFI assorbe diversi cavalli)
-bassi consumi di carburante e basse emissioni (profeticamente la prima crisi petrolifera si stava avvicinando).
Per una buona miscelazione di combustibile e aria è necessario che esista una certa differenza di pressione tra i due in modo da favorire l'evaporazione della benzina.
Questo è necessario in qualsiasi sistema di carburazione decente:
-i carburatori anzichè aumentare la pressione del combustibile riducono quella dell'aria. Ovvero usano un venturi che riduce la sezione di attraversamento accelerando il fluido e contestualmente riducendone la pressione dell'aria (giá in depressione per effetto del moto del pistone nel cilindro). In questo modo si crea un differenziale di pressione che si spera essere sufficiente ad una miscelazione corretta.
-l'MFI invece utilizza una vera e propria pompa a stantuffo per comprimere il carburante ad una pressione elevatissima (superiore pure a quella dei moderni sistemi di iniezione!). Il combustibile passando attraverso i piccolissimi fori di un iniettore viene polverizzato per una miscelazione ottimale.
Viste le proprietá di volatilitá della benzina le pressioni operative dell'MFI sono superflue (sono invece necessarie in un motore DIESEL...ed infatti questa pompa nasce proprio per i motori a gasolio e viene poi adattata a quelli a benzina).
-Il CIS sfrutta una piccola pompa elettrica che tiene il carburante ad una pressione ampiamente al di sotto dei 10 bar ma costante e indipendente dai giri del motore (la pressione effettiva varia in base al modello ma è più o meno 6/7 bar).
La scelta di una piccola pompa elettrica è motivata dalla necessitá di assorbire poca energia al motore e (come giá detto) giustificata dalle proprietá chimico-fisiche della benzina.
A questo punto si entra nel vivo del sistema.
Per massimizzare la polverizzazione del combustibile, pur in presenza di pressioni modeste, i tecnici bosch hanno avuto un'idea semplice quanto geniale: ricorrere ad una erogazione del combustibile non continua (come nell'MFI) ma PULSANTE.
È facile capire la ragione di questa scelta, basta pensare al comune tubo in gomma utilizzato per annaffiare il giardino.
A rubinetto aperto ne esce un getto di acqua continuo, se invece si apre e chiude il rubinetto ne escono dei "fiotti" che sono tanto più piccoli quanto più velocemente si provvede ad aprire e chiudere il rubinetto.
Pertanto all'interno del cis esiste un rubinetto (o meglio 6, identici, uno per ciascun cilindro) che si aprono e chiudono ad altissima velocitá.
Questo rubinetto è il DISTRIBUTORE e costituisce il cuore del sistema.
Ecco una foto trovata in rete di un distributore: in auto si può vedere a destra dietro il cassonetto che ospita il filtro dell'aria.
Da questo partono i 6 tubicini che portano la benzina ai 6 iniettori.
Visto da fuori non dice molto, molto più interessante è il seguente disegno che mostra la sezione trasversale (come se fosse tagliato a metá).
Nella parte di sinistra si vede una cavitá a forma di esagono irregolare mentre nella parte di destra si vede il meccanismo di regolazione della pressione.
All'interno del distributore esistono 6 cavitá identiche, una per ciascun cilindro: funzionano tutte allo stesso modo pertanto basterá analizzarne una.
In questo disegno ho evidenziato in colore azzurro la membrana che divide in due parti, una superiore e una inferiore, la cavitá.
Le due cavitá sono divise ermeticamente dalla membrana ma sono comunque comunicanti grazie ad un passaggio al centro del distributore (seconda freccia rosa).
Nella cavitá superiore è inserito un ugello (è semplicemente un tubicino) la cui estremitá aperta poggia sulla mebrana.
Coassialmente all'ugello è inserita una molla (come le molle delle sospensioni che sono coassiali agli ammortizzatori) che spinge in basso la membrana.
Se non ci fosse la molla l'estremitá dell'ugello appoggerebbe sulla membrana (che è una lamina di acciaio INOX dello spessore di pochi decimi) rendendo impossibile la fuoriuscita della benzina attraverso il tubicino (che è collegato agli iniettori).
Completa il sistema il regolatore di pressione mostrato a destra: si tratta di una semplice valvola a spillo chiusa da una molla opportunamente precaricata. Quando la pressione supera un certo valore questa comprime la molla e lascia uscire la benzina in eccesso mantenendo il sistema ad una pressione costante (circa 4.5 bar).
Vediamo quindi come si comporta tutto ciò nella pratica.
La benzina entra in basso a sinistra (freccia rosa) e riempie la cavitá inferiore.
La benzina in pressione spinge la membrana verso l'alto vincendo la forza della molla e chiudendo l'ugello presente nella cavitá superiore.
A questo punto la benzina arriva anche nella cavitá superiore (seconda freccia rosa) e pressurizza anche questo vano.
Poichè le due cavitá sono comunicanti dopo un certo tempo le pressioni sopra e sotto si eguagliano e a quel punto la spinta esercitata sulla membrana si annulla.
In questa condizione la molla è nuovamente in grado di spingere verso il basso la membrana e aprire il passaggio alla benzina.
Appena la benzina fuoriesce (diretta agli iniettori) la pressione nella cavitá superiore crolla e la benzina nella cavitá inferiore (rimasta ad una pressione più elevata) spinge verso l'alto la membrana chiudendo nuovamente il passaggio.
Appena la membrana chiude l'ugello la pressione nella cavitá superiore inizia a crescere fino ad eguagliare nuovamente quella inferiore e la molla libera nuovamente l'ugello...e così via ciclicamente.
Qui un'altro schema tratto dal manuale.
In questo modo si genera il caratteristico getto pulsante degli iniettori del CIS.
Il sistema richiede una costruzione accurata con un opportuno dimensionamento degli elementi elastici (molle e membrana) e una precisa calibrazione della valvola di sovrapressione.
Il distributore permette dunque di polverizzare il combustibile ma il motore ha bisogno di dosare la quantitá di combustibile per poter variare il numero di giri e la potenza erogata: di questo compito si occupa sempre il distributore con l'aiuto del misuratore di flusso.
Al centro del distributore c'è un pistone mobile: la sua posizione determina l'apertura o la chiusura di passaggi (simili alle luci di scarico nei 2 tempi) attraverso cui la benzina passa dalla cavitá inferiore a quella superiore.
Per quanto appena visto la frequenza con cui si apre l'ugello dipende dalla velocitá con cui la benzina passa dalla cavitá inferiore a quella superiore.
Se il pistone apre completamente le luci di immissione la benzina può fluire in gran quantitá e gli iniettori potranno emettere molti getti al secondo.
Al contrario al minimo, con le luci quasi chiuse i getti sono più o meno 3 al secondo.
Pertanto la variazione di portata di carburante NON AVVIENE tramite un aumento di pressione ma tramite un aumento dei cicli di iniezione!!
Il CIS mirava ad essere un sistema completamente automatico e autoregolante pertanto era necessario trovare un modo di muovere il pistone al centro del distributore in accordo con la quantitá d'aria aspirata dal motore per poter dosare correttamente il carburante (ricordo che il rapporto ponderale è di circa 14.7 parti d'aria per ogni parte di carburante).
Questo in foto è il misuratore di flusso d'aria.
Come si vede il distributore è montato sopra il distributore.
Girandolo se ne può apprezzare il funzionamento.
Il misuratore è posizionato a monte della farfalla dell'acceleratore ed è costituito da un cono al cui centro si muove un disco che in posizione di riposo chiude il cono.
L'aria aspirata dal motore è costretta a passare attraverso il cono e facendolo solleva il disco: maggiore è il flusso d'aria e maggiore sará lo spostamento del disco.
Il disco è fissato all'estremitá di un'asta opportunamente incernierata e all'altra estremitá vi è un contrappeso calibrato che compensa il peso del disco (ecco lo schema esplicativo presente nel manuale).
Non è mostrato nello schema ma ad una apportuna distanza tra la cerniera e il disco preme (niente meno che!) il pistone del distributore!
Pertanto l'aria solleva il disco e contestualmente solleva anche il pistone del distributore aprendo le luci di immissione del carburante!
Questo è il sistema usato per dosare il carburante in funzione del "flusso d'aria".
La soluzione può sembrare ottima ma in realtá costituisce uno dei principali limiti del CIS.
Nei moderni motori non è infatti installato un misuratore di FLUSSO ma bensì un misuratore di MASSA d'aria (generalmente a filo cardo).
La cosa è profondamente diversa in quanto il CIS non tiene pienamente conto delle variazioni di densitá dell'aria legate principalmente alle variazioni di temperatura.
Il sistema costituiva comunque un grosso passo avanti rispetto alle soluzioni precedenti e il problema sarebbe stato risolto in una successiva evoluzione (gestione feedback tramite sonda lambda).
Dunque abbiamo visto come viene generata la tipica iniezione pulsante del CIS e come la frequenza delle pulsazioni venga accordata alla quantitá d'aria aspirata dal motore.
A questo punto gli ingegneri Bosch hanno dovuto trovare il modo di apportare le necessarie correzioni alla carburazione.
Il buon Supermario infatti insegna che per il buon funzionamento del motore il rapporto aria benzina non deve rimanere costante ma variare in base alle condizioni operative.
Fortunatamente lo ha insegnato anche agli ingegneri BOSCH che infatti hanno progettato il CIS affinchè tenga conto delle seguenti necessitá:
-arricchire la miscela finchè il motore non si scalda
-arricchire la miscela al minimo (per un funzionamento più regolare)
-arricchire la miscela quando il guidatore richiede la massima potenza (gas completamente aperto).
In tutte le altre condizioni il rapporto tra combustibile e comburente deve rimanere quanto più possibile vicino a quello stechiometrico.
Continua |
andrea b (andreaverona)
Utente esperto
Username: andreaverona
Messaggio numero: 851
Registrato: 10-2014
| | Inviato il martedì 15 agosto 2017 - 21:48: |
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Grazie, ce ne fossero di contributi come questi...
Rinnovo i complimenti espressi nel post sul g50 e l'invito per una chiacchierata ;) |
Umberto (elfer)
PorscheManiaco vero !!
Username: elfer
Messaggio numero: 13635
Registrato: 09-2002
| | Inviato il martedì 15 agosto 2017 - 23:04: |
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Gran lavoro, Mazza!
Oggi ne so una in più grazie a questo bellissimo post!
Grazie 1000
Tessera Pimania n°27
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Fabio R. (fabio70r)
Porschista attivo
Username: fabio70r
Messaggio numero: 2696
Registrato: 01-2011
| | Inviato il martedì 15 agosto 2017 - 23:32: |
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Grazie
interessantissimo
(anche se appena letto il titolo immaginavo il testo
"...sostituire con carburatori pmo";-))
Argomenti approfonditi così minuziosamente
fanno nascere altre curiosità,
aspetto gli sviluppi e...
ne prenoto uno simile sulla kugelfiscker
Unicuique Suum
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nic65 (nic65)
Utente esperto
Username: nic65
Messaggio numero: 671
Registrato: 06-2016
| | Inviato il martedì 15 agosto 2017 - 23:38: |
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Grande Mazza...purtroppo della K Jetronic(perchè di quella stai parlando)ne parlo nei miei corsi solo per mia passione personale e perchè qualcuno si sta' affacciando al motorimo d'epoca....ho ancora qualche dispensa dell'epoca(le famose dispense gialle Bosch)...se non ti offendi te le regalo volentieri...
nel posto giusto al momento giusto
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mazza911s (mazza911s)
Porschista attivo
Username: mazza911s
Messaggio numero: 1372
Registrato: 04-2012
| | Inviato il mercoledì 16 agosto 2017 - 00:29: |
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Kugelfischer era un'azienda tedesca che negli anni 60 aveva messo a punto un sistema di iniezione concorrente a quello BOSCH.
Si tratta di un prodotto piuttosto simile, anch'esso derivato da una pompa diesel.
Non voglio fare un confronto tecnico tra le kugel e le Bosch ma mi sembra piuttosto assodato che quest'ultime sono il risultato di una progettazione molto più raffinata.
A metá anni 70 il colosso BOSCH acquistò la Kugelficker e smise di produrre le proprie (costosissime) pompe d'iniezione per dare pieno spazio al più moderno sistema di iniezione che aveva appena realizzato...per l'appunto il CIS.
Per motivi che vedremo il CIS è disperatamente inadatto ad uno sviluppo prestazionale del motore pertanto la prima cosa che fece PORSCHE quando dovette preparare il motore della SC RS fu buttarlo nell'immondizia per montare un'iniezione vera.
Purtroppo BOSCH non produceva più le sue pregiate pompe a camma tridimensionale e porsche fu costretta a ripiegare su una kugelfischer.
Vista l'esperienza maturata da tecnici e meccanici porsche sulle pompe bosch non c'era nessun altro motivo per passare alle kugelfischer e sopratutto nessuna superioritá prestazionale di quest'ultima.
Va ricordato che le pompe BOSCH impiegate da porsche sui suoi motori da corsa erano profondamente diverse da quelle usate sui motori stradali e sono facilmente riconoscibili per la presenza del caratteristico tappo rosso per l'olio.
Guarda caso le pompe da competizione sono molto simili a quelle montate su 2.0 e 2.2...
mentre quelle che vengono dopo...ah...povero 2.4S!
Con i pistoni di un 2.2T, la compressione di un ape piaggio e una pompa vinta coi punti delle patatine...
(Messaggio modificato da mazza911s il 16 agosto 2017) |
Francesco (vecchiascocca)
Porschista attivo
Username: vecchiascocca
Messaggio numero: 1773
Registrato: 08-2005
| | Inviato il mercoledì 16 agosto 2017 - 00:48: |
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Bravissimo Mazza,
quando scrivi di argomenti tecnici sei piacevolissimo ed interessantismo da leggere: però anche in questa occasione non sei riuscito non tirare dentro il Super........ma perchè, mi domando?
Ora ne approfitto per una domanda: quanto ha ancora in comune con il CIS il sistema di iniezione del 3200? |
Roberto B. (roberto30)
Utente esperto
Username: roberto30
Messaggio numero: 589
Registrato: 08-2014
| | Inviato il mercoledì 16 agosto 2017 - 01:29: |
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Grazie Mazza!! veramente piacevole...
Ho visto quel misuratore d'aria su un 930, prima serie se no sbaglio...
Grazie ancora,
Roberto |
mazza911s (mazza911s)
Porschista attivo
Username: mazza911s
Messaggio numero: 1373
Registrato: 04-2012
| | Inviato il mercoledì 16 agosto 2017 - 08:57: |
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Certamente Roberto,
Il CIS o K-jetronic come lo chiamò bosch fu installato anche sul motore della 930.
L'abbinamento a questo motore fu molto più felice in quanto la sovralimentazione implicava pressioni più costanti all'aspirazione e incroci modesti.
Magari poi approfondiamo la cosa.
Francesco,
K-JETRONIC e MOTRONIC hanno due cose in comune: il produttore e la parte TRONIC nel nome.
Ah...come recita la VERSIONE ORIGINALE dell'inno tedesco supermario uber alles!
citazione da altro messaggio:purtroppo della K Jetronic (perchè di quella stai parlando)ne parlo nei miei corsi solo per mia passione personale e perchè qualcuno si sta' affacciando al motorimo d'epoca....ho ancora qualche dispensa dell'epoca(le famose dispense gialle Bosch)...se non ti offendi te le regalo volentieri...
Nic65,
Se sei un insegnante capisco lo scarso interesse dei tuoi studenti verso il k-jetronic, io stesso l'ho definito COMMOVENTE se paragonato a sistemi moderni.
Però vorrei proprio vedere cosa sarebbero in grado di progettare quei giovani annoiati se non potessero contare sull'onnipresente elettronica.
La capacitá di elaborare enormi quantitá di dati migliaia di volte al secondo e di intervenire di conseguenza ha forse tagliato le ali alla progettazione meccanica pura e forse anche alla fantasia...ed è un peccato.
Paradossalmente oggi a fare la differenza non è il motore in se (le varie unitá sono tutte molto simili) ma la sua gestione elettronica!
Il CIS è un bell'esempio di sistema completamente meccanico e merita di essere conosciuto proprio per questo.
Ps
Perchè dovrei offendermi?? Mi interessano poco libri e monografie moderne ma impazzisco per i vecchi manuali!! |
mazza911s (mazza911s)
Porschista attivo
Username: mazza911s
Messaggio numero: 1374
Registrato: 04-2012
| | Inviato il giovedì 17 agosto 2017 - 09:54: |
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Il CIS è dotato di accessori atti a correggere la carburazione in alcune condizioni operative.
Per farlo sfrutta sempre il DISTRIBUTORE che si è visto essere il cuore del sistema.
Abbiamo visto che il misuratore di flusso ALZA il pistone al centro del distributore che apre le luci di immissione del carburante.
Ma non abbiamo detto che cosa ABBASSA il suddetto pistone.
Ad abbassare il pistone è la pressione del carburante come si può vedere in questo schema giá proposto in precedenza.
La benzina in pressione (colorata in verde) spinge il pistone verso il basso e si oppone alla forza dell'aria che altrimenti sarebbe libera di sollevare il disco del misuratore di flusso.
Gli ingegneri BOSCH hanno realizzato il CIS in modo che le variazioni della carburazione si effettuino tramite una variazione della pressione che agisce sul pistone.
Lo ripeto ancora una volta: a variare NON È LA PRESSIONE DI INIEZIONE, (che rimane costante a circa 4.5 bar) ma la pressione che agisce sul pistone dosatore.
Come detto il fluido che preme sul pistone è la benzina che viene prelevata dalle cavitá inferiori del distributore attraverso un passaggio calibrato ricavato sulla membrana.
Nello schema è chiamato "primary restriction" (restrizione primaria) e non è altro che un forellino di circa mezzo millimetro di diametro attraverso cui si preleva una piccola quantitá di benzina in pressione (circa 4.5 bar).
Ovviamente il foro e la portata della pompa elettrica sono calibrati in modo da consentire una pressione di 4.5 bar nelle cavitá inferiori anche in presenza di una fuoriscita di benzina attraverso la restriziobe primaria.
Poichè nel sistema esiste una sola pompa della benzina e la pressione nel distributore è 4.5 bar la pressione che agisce sul pistone può essere AL MASSIMO 4.5 bar che corrispondono alla miscelazione più magra possibile (in realtá i dispositivi a monte funzionano in modo che il sistema lavori con pressioni sul pistone inferiori).
Infatti avere una maggiore forza premente (forza = pressione x superficie) sul pistone significa che questo premerá con maggiore forza sull'asta del misuratore che dunque si solleverá meno a paritá di portata d'aria, dunque verrá iniettata meno benzina e la miscela sará più magra.
Vediamo dunque come si comporta concretamente il sistema.
A monte del pistone dosatore esistono due dispositivi che controllano la pressione che agisce su di esso.
Il primo è il warm-up regulator (WAR) al cui interno una membrana mossa da una molla e una bimetallica accoppiata a una resistenza elettrica regola la pressione in base alla temperatura dell'aria e del motore.
A motore freddo e con temperature dell'aria inferiori la densitá dell'aria è maggiore dunque c'è bisogno di più benzina per avere una carburazione ottimale.Al contrario a motore caldo la membrana si alza aumentando la pressione e la miscela risulta più magra.
In parallelo al WUR è poi montato un'altro compensatore a membrana che regola la carburazione in funzione della posizione dell' acceleratore.
In questo caso un eccentrico solidale all'albero della farfalla del gas carica una molla che spinge una membrana che a sua volta gestisce la pressione.
Le condizioni sono tre:
-a gas chiuso il carico è medio per avere una miscela abbastanza ricca
-a gas aperto la pressione aumenta per avere una miscela normale, quanto più vicina a quella stechiometrica.
-a gas totalmente aperto la miscela si arricchisce nuovamente per fornire la massima potenza (le pressioni indicate nello schema sono indicative, ciascun motore ha valori diversi).
Questo sensore di posizione della farfalla Nella prima evoluzione del CIS fu eliminato e integrano nel WAP che divenne sensibile anche alla depressione a valle della valvola a farfalla.
Il CIS comprende anche altri due componenti accessori.
Il primo è una valvola di By-pass che in presenza di una forte depressione a valle della farfalla del gas si apre e permette al motore di respirare più aria.
Questo si verifica quando si chiude il gas ad alto numero di giri e il motore è in decelerazione: in questa situazione il CIS sarebbe portato ad arricchire la miscela (tramite il sensore di posizione della farfalla) ma non sarebbe corretto.
Aggiungendo aria tramite la valvola di by-pass si ripristina un rapporto aria benzina corretto.
Affinchè tutto il sistema funzioni correttamente è evidentemente necessario che la pressione della benzina a monte del sistema sia quanto più possibile costante.
A questo provvede un compensatore a membrana che ha anche il compito di immagazzinare una certa pressione ed evitare il vapor-lock.
Questo infine uno schema che mostra l'intero sistema e la posizione di tutti i componenti.
A questo punto si è visto a grandi linee come funziona il CIS e credo sia impossibile non apprezzare il risultato del lavoro dei tecnici bosch!
Se ci pensate hanno fatto un sistema completamente automatico ed efficiente usando solo una pompetta della benzina, qualche membrana e un pò di molle!!
Bravissimi!
Il 2.7 che abbiamo riparato si è dimostrato PERFETTO dal punto di vista didattico in quanto...praticamente nessun componente funzionava e quindi è stato smontato e revisionato.
Con l'aiuto di un banale manometro abbiamo verificato i malfunzionamenti e una volta ripristinate le pressioni prescritte dal costruttore il motore ha preso a funzionare PERFETTAMENTE come confermato dall'analisi dei gas di scarico.
Devo ammettere che è stata davvero una sorpresa e al contempo una soddisfazione.
Certo...dal punto di vista delle prestazioni del motore il CIS è un bidone disumano ma questo è un'altro discorso! |
A C (and55)
Utente esperto
Username: and55
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| | Inviato il giovedì 17 agosto 2017 - 22:32: |
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citazione da altro messaggio:Certo...dal punto di vista delle prestazioni del motore il CIS è un bidone disumano ma questo è un'altro discorso!
Innanzitutto grazie per la completezza della spiegazione; faccio però fatica a comprendere quest'ultima affermazione, nel senso che se il CIS non è performante per il motore che cosa lo è e perche non può esserlo il CIS?
Non mi piaccio neanche un po' figurati agli altri.
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mazza911s (mazza911s)
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Username: mazza911s
Messaggio numero: 1377
Registrato: 04-2012
| | Inviato il sabato 19 agosto 2017 - 14:28: |
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Il CIS svolge egregiamente il suo lavoro su motori di impostazione turistica ma è inadatto ad ottenere elevate potenze (su motori aspirati).
Non ho sottolineato una sua carattetistica intrinseca ma il nome stesso non lascia dubbi:
Continuous
Injection
Sistem
è un sistema di iniezione CONTINUA.
Ovvero l'iniezione non avviene in fase con il motore: gli iniettori spruzzano benzina SEMPRE a prescindere che la valvola di aspirazione sia aperta o meno.
Lo preciso perchè alcuni pensano che questo sia un problema.
Come vedremo non è necessariamente così ma andiamo con ordine.
Una prima ragione delle limitate prestazioni di punta deriva dalla conformazione dei condotti di aspirazione e dalla posizione della farfalla del gas (che per la prima volta su una 911 diventa singola).
Nei motori MFI e in quelli a carburatori multicorpo (ma la cosa vale per qualsiasi motore ad alte prestazioni vecchio o moderno che sia) ciascun cilindro ha la propria farfalla.
Questo per avere una elevata velocitá di risposta ai comandi del gas ma anche per riprodurre a monte di ciascun cilindro le stesse condizioni fluidodinamiche di immissione (o quantomeno il più simili possibile).
In un motore plurifrazionato la prestazione globale è la media delle prestazioni di ciascun cilindro, ed è dunque essenziale riprodurre la stessa geometria (che si suppone essere quella ottimale) a monte di ciascuna valvola di aspirazione.
Parlando in termini generali va anche detto che la farfalla posta ad opportuna distanza da ciascun cilindro non si limita a parzializzare l'aspirazione ma svolge un ruolo importante nel creare turbolenza nei condotti (principalmente microturbolenza) che risulta vantaggiosa a certi regimi.
Sempre in termini generali si può dire che condotti di aspirazione rettilinei (come quelli presenti nei motori MFI) corti e di grosso diametro favoriscono la potenza agli alti regimi.
Il CIS fa l'esatto contrario.
La farfalla è una sola, posta in posizione più o meno centrale e i condotti di aspirazione sono curvi e tutt'altro che identici ma di 3 geometrie e lunghezze diverse.
Significa che quando una coppia di cilindri lavora con i collettori "in fase" gli altri 4 non lo sono e "tirano indietro" ovvero frenano la prestazione globale del motore.
Chiunque abbia guidato una 911S MFI a corsa corta sa bene cosa succede a 4500 giri quando tutti e sei i cilindri entrano simultaneamente in fase...il timbro del motore cambia e sembra che una piccola turbina cominci a spingere tanto è evidente il cambio di passo (cose che uno con un 2.4 non può capire).
Tornando ai condotti di aspirazione di un motore CIS va inoltre detto che questi sono piuttosto lunghi e stretti (per ragioni legate al tipo di iniezione) e questa geometria favorisce il riempimento ai regimi medio bassi a scapito della capacitá del motore di respirare agli alti regimi (ovvero della potenza massima).
In realtá la conformazione di tutta l'aspirazione, a partire dalla geometria dei condotti fino alla singola farfalla è tale per rispondere alle esigenze del misuratore di flusso d'aria che funziona decorosamente solo in presenza di un flusso quanto più possibile costante.
Provate ad immaginare cosa accadrebbe montando il CIS su un motore monocilindrico: il flusso d'aria si avrebbe solo durante l'aspirazione mentre durante le altre fasi il misuratore resterebbe TEORICAMENTE chiuso.
Dico teoricamente perchè il misuratore si aprirebbe in fasi diverse da quella di aspirazione a seconda del regime di rotazione per via delle lunghezze dei condotti e delle inerzie delle masse in movimento.
In poche parole CIS funzionerebbe malissimo, sopratutto ai bassi regimi.
Da questo nasce l'esigenza di far convergere i condotti di aspirazione di ciscun cilindro in un plenum e di interporre la farfalla tra questo e il misuratore, in modo da stabilizzare la portata d'aria.
Naturalmente lo stesso misuratore di flusso d'aria introduce perdite di carico all'aspirazione (non essendo altro che una strozzatura a sezione variabile) che crescono con la velocitá dell'aria ovvero con i giri del motore.
Dunque facendo un breve riepilogo il CIS prevede:
1-Una sola farfalla anzichè 6
2-una seconda strozzatura all'aspirazione costituita dal misuratore
3-condotti di lunghezze diverse che implicano rendimenti disomogenei dei cilindri
4-condotti lunghi e stretti che favoriscono la coppia ai regimi medio bassi a scapito della potenza.
Giá queste cose dipingono un sistema che fa di tutto per avere un motore turistico, ricco di coppia ma scarso nell'allungo e lento nella risposta.
Ma manca ancora il meglio, o meglio il PEGGIO!
A paritá di condizioni al contorno per ottenere potenze elevate è necessario realizzare elevati rendimenti volumetrici (respirare tanta aria) e di lavaggio (espellere tutti i residui di combustione in modo che nel cilindro ci sia solo carica fresca ad ogni scoppio).
Semplificando al massimo si può dire che questi obiettivi si perseguono tramite la scelta della fasatura più appropriata.
Per ottenere buoni rendimenti volumetrici serve (anche ma non solo) un'alzata importante in modo che le valvole si aprano molto e il motore possa aspirare molta aria durante la sua discesa...il che però genera dei picchi di depressione (quando il pistone scende) che, abbiamo appena visto, vengono digeriti molto male dal misuratore d'aria.
Un buon lavaggio della camera di scoppio invece si realizza (anche ma non solo) tramite l'incrocio, ovvero l'apertura simultanea delle valvole di aspirazione e di scarico.
Il concetto è molto semplice (e noto a tutti):
dopo lo scoppio della miscela e la successiva fase di espansione si aprono le valvole di scarico attraverso cui escono i gas di scarico.
Questi escono prima di tutto perchè sono ad altissima pressione e appena si apre un passaggio sfogano verso l'atmosfera.
Nella fase finale vengono spinti dalla risalita del pistone ed hanno una notevole velocitá che conferisce alla massa di gas una certa inerzia.
A questo punto se anche si apre la valvola di aspirazione i gas non cambiano direzione e continuano ad uscire per lo scarico (ovviamente se la velocitá della colonna di gas è sufficiente) ed anzi richiamano aria dall'aspirazione migliorando sia il lavaggio che il riempimento.
È evidente che questo funziona se la velocitá dei gas è sufficientemente elevata e questa è proporzionale alla velocitá con cui sale il pistone ovvero al regime di rotazione: non è infatti un mistero che i motori ad elevato incrocio funzionano bene agli alti regimi.
Ai regimi medio bassi infatti l'inerzia dei gas è modesta e se si aprisse la valvola di aspirazione troppo presto questi sfogherebbero anche all'aspirazione facendo uscire pazzo il povero misuratore di flusso d'aria che sentirebbe prima una contropressione seguita da una depressione...un disastro!
Per completezza va detto che il rendimento globale del motore (tolto il rendimento organico) è tutta una questione di velocitá dei fluidi e a queste concorrono tutti gli organi, non solo gli alberi a camme però credo che queste semplici considerazioni siano sufficienti a capire perchè il CIS funziona solo con fasature turistiche.
In conclusione si può dire che il grande limite del CIS è il sistema che utilizza per misurare l'aria e dosare il carburante...peccato che TUTTO IL CIS sia costruito attorno ad esso!!
Ah, un'ultima cosa.
Alcuni pensano (meccanici compresi!!) che sia un problema il fatto che la benzina viene iniettata anche quando la valvola di aspirazione è chiusa ma in linea di principio questo non è affatto un problema, anzi!
Nei motori a benzina la combustione avviene solo allo stato gassoso, il combustibile presente in camera di combustione allo stato liquido non prende parte alla combustione (se non parzialmente).
Pertanto è necessario fornire al carburante il maggior tempo possibile per evaporare ed è questo il motivo per cui nei motori ad altissime prestazioni (ad esempio quelli di F1) l'iniezione di carburante inizia nell'istante in cui la valvola di aspirazione si chiude!
Fabio,
Il tuo intervento è estremamente valido!!
Mi suggerisce la stesura di un manuale aggiornato...
CIS: Manuale di uso e manutenzione (edizione 2017).
CAPITOLO 1
Rimuovere il CIS e portarlo in luogo ben areato a debita distanza dalla vettura quindi cospargere di benzina e appiccare il fuoco.
CAPITOLO 2
Sostituire con carburatori PMO.
CAPITOLO 3
Dare gas!
FINE
Ahahahah |
Forum delle 911 raffreddate ad aria fino al 1998 