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mazza911s (mazza911s)
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| | Inviato il domenica 03 maggio 2020 - 19:13: | 
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Buongiorno a tutti,
Qualche tempo fa in un 3d parlavo dei collettori di aspirazione e sottolineavo l'importanza di avere lunghezze uguali per tutti i cilindri.
Un caro amico mi ha chiesto spiegazioni pregandomi di farlo per iscritto, in modo da poter rileggere e capire con calma... (?!?! ).
Qui su pmania ci sono esperti molto più preparati di me ma per passare un po' il tempo in questo ultimo weekend di arresti domiciliari ho deciso di mettere nero su bianco quel poco che ricordo sull'argomento.
Forse potrebbe essere gradita anche a qualcuno di voi l'occasione per sprecare qualche minuto così ho pensato di condividere la cosa.
Prima di parlare di collettori vorrei dedicare un attimo ad un concetto fondamentale che secondo me bisognerebbe sempre avere a mente quando si trattano questi argomenti.
La progettazione di un motore non è una strada a senso unico e il risultato è sempre frutto di decine anzi centinaia, di scelte di compromesso.
Quando si studia una unità termica non esiste la cosa GIUSTA: non è una equazione che prevede una unica soluzione corretta mentre tutte le altre sono sbagliate.
Il motore è un sistema complesso e ogni scelta ha ricadute su più fronti che potranno essere positive su alcuni e negative su altri.
Per questo si parla sempre di scelta di miglior compromesso in base all'impiego a cui l'unità è destinata.
L'esempio banale è quello del pistone.
Questo deve:
-essere quanto più leggero possibile per motivi prestazionali,
-essere anche robusto per motivi di durata,
-essere facile da produrre per motivi economici ( e a volte deve essere già esistente per motivi di sinergia!).
- ecc...
Facile capire che coniugare tutte queste esigenze non è semplice, la coperta è sempre corta e il risultato finale cambia a seconda che si scelga di privilegiare un aspetto piuttosto che un'altro.
Oggi l'impiego massiccio di attuatori di vario tipo gestiti da potenti centraline elettroniche ha permesso, per così dire, di allungare la coperta.
Ma questo solo agli occhi dell'utente finale, in realtà i progettisti continuano a studiare diverse configurazioni del motore ciascuna delle quali è ottimale solo in certe condizioni di carico e di regime.
Poi creano delle "mappe" ovvero delle istruzioni che consentono alla centralina elettronica di decidere qual'è la configurazione più adatta in ciascun momento e di agire sugli attuatori per realizzarla.
Tra i tanti sistemi di uso comune questi sono i primi che mi vengono in mente:
Accensione elettronica può decidere qual'è l'anticipo più adatto,
Iniezione elettronica può decidere quando e quanto carburante iniettare,
Variatore di fase può decidere quando iniziare apertura e chiusura delle valvole , è interessante notare che la gestione della valvola di scarico consente di realizzare (fittiziamente) anche una gestione del rapporto di compressione.
Sistemi ad alzata variabile decidono poi quanto aprire le valvole senza dimenticare sistemi tipo il v-tec honda che possono cambiare anche il profilo di alzata.
Collettori di aspirazione a geometria variabile e/o risonanti cambiano il percorso del fluido prima di arrivare al motore.
Distributori a geometria variabile consentono di variale l'angolo con cui i gas di scarico entrano nella turbina.
Ecc...
Questi sono solo alcuni dei parametri gestiti elettronicamente sui motori moderni: combinando le innumerevoli configurazioni ottenibili singolarmente da ciascun sistema si ottengono infinite configurazioni del motore.
L' elettronica monitora simultaneamente le condizioni di funzionamento e le richieste di potenza che arrivano dal guidatore (centinaia di volte al secondo) e le usa per scegliere la configurazione più adatta consentendo di avere un motore che funziona egregiamente in un ampio range di situazioni.
Il motore della GT3 è un meraviglioso esempio, è in grado di portarvi a spasso comodamente a poco più del min, ha una erogazione gradevole ai medi regimi e può esplodere in un crescendo mozzafiato di potenza fino a 9000 giri.
È bene ricordare che porsche raggiungeva valori di potenza specifica simili, nell'ordine dei 120 cavalli\litro, già 50 anni fa (tra l'altro con due sole valvole per cilindro!) purtroppo però quelli erano motori inutilizzabili per chiunque non fosse un pilota professionista alla conquista di un posto sul podio.
Una gt3 invece può essere guidata anche da mia suocera!
Concludo questa divagazione sull'elettronica con una personale considerazione sui moderni strumenti di calcolo computerizzati, generalmente basati sul metodo degli elementi finiti.
Alcuni credono che il computer sia l'oracolo della VERITÀ, in grado di risolvere qualsiasi problema con la migliore delle soluzioni possibili.
Secondo me è un'idea sbagliata e mi conforta sapere che progettisti veri nutrono la stessa opinione.
Non voglio annoiare nessuno con i tecnicismi ma basta una semplice riflessione per capire come stanno le cose: se i calcolatori fossero in grado di fornire la soluzione perfetta OGGI non ci sarebbe spazio per le evoluzioni e i miglioramenti DOMANI.
Sarebbe la fine del progresso tecnologico e questo evidentemente non rispecchia la realtà.
Veniamo dunque ai collettori di aspirazione e cerchiamo di capire perché sono un elemento fondamentale per qualsiasi motore che abbia una qualche ambizione prestazionale.
Tutto parte dalla regola aurea:
Tanta aria => tanta benzina => tanti cavalli
Da sempre l'obbiettivo di un progettista (ma anche di ogni automobilista! ) è quello di avere tanta potenza e perché ciò si verifichi è necessario che il motore respiri molta aria.
Per farlo esistono due strade fondamentali: la prima passa per la cubatura ovvero si aumenta corsa e/o alesaggio per aumentare il volume generato dal pistone nel suo moto alternato.
La seconda strada massimizza il rendimento volumetrico ovvero mira ad aspirare piu aria a parità di cilindrata.
La prima strada è forse la più ovvia e sebbene non sia priva di difficoltà consente di ottenere valori di coppia e potenza impressionanti come ha ampiamente dimostrato la scuola americana.
La seconda strada è tipicamente europea e ha portato ad espressioni di virtuosismo tecnico di valore assoluto.
La ricerca esasperata del modo di far entrare in camera di scoppio un po' di aria in più rispetto al motore avversario (a parita di cubatura) è stata vissuta dai tecnici con uno spirito di competizione che non era secondo a quello dei piloti.
Apro una piccola parentesi per dare due definizioni importanti.
L'aria ambiente che viene aspirata dal motore cambia a mano a mano che attraversa il motore:
-inizia il percorso come aria (miscela di gas tra cui ossigeno e azoto)
-diventa miscela nel momento in cui viene aggiunta la benzina
-cambia completamente di composizione per effetto della combustione
-diventa gas esausto all'uscita della camera di scoppio.
Per semplicità userò sempre lo stesso termine definendo i gas/miscela semplicemente fluido.
La seconda definizione è quella di rendimento volumetrico.
Il pistone, nel suo moto alternato all'interno del cilindro genera un certo volume detto cilindrata o cubatura unitaria.
La somma del volume generato da tutti i cilindri è nota a tutti come cilindrata del motore.
Durante la fase di aspirazione all'interno di ogni cilindro viene aspirato un certo volume di aria: il rendimento volumetrico è il rapporto tra il volume di aria che entra effettivamente nel cilindro durante la fase di aspirazione e la cilindrata.
Se ad esempio il volume di aria aspirata coincide con la cubatura unitaria il rendimento volumetrico vale 1.
Se invece il motore respira meno aria rispetto alla sua cilindrata il rendinento sarà minore di uno e viceversa.
Gli strumenti che consentono di massimizzare il rendimento volumetrico si trovano tutti nella parte alta del motore (o alle estremità nel caso di un boxer) e sono essenzialmente:
- la testata intesa come insieme delle parti fisse e mobili che la costituiscono
- i collettori di aspirazione e scarico
-le parsti del cilindro e il cielo del pistone.
In un 4 tempi la parte bassa del motore (albero a gomiti, bielle, ecc..) non ha una parte attiva nello sviluppare potenza anche se in pmania tutti ricordano i famosi volani alleggeriti in grado di dare 5/10 cavalli!
La spiegazione è semplice e forse banale: nella parte alta del motore sono presenti tutti gli organi che entrano in contatto con il fluido per guidarlo nel percorso attraverso il motore e sono ovviamente questi i responsabili del rendimento volumetrico, la coppa dell'olio o il magico volano alleggerito c'entrano poco.
Nella parte bassa del motore si converte l'espansione dei gas in momento torcente all'albero e gli organi li presenti sono ovviamente fondamentali ma in termini di potenza il loro contributo è negativo nel senso che non la producono, bensì la assorbono a causa di attriti e altri fenomeni dissipativi!
Un imbiellaggio ben progettato assorbe il minor quantitativo di potenza possibile ma credo sia piuttosto ingenuo credere che togliendo mezzo chilo dal volano si possano restituire al motore manciate di cavalli...
Tornando ai 4 tempi aspirati sulla base del rendimento volumetrico è possibile distinguere due tipi di propulsori: i motori e i cadaveri.
I cadaveri sono quei cosi che servono alle mogli per andare a fare la spesa.
Lo scopo della vita del cadavere è di accendersi con mezzo giro di chiave, e spostare silenziosamente un'auto con un'erogazione piatta e lineare fino a che un calo intenso quanto prematuro della spinta non interviene a suggerire il passaggio al rapporto successivo.
Nella realtà quotidiana il cambio marcia avviene molto prima del limitatore e infatti questi motori sono fatti per girare a regimi bassi, il che gli consente di avere una vita lunga e tranquilla trascorsa fornendo potenze modeste in cambio di altrettanto modeste razioni di carburante.
In altre parole i cadaveri sono motori parchi ed affidabili ma senza alcuna velleità sportiva o prestazionale.
In questi motori il fluido attraversa il filtro dell'aria, di solito posizionato in prossimità delle parti calde del motore in modo che anche d'inverno l'aria aspirata sia bella calda (e poco densa) per scongiurare problemi di condensa e/o disomogeneità della miscela.
Da qui entra nei collettori di aspirazione la cui geometria è solitamente dettata da esigenze di compattezza, attraversa il piccolo passaggio aperto dalle valvole di aspirazione e entra nel cilindro.
Dopo la combustione esce dalle valvole di scarico e attraversa collettori e marmitte asfittiche progettate per abbattere al massimo la rumorosità.
Questa tipologia di motori è quella largamente più diffusa e si caratterizza per rendimenti volumetrici largamente inferiori ad 1.
Vale a dire che un cadavere di 2 litri di cilindrata aspira moooolto meno di 2 litri di aria ad ogni ciclo
Un motore si comporta in modo completamente diverso da un cadavere.
A determinati regimi di rotazione il suo rendimento volumetrico supera di gran lunga il valore di 1 arrivando a circa 1,2 ovvero un 2 litri aspira fino a 2.4 litri di aria ad ogni ciclo.
In pratica un motore sportivo ASPIRATO si comporta come un TURBO realizzando una sovralimentazione del 20% senza che ci sia il compressore!!!
Io ho sempre giudicato straordinario questo risultato e credo sia alla base del mio scarso interesse per i cadaveri...e della mia grande passione per i motori sportivi.
Quand'ero ragazzino i V12 aspirati di formula 1 toccavano potenze specifiche di 300 cavalli/litro (900 cavalli da un 3000 aspirato!) e ai miei occhi il modo in cui riuscissero ad ottenere un simile risultato sconfinava nell'esoterismo!
In realtà bastano poche considerazioni per contestualizzare quei valori esagerati ed avvicinare i motori dei campioni ai motori che anche noi possiamo guidare tutti i giorni.
Per prima cosa va considerato il regime di rotazione a cui il motore esprime la sua potenza: all'epoca si superavano abbondantemente i 18.000 giri al minuto.
La potenza è il prodotto della coppia motrice per il numero di giri motore, pertanto, supponendo di riusce a conservare lo stesso rendimento globale, raddoppiando i giri si raddoppia la potenza, e viceversa.
300 cavalli/litro a 18. 000 giri si possono assimilare a 150 cavalli/litro a 9000 giri che sono già un valore molto più ragionevole e non così lontano dai 125 cavalli/litro a 9000 giri di una recente 911 GT3.
A regimi elevatissimi è inoltre lecito attendere un decadimento di alcuni rendimenti oltre a stress meccanici che giocoforza limitano drasticamente la vita utile del motore.
Le due cose insieme rendono di fatto un motore da corsa poco più che un esercizio di stile per un comune appassionato.
Però lanciano una sfida affascinante: trasferire sulla propria auto le tecniche da competizione che abbinate a regimi di rotazione "umani" consentono di avere propulsori affidabili e altamente prestazionali.
È però necessario conoscere i meccanismi che permettono ai motoristi di raggiungere rendimenti volumetrici considerevoli (e di conservarli anche a regimi elevatissimi) se si vuole tentare di applicarli alle nostre auto.
Tali meccanismi sono essenzialmente 2 e sono concettualmente molto semplici, come quasi sempre avviene in meccanica la cosa difficile è applicarli con profitto!
Il primo meccanismo è legato alla massa e alle caratteristiche del moto del fluido all'interno dei condotti.
Il secondo meccanismo è legato alla propagazione delle onde di pressione (positiva e negativa) all'interno dei condotti.
Cercherò di illustrarli nel modo più semplice possibile concedendomi qualche "licenza" poco tecnica ma utile a far capire il concetto.
Non scriverò formule o numeri anche se sarebbero utili perché la cosa risulterebbe poco comprensibile soprattutto a chi mi ha commissionato questa spiegazione!
Per quanti invece potrebbero apprezzare un approfondimento maggiore potrei aggiungere qualche interessante formuletta in seguito ma dico subito che sono utili per capire i fenomeni, non per studiarli.
Per giocare sui miei motorini uso simulatori agli elementi finiti su calcolatori con oltre un centinaio di processori fisici...anche perché i conti a mano non li saprei fare!! Ahahahahaha
ps
Come dicevo all'inizio qui su pmania sono in molti a saperne più di me e li invito fin d'ora a intervenire per arricchire la discussione o per colmare lacune e errori! |
Roberto (gnoppo)
Porschista attivo
Username: gnoppo
Messaggio numero: 2082
Registrato: 01-2015
| | Inviato il domenica 03 maggio 2020 - 21:39: |
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Caspita! Interessante. Per ora ti seguo.
Non posso che imparare, ma ho notato un passaggio controverso.
Da un lato i calcolatori non sono l'oracolo, ma dall'altro sono ormai indispensabili
(al punto si usarne 100 processori per delle tue simulazioni).
Per estrazione tendo a pensare che la vera differenza la facciano loro.
Aspetto la prossima puntata! |
luca (piggdekk)
Porschista attivo
Username: piggdekk
Messaggio numero: 1551
Registrato: 02-2010
| | Inviato il domenica 03 maggio 2020 - 22:55: |
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Certo che siamo curiosi Mazza, qualche formula male non fa, soprattutto se include la fasatura delle camme  .
Per i computer e tutto il resto sarei curioso di capire quanto davvero un programma CFD possa simulare la dinamica di un condotto. Ho smesso di lavorarci circa 15 anni fa, ma magari nel frattempo hanno fatto passi da gigante. Ai miei tempi di processori ne usavamo anche più di mille  ma restava una noia mortale, molto più divertente giocare con una fresa.
luca
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mazza911s (mazza911s)
Porschista attivo
Username: mazza911s
Messaggio numero: 1414
Registrato: 04-2012
| | Inviato il domenica 03 maggio 2020 - 23:58: |
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Il primo fenomeno fisico usato per aumentare il rendimento volumetrico è molto intuitivo e si può spiegare usando una rappresentazione fittizzia.
Immaginiamo di avere a monte e a valle della camera di scoppio dei condotti di aspirazione perfettamente cilindrici e rettilinei e supponiamo di porre all'interno dei decondotti degli elementi cilindrici (xhe chiamero pistoncino) in grado di scorrere avanti e indietro e contestualmente di chiudere ermeticamente i condotti.
Analizziamo la fase di aspirazione nel caso in cui il motore giri molto lentamente.
La valvola di scarico è chiusa e il pistone è al punto morto superiore.
Se il pistone comincia a scendere lentamente il cilindretto si muoverà in direzione della valvola, la pressione nel condotti di aspirazione resterà più o meno costante e nel cilindro entrerà una quantità di aria pari alla cilindrata unitaria.
Supponiamo ora che il pistone scenda molto velocemente ovvero che il motore giri ad alti regimi.
Il cilindretto per via della sua inerzia non riuscirà a seguirlo immediatamente e si metterà in movimento con velocità crescente.
Inizialmente nei condotti si genererà una certa depressione dovuta al fatto che il pistone scende molto velocemente e il cilindretto non è in grado di seguirlo.
Ad un certo momento il cilindretto riuscirà ad acquistare una velocità tale da azzerare la depressione nel condotto.
Mano a mano che si avvicina al punto morto inferiore il pistone inizia a rallentare proprio mentre il cilindretto raggiunge la sua velocità massima ovvero la sua massima inerzia.
Al punto morto inferiore il pistone inverte la sua corsa e inizia a risalire ma il cilindretto non ha ancora esaurito il suo abbrivio e continua ad avanzare spingendo l'aria davanti a se nella camera di combustione.
Ad un certo momento la pressione crescente riuscirà a vincere l'inerzia del cilindretto e lo farà fermare quando sarà ormai giunto in prossimità delle valvole.
Chiudendo le valvole di aspirazione nel preciso istante in cui il cilindretto si ferma è possibile intrappolare all'interno del cilindro una quantità di aria superiore alla cilindrata mettendo di fatto in pressione il cilindro.
Questa è quella che si chiama sovralimentazione dinamica ed anche se non esiste alcun cilindretto scorrevole all'interno dei condotti la colonna di fluido si comporta esattamente in questo modo poiché è dotata di una certa massa e segue dunque le leggi della dinamica.
Ovviamrnte perché si verifichi la sovralimentazione dinamica è necessario che i tempi di apertura e chiusura delle valvole siano perfettamente accordati alla geometria dei condotti e alle velocità del fluido.
Il lato scarico è ancora più interessante e "potente" per via dell'altissima pressione presente all'interno del cilindro dopo la combustione.
Se gestiti opportunamente i fenomeni inerziali lato scarico si possono utilizzare per incrementare l'aspirazione di aria all'interno del cilindro e come vedremo la chiave di tutto sarà ancora una volta la fasatura. |
nic65 (nic65)
Porschista attivo
Username: nic65
Messaggio numero: 1567
Registrato: 06-2016
| | Inviato il lunedì 04 maggio 2020 - 00:09: |
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piacevole da leggere….seguo
nel posto giusto al momento giusto
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mazza911s (mazza911s)
Porschista attivo
Username: mazza911s
Messaggio numero: 1415
Registrato: 04-2012
| | Inviato il lunedì 04 maggio 2020 - 00:49: |
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Roberto,
Nessuna contraddizione.
Come dici tu i calcolatori non sono l'oracolo ma sono oggi uno strumento prezioso.
Non sono on grado di risolvere i problemi ma si può dire che danno risposte abbastanza affidabili a domande BEN POSTE.
Ovvero se si imposta correttamente la simulazione sono in grado di prevedere abbastanza verosimilmente cosa accadrà.
Per me le simulazioni sono utilissime perché non ho i mezzi e nemmeno il tempo per fare esaustive prove di flussaggio o intere settimane al banco prova motori.
È molto più semplice ed economico lanciare simulazioni su un grosso calcolatore.
Luca,
Non so quali simulazioni facessi e che software ufilizzassi, suppongo ti dedicassi a turbomacchine, e in questo caso penso di poter dire che in 15 anni è passata parecchia acqua sotto i ponti sia dal punto di vista software che hardware
Per pura curiosità lo scorso anno mi sono interessato al progetto di una turbomacchina a flusso radiale di piccola potenza (mi pare 20 kw all'albero) che ha fatto un caro amico.
Ha ottimizzato il progetto sulla base delle simulazioni e quando hanno realizzato il primo prototipo lo scarto rispetto a quanto simulato è stato davvero marginale.
La cosa mi ha molto colpito ed è stato li che ho deciso di provare con il mio motore.
Certo una turbomacchina a velocità costante è una pacchia se paragonata a un motore a combustione interna ma sto seguendo un sentiero poco battuto e ogni aiuto è prezioso!
Ps
Personalmente la parte teorica mi appassiona moltissimo ma convengo che giocare con la fresa è molto divertente...
Ho fatto pezzi belli tosti ma ci sono progetti che mi hanno dato soddisfazioni ancora più grandi... Questo è il piccolo mozzo ruota in ergal che ho fatto l'altra sera per adattare la trasmissione di un kart alla macchinina elettrica di mio figlio di 3 anni...
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luca (piggdekk)
Porschista attivo
Username: piggdekk
Messaggio numero: 1552
Registrato: 02-2010
| | Inviato il lunedì 04 maggio 2020 - 07:48: |
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Mozzo con parastrappi? Di la verità quanti cavalli ha la macchinina di tuo figlio!
Ho simulato sia turbomacchine che combustione sia con programmi commerciali che con programmi sviluppati da noi, in totale ci ho lavorato quasi una decina di anni. Simulare un motore che si muove come dici tu è una cosa ben più complessa. O meglio, fare una simulazione è pure semplice, ma farne una che sia realmente utile per simulare il motore secondo me richiede almeno una verifica con un motore vero e sei punto e a capo. Certo se hai risultati sono curiosissimo di vedere cosa si riesce a calcolare adesso.
Che invidia avere una fresa CNC in casa!!!
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Fabio R. (fabio70r)
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Username: fabio70r
Messaggio numero: 3792
Registrato: 01-2011
| | Inviato il lunedì 04 maggio 2020 - 10:41: |
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Vai Mazza molto interessante prosegui con dovizia di particolari...
Vorrei chiedere in particolare perché, vista l'importanza della aspirazione, non hanno mai realizzato prese d'aria dirette.
Anzi nella 911 raffreddate ad aria la "presa" è nel vano motore, sicuramente aspira aria calda e turbolenta
...
Grazie
Iscriviti al mio canale video Motorfab 70
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mazza911s (mazza911s)
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Username: mazza911s
Messaggio numero: 1416
Registrato: 04-2012
| | Inviato il martedì 05 maggio 2020 - 13:00: |
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Fabio,
continuando con la descrizione dei fenomeni credo risponderò implicitamente alla tua domanda.
Faccio però anche una considerazione di natura diversa.
Quando si sviluppa un motore da competizione uno dei metodi più diffusi è quello degli incrementi marginali e tale metodo è applicabile a qualsiasi aspetto dell’auto (aerodinamica, assetto, ecc…).
Facciamo un esempio pratico: supponiamo di considerare un particolare del motore e di ottimizzarlo all’estremo ottenendo magari un incremento del suo rendimento del 5% che su un motore già spremuto allo spasimo è grasso che cola.
Ora quel componente concorre al rendimento complessivo del motore per una quota che potrebbe essere nell’ordine del 1% pertanto ottimizzando il particolare ho incrementato la prestazione del motore dello 0,05% che si può considerare, guarda caso, un incremento marginale.
Applicando però lo stesso metodo a più organi si può ottenere un incremento globale significativo ed è essenzialmente la strada usata nelle competizioni.
Un’auto stradale, dal punto di vista delle prestazioni e dei rendimenti è letteralmente un colabrodo.
I margini di miglioramento PRESTAZIONALI sono enormi e praticamente ovunque, volendo metterci le mani la cosa più difficile è decidere da dove partire.
Però per l’utente di una normale auto stradale le prestazione sono solo una delle voci che concorrono al giudizio complessivo del mezzo e solo uno degli aspetti considerati in fase di acquisto.
Il guidatore medio vuole anche il comfort, l’infotainment, il navigatore, i sedili riscaldabili, il tettuccio apribile, il cruscotto in pelle, le 4 ruote motrici…devo continuare?
Su una 911 moderna ci sono quintali di ciarpame prestazionalmente inutile, anzi controproducente.
In questo contesto il beneficio derivante da un riposizionamento del punto di aspirazione si può valutare in termini di incremento marginale a fronte però di una miriade di potenziali problemi di varia natura (sporco, manutenzione, estetica, ecc).
In buona sostanza un air scope ha senso solo su una macchina da corsa. |
luca (piggdekk)
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Registrato: 02-2010
| | Inviato il martedì 05 maggio 2020 - 15:31: |
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Aggiungerei pure che il vano motore di una porsche non è dei peggiori. È vero che sta dietro ma ha una ventola enorme che risucchia continuamente aria fresca dall'esterno anche in pieno traffico.
Mazza se non ti dispiace aggiungo un paio di foto per dare un po di contesto.
Questo è il condotto di apsirazione di una testa 2700, molto strozzata ma si vede bene sia il profilo sia la qualità tutto sommato accettabile della fusione.
questo è il condotto di scarico:
e giusto perchè ce l'avevo sul banco questo è il condotto di aspirazione di una alfa twin spark (praticamente stessa testa della GTA)
la parte nella testa è molto più lungo del condotto di una porsche, e la fusione lascia più spazio alla fresa 
luca
[!] Questo utente ha superato il limite di msg concessi ai NON soci. Consigliamo di iscriversi o rinnovare la quota del Pimania Club!
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mazza911s (mazza911s)
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Username: mazza911s
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Registrato: 04-2012
| | Inviato il martedì 05 maggio 2020 - 22:09: |
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Grande Luca! Ottime foto!
Questa è la stessa testa con i porti "lievemente" allargati...
Ho cercato di scattare la foto dalla stessa angolazione per agevolare il confronto quindi ecco lo scarico.
La fase di scarico avviene più o meno come segue.
Poco dopo il punto morto inferiore la valvola di aspirazione si chiude (quella scarico è già chiusa da tempo) e inizia la fase di compressione.
Poco prima del punto morto superiore (leggi angolo di anticipo) scocca la scintilla che origina la combustione e il repentino aumento di pressione che ne segue è alla base del funzionamento del motore.
Dopo la fase di espansione è necessario evacuare i gas combusti per liberare il cilindro e riavviare una nuova aspirazione e così via.
Vediamo come sfruttare l'inerzia dalla colonna fluida per ottenere maggiore potenza. |
mazza911s (mazza911s)
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Username: mazza911s
Messaggio numero: 1418
Registrato: 04-2012
| | Inviato il martedì 05 maggio 2020 - 23:34: |
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Il riferimento è allo stesso disegno usato per l'aspirazione.
Prima che si apra la valvola di scarico la pressione all'interno del cilindro è molto più alta di quella presente nel collettore di scarico pertanto appena questa si apre il gas comincia ad uscire ad altissima velocità.
I gas di scarico in uscita dal cilindro incontrano il cilindretto fittizio posto nel collettore di scarico e lo "sparano" lontano nel condotto come il proiettile di una pistola ad aria compressa.
Dopo che una prima parte dei gas è uscita dal cilindro la pressione al suo interno è diminuita considerevolmente e i gas dovrebbero uscire perché spinti dalla risalita del pistone.
In realtà il cilindretto che viene "sparato" lontano dalla valvola crea dietro di se un vuoto che richiama i gas di scarico e li fa uscire dal pistone.
La depressione creata alle spalle del cilindretto che viaggia velocissimo lungo il condotto è tale da mettere in depressione l'intero cilindro nella fase finale dello scarico ovvero quando il pistone sta ancora risalendo.
La depressione nel cilindro aumenta rapidamente e frena la corsa del cilindretto che rallenterà fino a fermarsi.
Questa depressione dinamica consente di aprire le valvole di aspirazione per far entrare aria fresca nel cilindro prima che inizi la fase di aspirazione, quando ancora il pistone sta salendo!!
In ottica fasatura e interessante notare cosa accade se si apre la valvola di aspirazione troppo presto.
Una parte dei gas combusti esce dalla valvola di aspirazione ma la depressione creata dal cilindretto li richiama all'interno del cilindro e poi li fa uscire lungo lo scarico.
Inoltre l'apertura della valcola di aapirazione fa si che non si crei una alta depressione nel cilindro in quanto è possibile aspirare aria tramite le valcole di aspirazio che uscirà direttamente dalla valvola di scarico realizzando un ottimo lavaggio del cilindro.
Infine va notato che questo lavaggio può durare a lungo poiché la corsa del cilindretto non viene frenata dal momento che non si crea più depressione alle sue spalle. |
Roberto (gnoppo)
Porschista attivo
Username: gnoppo
Messaggio numero: 2083
Registrato: 01-2015
| | Inviato il martedì 05 maggio 2020 - 23:51: |
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Estremamente chiaro.
Sembra un post da divulgatore professionista.
Thanks! |
Andrea (andreaverona)
Porschista attivo
Username: andreaverona
Messaggio numero: 1604
Registrato: 10-2014
| | Inviato il mercoledì 06 maggio 2020 - 10:28: |
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Meraviglia! Spero in in edizione simile per motori turbo!!!
TURBORADUNO 2018 RED BULL RING
TURBORADUNO 2019 PAUL RICARD
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Cristiano (24ct)
Porschista attivo
Username: 24ct
Messaggio numero: 1800
Registrato: 04-2014
| | Inviato il mercoledì 06 maggio 2020 - 10:46: |
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citazione da altro messaggio:Questa è quella che si chiama sovralimentazione dinamica ed anche se non esiste alcun cilindretto scorrevole all'interno dei condotti la colonna di fluido si comporta esattamente in questo modo poiché è dotata di una certa massa e segue dunque le leggi della dinamica.
Ovviamrnte perché si verifichi la sovralimentazione dinamica è necessario che i tempi di apertura e chiusura delle valvole siano perfettamente accordati alla geometria dei condotti e alle velocità del fluido.
E' il principio applicato sui motori Chrysler degli anni '60 dotati dei collettori "Ram Air Induction"
"Quando un italiano vede passare un'auto di lusso, il suo primo desiderio non è di averne una anche lui, ma di tagliarle le gomme" - Indro Montanelli (1909-2001)
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luca (piggdekk)
Porschista attivo
Username: piggdekk
Messaggio numero: 1555
Registrato: 02-2010
| | Inviato il mercoledì 06 maggio 2020 - 11:19: |
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Cristiano,
1966 Bizzarrini sulla P538, quella si che è poesia sul V8 americano.
luca
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Cristiano (24ct)
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| | Inviato il mercoledì 06 maggio 2020 - 12:09: |
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Buongustaio ! 
"Quando un italiano vede passare un'auto di lusso, il suo primo desiderio non è di averne una anche lui, ma di tagliarle le gomme" - Indro Montanelli (1909-2001)
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luca (piggdekk)
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| | Inviato il mercoledì 06 maggio 2020 - 12:17: |
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Max 007 (max007)
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| | Inviato il mercoledì 06 maggio 2020 - 13:55: |
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sono passai un po' di anni, ricordo solo "vagamente" il suono del motore......
Live Your Life - Run Your Race
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luca (piggdekk)
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| | Inviato il mercoledì 06 maggio 2020 - 14:17: |
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Fabio R. (fabio70r)
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Alessandro c. (greyfox)
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| | Inviato il mercoledì 06 maggio 2020 - 14:58: |
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Spettacolo per gli occhi
Non oso immaginare per le orecchie !!
PORSCHE ERGO SUM
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mazza911s (mazza911s)
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| | Inviato il mercoledì 06 maggio 2020 - 20:52: |
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citazione da altro messaggio:Spero in in edizione simile per motori turbo!!!
Andrea,
per me i motori turbo rappresentano l'essenza della potenza!
la prima volta che ho visto un flat six turbo da competizione al banco ho avuto paura, ho ancora i brividi! giuro, non sto scherzando!
per me sono il top assoluto e il confronto tra turbo e aspirato è impietoso quanto mettere la nazionale di rugby neozelandese contro la bocciofila della parrochia.
A livello tecnico poi sono semplicemente fantastici, tutti i fenomeni sono spinti all'ennesima potenza e interessantissimi da analizzare anche se bisogna riconoscere che esistono due approcci ben distinti alla sovralimentazione.
Il primo è quello messo a punto dai boscimani del botswana e consiste nel montare turbine più grosse per aumentare la pressione di sovralimentazione...in casi estremi arriva anche a montare intercooler più grandi per aumentare la densità dell'aria!
questo è il metodo largamente più diffuso e quello che dà le maggiori soddisfazioni!
Esiste poi un approccio alternativo che prende atto della natura completamente diversa dei fenomeni fluidodinamici all'interno di un motore turbo per via del diverso campo di pressioni, delle diverse temperature, diversi indici di mach, ecc...e consiglia, in virtù di questo, una progettazione ad hoc quantomeno dell'intera aspirazione.
secondo me porsche è all'avanguardia assoluta in questo campo e ha fatto delle cose pazzesche, basti pensare a come ha gestito l'espansione nei collettori della 997 gt2!!
Personalmente mi piace moltissimo la 911 turbo, dal 1973 in avanti NON ESISTE ALTRO e sarei felice di parlarne ma non potrei portarti una esperienza di preparazione diretta visto che non ho mai comprato una 911 turbo e probabilmente non lo farò mai...
in fondo nemmeno porsche ha mai commercializzato una 911 turbo prima degli anni 2000... se non lo ha fatto prima ci sarà pure un motivo!!
citazione da altro messaggio:E' il principio applicato sui motori Chrysler degli anni '60 dotati dei collettori "Ram Air Induction"
Mah... Direi si e no.
In realtà questi fenomeni si verificano in qualsiasi motore poiché in qualsiasi motore vi è fluido in movimento.
Io non conosco il motore della chrysler in questione ma a occhio e croce i collettori fatti a quel modo volevano sfruttare il VERO effetto ram che è altra cosa rispetto a quanto da me descritto.
Bisognerebbe innanzitutto chiarire cosa si intende con effetto ram e la cosa non è affatto facile.
Leggendo sulle riviste specializzate le più disparate descrizioni dell' "effetto RAM" mi sono convinto che i giornalisti abbiano sottoscritto un accordo segreto per derubricare questo argomento (e purtroppo tanti altri) a livello "fuffa", dipingendolo con pennellate degne dei migliori impressionisti in un'atmosfera tra il magico e il surreale... e non parliamo poi delle tonnellate di spazzatura che si trovano sul web!
Io ne so sicuramente molto meno di giornalisti e divulgatori , quel poco che posso dire sull'argomento è un ricordo di quanto appreso ormai quasi 20 anni fa dal mio docente di motori a combustione interna.
all'epoca io avevo stampate in mente la diablo Jota viola da 600 cavalli e bramavo di conoscere il segreto dei suoi collettori ad effetto ram!
è stata una mezza delusione scoprire che il termine RAM non è un acronimo ne una sigla ma è semplicemente la traduzione inglese del nome di un animale e l'effetto ram non è altro che l'equivalente anglosassone del colpo d'ariete nazionale che avevo già studiato in idraulica.
All'inizio avevo detto che i fenomeni fisici che si sfruttano per aumentare il rendimento volumetrico di un motore sono essenzialmente di due tipi:
alcuni legati alla natura del moto dei gas o meglio delle colonne fluide che attraversano il motore (moto non stazionario), altri legati alle onde di pressione che da questo si generano.
Evidentemente il colpo d'ariete appartiene al secondo tipo di fenomeni di cui non ho ancora detto nulla.
Prima di passare alle onde si potrebbe dire qualcos'altro sul moto dei gas nei collettori che credo possa essere interessante.
ps
Max 007 è semplicemente il numero uno!!!!
darei un braccio per una foto così... |
luca (piggdekk)
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| | Inviato il venerdì 08 maggio 2020 - 08:52: |
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Mazza,
che io sappia i primi a "marketizzare" il concetto del RAM sono stati proprio quelli della Chrysler che lo hanno pure brevettato:
http://www.chrysler300club.com/uniq/allaboutrams/ramtheory.htm
Poi senza dubbio era un sistema già usatissimo sulle macchine da corsa, quindi niente che non fosse già conosciuto a preparatori ed ingegneri (basta guardare il collettore di aspirazione di Bizzarrini o i tromboncini delle Ferrari/Porsche/Alfa/lancia dell'epoca).
Ma non voglio spezzettare il tuo thread, sono sicuro che finiti gli aspetti fluidodinamici passerai a quelli gasdinamici.
luca
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mazza911s (mazza911s)
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| | Inviato il sabato 09 maggio 2020 - 11:15: |
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Ciao Luca,
Che bel link hai postato!
A quanto pare già negli anni 60 chrysler reclamizzava l'applicazione dell'effetto ram ai suoi motori riferendosi proprio a dei collettori dimensionati (ma sarebbe più corretto dire accordati) per sfruttare le onde soniche di sovrapressione in un fluido comprimibile.
Come dicevo lo stesso fenomeno fisico si realizza anche all'interno delle condotte idrauliche ed è tristemente noto con il nome di colpo d'ariete (ram significa più o meno ariete).
Per dare un'idea della potenza del fenomeno basta pensare alle centrali idroelettriche in cui grossi tubi di acciaio di un metro e più di diametro portano l'acqua da un bacino idrico posto ad una certa quota fino alla turbina sottostante.
Verso la fine del tubo è posto un grosso rubinetto che consente di chiudere il passaggio dell'acqua ad esempio per fare manutenzione alla turbina.
Se il rubinetto non viene chiuso molto lentamente si innesca il fenomeno di cui sopra che si manifesta con onde di sovrapressione che rimbalzano da una estremità all'altra della condotta.
Visto da fuori sembra proprio che vi sia un grosso ariete all'interno del tubo che prende a cornate la parte finale della condotta e la saracinesca.
Potrà sembrare incredibile ma sono numerosi i casi di condotte scoppiate (o ancor più spesso implose!) perché non dimensionate adeguatamente o perché il rubinetto è stato chiuso troppo velocemente!
L'articolo del chrysler300club spiega come si origina il fenomeno e cercano pure di calcolare la frequenza delle onde dividendo la lunghezza dei condotti per la velocità del suono.
L'approccio è però un po' troppo semplicistico e la descrizione del fenomeno a dir poco incompleta: messa così sembra una cosa da bambini di terza elementare che si mettono col metro da sarta a infilare metri di tubo sotto al cofano!
Può andar bene per stimolare la curiosità ma i risvolti tecnici sono molto più articolati e volendo fare le cose per bene ci sono molte astuzie che consentono di sfruttare al meglio il fenomeno.
Innanzitutto le onde di pressione non sono un fenomeno puntale.
Oltre ad avere una certa velocità di propagazione, un'onda ha una forma e una intensita ovvero ha una certa ampiezza, un fronte d'onda, una coda, ecc...
Inoltre ad ogni sistema reale sono associati fenomeni dissipativi e un motore non sfugge a questa regola.
Per fare un parallelo con le condotte idrauliche l'ariete non corre su e giù per il tubo a prendere a testate le estremità all'infinito!
Nel motore è lo stesso: dell'onda originale, dopo 6 cicli, ovvero dopo che ha percorso 12 volte il collettore, è rimasto ben poco!
Ovviamente l'intensità diminuisce nel tempo, inoltre la geometria dei condotti ne modifica quantomeno la forma, per non parlare delle variazioni di sezione che possono generare altre onde in sovrapposizione alla prima.
Parlandone mi rendo conto che esaminare il fenomeno nella sua globalità è più lungo di quanto pensassi.
Certamente tu non ne hai bisogno ma per altri bisognerebbe fare un passo indietro e introdurre almeno i concetti base per la comprensione del comportamento delle onde.
Francamente mi sembra che questo sia il thread meno seguito della storia di pmania e mi chiedo se abbia senso sprecare tempo che non ho a scrivere cose che non interessano.
se qualcuno ha qualche domanda precisa posso provare a rispondere per quel poco che so ma credo che abbiamo tutti di meglio da fare vista la gioiosa fase 2 che stiamo vivendo.
Ps
Luca, sul mio motore ho il problema che il passaggio dai weber all'iniezione+ghigliottine massacra letteralmente l'erogazione a vantaggio della potenza massima...io vorrei avere entrambe!
A breve dovrei ricevere la testata nuova: tutto diverso, dai condotti fino all'inclinazione delle valvole dunque pure il cielo della camera di scoppio, pistoni nuovi da disegnare, ecc...
La prima cosa che farò sarà una simulazione nella speranza che mi aiuti a capire come cambia la vorticosità nel passaggio tra farfalle e ghigliottina, poi vedremo.
Visto che hai 10 anni di esperienza nel campo, se ti interessa potrei condividerti privatamente i risultati...ogni aiuto è prezioso!! |
luca (piggdekk)
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| | Inviato il sabato 09 maggio 2020 - 11:47: |
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Molto volentieri Mazza. Se vuoi simulare solo la zona a valle della gligliottina è molto più semplice di simulare una valvola che si muove 15 volte la secondo.
Detto questo io non credo che le ghigliottine siano così cattive per l'erogazione a bassi giri. Pensa a tutte le moto che usano gli FCR, gli HSR o i bellissimi Lectron. Sono carburatori a ghigliottina con una erogazione bellissima.
Sui carburatori a ghigliottina si faceva un bel trucchetto per ridurre la turbolenza a gas parzializzato e migliorare l'erogazione. A metà sezione subito dopo la ghigliottina si mettono uno o due lamelle parallele al flusso in modo da ridurre la turbolenza.
Guarda qui:
https://richstayloredporting.com/vintage_Venturi.html
Io proverei lo stesso pure sulle ghigliottine dell'iniezione meccanica. Tanto se una simulazione ti dice che hai più turbolenza e che magari stai creando un vortice che ti tappa il condotto non è che ti cambi la vita! Piuttosto devi capire come risolvere il problema!
luca
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luca (piggdekk)
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Messaggio numero: 1561
Registrato: 02-2010
| | Inviato il sabato 09 maggio 2020 - 12:06: |
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Il link della Chrysler secondo me è molto buono e molto chiaro. Sarà una semplificazione, ma basta e avanza per capire il principio e fare un primo dimensionamento. Per esempio si capisce bene la relazione tra lunghezza dei condotti, numero di giri e diagramma di distribuzione. Senza dubbio esisteranno tanti altri effetti più o meno secondari, ma negli anni 60 senza farsi troppi problemi e capendo bene la fisica di base andavano sulla luna e noi non ci siamo ancora tornati.
Due domande ce le ho io:
- che motore stai preparando che ha addirittura la testa con valvole ad angolo diverso? Sto provando a fare un lavoro simile su una GT usando la testa di una 75.
- la zona del sottosede come va lavorata? immagino sia diverso per un motore che fa tanti giri ed uno che ne fa pochi.
luca
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nic65 (nic65)
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| | Inviato il sabato 09 maggio 2020 - 12:20: |
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Luca,col link di cui sopra mi hai ridestato la voglia di un test che avevo accantonato,sulla mia RD 350 da anni sono passato a dei carbs a valvola piatta e mi riservavo di fare la prova suggerita...scusate per l'OT,ma l'argomento mi ingrifa
nel posto giusto al momento giusto
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Alessandro c. (greyfox)
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| | Inviato il sabato 09 maggio 2020 - 12:23: |
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Mazza l'argomento è molto interessante
Continua continua 
PORSCHE ERGO SUM
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luca (piggdekk)
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Registrato: 02-2010
| | Inviato il sabato 09 maggio 2020 - 12:44: |
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Nic
si, prova, funziona anche sui carburatori 4T, fatto (artigianale: taglio con dremmel e epossidico) sia sul FCR del RMZ250, che sul HSR42 dello Sportster.
Si pùo lasciare alla fine un taglio meno dritto e fare un semicerchio oppure dei fori per smussare la transizione. Poi si può simulare, forse, ma con qualche lamierino si fa prima
Se solo avessi tempo e soldi invesitrei molto più volentieri in un banco che in simulazione.
luca
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Roberto (gnoppo)
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| | Inviato il sabato 09 maggio 2020 - 15:44: |
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Mazza, l'argomento è interessante, ma molto tecnico. Leggo volentieri, ma è difficile integrare.
Io la fluidodinamica l'ho lasciata dopo i primi anni di università.
Però fa un gran piacere comprendere gli studi che supportano alcune scelte tecniche. |
mazza911s (mazza911s)
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| | Inviato il sabato 09 maggio 2020 - 16:51: |
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citazione da altro messaggio:Il link della Chrysler secondo me è molto buono e molto chiaro. Sarà una semplificazione, ma basta e avanza per capire il principio e fare un primo dimensionamento. Per esempio si capisce bene la relazione tra lunghezza dei condotti, numero di giri e diagramma di distribuzione
No Luca, non sono d'accordo.
Chi ha scritto l'articolo ha fatto capire il fenomeno molto meglio di come avrei saputo fare io che pensavo di usare l'immagine di una molla (leggi fluido comprimibile) che va a sbattere contro un muro (leggi valvola chiusa).
Ma tutta la parte numerica non ha quasi riscontro perché, come dicevo, non si tratta di un fenomeno puntuale ovvero l'onda di pressione non è una pallina che va avanti e indietro ma ha piuttosto la forma allungata di un sigaro.
Questa è una ovvia conseguenza della natura dei fenomeni che non sono istantanei, la valvola si apre e si chiude nei tempi previsti dalla legge di alzata in base a cui è realizzata la camma e questa è uno dei fattori, assieme a quelli geometrici, che determina la forma dell'onda.
Nemmeno negli aspirati di F1 con profili ultra esasperati e regimi di 18-19.000 giri si hanno onde puntuali, figuriamoci su un polmone con coppia a 2800 giri.
Intendiamoci bene, questo è un aspetto negativo, tutt’altro! È estremamente positivo ed è uno dei due motivi per cui il diagramma presente sul sito mostra benefici su un ampio intervallo di giri e non solo al regime di progetto.
E poi se proprio devi dimensionare la lunghezza dei collettori ti conviene farlo per avere più di una onda di sovrapressione all'interno dello stesso ciclo.
Il rendimento volumetrico è una cosa ma devi tenere presente anche il rendimento di intrappolamento.
citazione da altro messaggio:Se solo avessi tempo e soldi invesitrei molto più volentieri in un banco che in simulazione
Ovvio, e infatti io ho detto che le simulazioni sostituiscono i conti fatti a mano, non le prove al banco!
Anche perché in una sala prova seria puoi vedere cose spaziali: l’ultima volta c’era il motore di una ferrari Enzo… altro che simulatore!
citazione da altro messaggio:io non credo che le ghigliottine siano così cattive per l'erogazione a bassi giri. Pensa a tutte le moto che usano gli FCR, gli HSR o i bellissimi Lectron. Sono carburatori a ghigliottina con una erogazione bellissima.
Sui carburatori a ghigliottina si faceva un bel trucchetto per ridurre la turbolenza a gas parzializzato e migliorare l'erogazione. A metà sezione subito dopo la ghigliottina si mettono uno o due lamelle parallele al flusso in modo da ridurre la turbolenza.
Si sapevo delle lamelle, pensa che avevo pensato di orientarle per dare alla colonna di fluido un moto circolare, tipo quello che fanno le canne rigate dei fucili con i proiettili (raddoppiandone la precisione), però ogni volta che provo a tirare fuori l’idea, che è indubbiamente geniale, tutta l’officina si mette a prendermi in giro…quello dei preparatori è un mondo difficile!
citazione da altro messaggio:Io proverei lo stesso pure sulle ghigliottine dell'iniezione meccanica. Tanto se una simulazione ti dice che hai più turbolenza e che magari stai creando un vortice che ti tappa il condotto non è che ti cambi la vita! Piuttosto devi capire come risolvere il problema
Vedremo, io sospetto che il problema sia opposto, comunque appena riaprono le frontiere vado alla rettifica e poi si comincia a giocare!
citazione da altro messaggio:- la zona del sottosede come va lavorata? immagino sia diverso per un motore che fa tanti giri ed uno che ne fa pochi.
Luca, ho visto aperti e mi son divertito a studiare un sacco di motori: mercedes 300SL ad iniezione, Jaguar tutti dalla xk 120 alla e-Tipe v12, ferrari v12 mono e bialbero, porsche flat 6 ma anche il 4 alberi fuhrmann, maserati bialbero iniezione, dino 246 in versione lancia stratos, Lamborghini miura, persino un motore da formula 1 ferrari degli anni 50 (semplicemente uno spettacolo), ma...non ho mai visto un motore alfa romeo a parte una sbirciata al v8 della montreal.
Mi spiace ma...non so praticamente niente sui motori alfa e non ho esperienze dirette con cui aiutarti.
in linea generale però la teoria è sempre la stessa e in un certo senso si può dire che un motore che fa tanti giri cerca di non allontanarsi troppo da uno che ne fa pochi per non perdere troppo in termini di erogazione.
Quello che si cerca di massimizzare è l’area detta di cortina che è essenzialmente l’area effettiva che il fluido utilizza per entrare in camera di scoppio.
Al salire dei giri aumenta la velocità dei fluidi ed ovviamente anche i fenomeni inerziali legati a questi: se il percorso per entrare nel cilindro è ampio ma “tortuoso” le aree lontane dalla traiettoria rettilinea del fluido non saranno attraversate dallo stesso e sarà come se non ci fossero.
Inoltre ad alte velocità aumentano i fenomeni dissipativi, i distacchi di flusso, ecc…pertanto al crescere dei regimi l’attenzione che è necessario prestare ad ogni dettaglio cresce esponenzialmente, se il tuo motore non gira altissimo puoi stare un po’ più sereno..
Se vuoi migliorare il riempimento del tuo motore, secondo me, puoi sicuramente ispirarti ad un motore da corsa…è il contrario che non va molto bene!
Questo ovviamente per quanto riguarda la zona sottosede responsabile di guidare l’ultimo tratto dei gas prima di oltrepassare la valvola, per tutti gli altri aspetti quali ad esempio sezioni e lunghezze dei condotti le cose sono completamente diverse ma questo è ovvio.
Infine aumentare l’angolo delle valvole è d’aiuto sotto molti aspetti: consente di montare valvole più grandi e/o di distanziare maggiormente quelle esistenti il che aiuta ad avere un maggior coefficiente di sicurezza in fase di incrocio. Inoltre modifica l’angolo di attacco dei gas alla camera di scoppio.
Pensa ad esempio a come il fungo della valvola guida i gas che entrano nel cilindro: un settore circolare più o meno ampio della valvola aperta è adiacente alla parete del cilindro, se la valvola è parallela all’asse del cilindro i gas andranno a impattare perpendicolarmente contro la parete del cilindro con le ovvie conseguenze negative.
Più la valvola è inclinata e tanto più sarà ampia la zona di cortina effettiva e tanto più sarà dolce l’incontro dei gas con la parete del cilindro che li guiderà verso il basso per un riempimento ottimale.
A presto!
Ciao a tutti! |
Simone C. (herbie)
Moderatore
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Messaggio numero: 3195
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| | Inviato il mercoledì 20 maggio 2020 - 14:50: |
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citazione da altro messaggio:Inoltre l'apertura della valvola di aspirazione fa si che non si crei una alta depressione nel cilindro in quanto è possibile aspirare aria tramite le valvole di aspirazione che uscirà direttamente dalla valvola di scarico realizzando un ottimo lavaggio del cilindro.
Infine va notato che questo lavaggio può durare a lungo poiché la corsa del cilindretto non viene frenata dal momento che non si crea più depressione alle sue spalle.
Una domanda su questo: che io sappia il 'lavaggio' si può fare sui motori diesel o sui motori a benzina ad iniezione diretta, che aspirano solo aria, e se ne butti un po' allo scarico non succede nulla.
Ma con un'iniezione indiretta (come il 99% delle benzina ad iniezione) o con un carburatore ciò che entra nella valvola di aspirazione è una miscela aria+benzina, quindi a meno che non vogliamo implementare un motore con il postbruciatore o l'auto fiammeggiante di Batman immagino che l'invio di miscela verso il lato di scarico prima dell'accensione della candela non porti vantaggi.
Grazie e complimenti. |
luca (piggdekk)
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| | Inviato il mercoledì 20 maggio 2020 - 14:55: |
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Herbie,
un po è inevitabile, le valvole di aspirazione e scarico hanno sempre una fase più o meno larga (incrocio) in cui sono entrambe aperte.
I catalizzatori servono proprio a questo. Sui motori da competizione dove non ci si deve preoccupare di inquinare l'incrocio è più lungo per migliorare il lavaggio.
luca
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mazza911s (mazza911s)
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| | Inviato il giovedì 21 maggio 2020 - 22:12: |
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citazione da altro messaggio:a meno che non vogliamo implementare un motore con il postbruciatore o l'auto fiammeggiante di Batman immagino che l'invio di miscela verso il lato di scarico prima dell'accensione della candela non porti vantaggi.
In realtà non è così.
Nei polmoni buoni solo per andare a fare la spesa è vitale non buttare preziosa miscela di aria e benzina dallo scarico per ragioni di consumo e inquinamento... ma lo è forse ancora di più in un motore da corsa!!... anche se le ragioni sono ben diverse.
Ho già detto che i fenomeni inerziali dei gas e quelli di propagazione delle onde soniche di pressione permettono di realizzare una sovralimentazione dinamica ovvero permettono di mettere in pressione la camera di scoppio (abbreviata con CC) .
È evidente che per mettere in pressione la CC non si può lasciare che la miscela se ne esca liberamente dallo scarico...sopratutto dopo che si sono fatti i salti mortali per farla entrare!
Aggiungo un dato che mi ha sempre impressionato.
La quota preponderante di aria intrappolata all'interno della CC entra dopo la metà della corsa di aspirazione.
Se supponiamo un rendimento volumetrico di 1.2 e una cubatura unitaria di 100 centimetri cubici, in un motore da corsa, si ha che quasi 100 cc entrano nella camera di scoppio dopo metà corsa a fronte di un'espansione di soli 50 cc.
Questo a dimostrare che sono i fenomeni gasdinamici i primi artefici del riempimento della CC e non la corsa del pistone.
Quello dell'uscita della miscela attraverso le valvole di scarico è però un problema concreto che viene quantificato e gestito opportunamente.
Si quantifica attraverso il rendimento di "intrappolamento" che è il rapporto tra la quantità di aria effettivamente intrappolata all'interno del cilindro nell'istante in cui si chiudono entrambe le valvole e la quantità totale di aria aspirata.
Ovvio che il progettista vorrebbe intrappolare tutta la miscela in camera di scoppio ma ci sono due esigenze da considerare.
La prima è facilmente intuibile ed è quella di lavaggio: conviene buttare un po' di carica fresca dallo scarico ma eliminare tutti i gas combusti dalla CC.
La seconda è un'esigenza legata alla natura dei fenomeni, in pratica si osserva che alla fine la quantità di aria intrappolata nel cilindro è maggiore se si aspira un po' più di aria e la si espelle volutamente dallo scarico.
Questo sopratutto ai regimi intermedi quando l'accordatura dei condotti non è ottimale.
Ora per spiegare decorosamente i fenomeni bisognerebbe dedicare un po' di tempo a descrivere il comportamento delle onde di pressione, cosa che non ha senso fare.
Per dare un'idea generale si può pensare a quanto detto a proposito del colpo d'ariete all'aspirazione.
Poiché pressioni e velocità dei fluidi allo scarico sono enormemente superiori di quelle all'aspirazione è facile capire che anche i fenomeni gasdinamici avranno intensità e contributi ben superiori lato scarico.
Ora l'onda di pressione allo scarico, che aiutava il lavaggio e metteva addirittura in depressione la CC si propaga a velocità sonica, dunque è più veloce dei gas. Ad un certo punto si riflette e torna verso la valvola come onda di sovrapressione.
Questa onda respinge indietro la miscela fuoriuscita dallo scarico e la ricaccia all'interno della camera di scoppio.
È il principio alla base degli scarichi ad espansione nei 2 tempi, in cui praticamente tutta l'aspirazione avviene sfruttando l'energia dei gas lato scarico!
Anche in un 4 tempi questi fenomeni sono fondamentali e nonostante siano stati solo accennati penso diano ulteriore prova dell'importanza che hanno le geometrie dei collettori.
Questi devono essere opportunamente accordati e quando lo sono si ha che nelle fasi finali dell'aspirazione la miscela entra in camera di scoppio sia dalla valvola di aspirazione che da quella di scarico!!
Ovvio che a certi regimi le onde di pressione non sono accordate in modo favorevole, ovvero non arrivano nel momento giusto, ma è sorprendente come un motore da corsa abilmente progettato possa funzionare in condizioni di alto rendimento in un range di giri decisamente ampio. |
luca (piggdekk)
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| | Inviato il venerdì 22 maggio 2020 - 09:34: |
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Per fortuna esistono le stampanti 3D 
secondo me la 911 è un po preoccupata.
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Andre (andre86)
Utente esperto
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| | Inviato il venerdì 22 maggio 2020 - 18:44: |
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Ho letto tutto d’un fiato, complimenti per l’argomento e per la ricchezza dei contenuti!
Seguo con interesse  |
mazza911s (mazza911s)
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Username: mazza911s
Messaggio numero: 1425
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| | Inviato il venerdì 22 maggio 2020 - 23:19: |
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citazione da altro messaggio:... nelle fasi finali dell'aspirazione la miscela entra in camera di scoppio sia dalla valvola di aspirazione che da quella di scarico!!
Rileggendo mi sono accorto di aver invertito i termini, a fine dell'aspirazione la valvola di scarico è chiusa.
Ovviamente intendevo:
... nelle fasi finali DELLO SCARICO la miscela entra in camera di scoppio sia dalla valvola di aspirazione che da quella di scarico!!
Luca,
Anch'io gioco con la stampante 3D, è pazzesco cosa puoi fare!
Se disegni collettori ad accelerazione stai attento ai gradienti, è importante evitare riflessioni.
Per i tromboncini invece ti consiglio di usare l'indice di mach, formula semplicissima ma risultato ottimo.
Andre, grazie a te e a tutti quanti hanno apprezzato il 3d! |
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