Riporto su questa discussione. E' purtroppo afflitta da errori PMS, PMI. E' stata scritta con pochissimo tempo a disposizione, come ora
Lo scopo è quello di "orientamento" per chi nella discussione sui carburatori, chiedeva maggiori info. Inoltre si è notato un certo interesse sulla problematica di come ottenere maggiore potenza da un motore, che era poi la tappa finale di tale 3ad, non raggiunto
Sto pensando di scrivere qualche nota sulla sovralimentazione. In effetti trovo qualche difficoltà nell'esporre in maniera semplice, dei concetti che richiedono qualche nozione di termodinamica. Ad esempio cose come "mappa caratteristica di un turbocompressore" Capite alcune info, diventa un gioco da ragazzi abbinare il turbocompressore alla propria vettura, scegliendolo fra le mappe ad esempio di http://www.turboneticsinc.com/compmaps.htm
Mi perdonerà chi conosce le cose di cui parlerò, ma soprattutto mi scuso per l’esposizione non proprio tecnica, con cui le andrò a raccontare, rifiutando apriori l’utilizzo di qualsiasi formula o parolone.
Un motore fornirà tanta più potenza, quante più molecole di aria si riusciranno ad intrappolare nel cilindro, per ogni aspirazione. Il fatto che il pistone va dal punto morto superiore a quello inferiore, non significa che ogni volta che fa quel tragitto, immagazzina sempre la stessa massa di aria, pur essendo il volume del cilindro sempre lo stesso. Dipende dal numero di giri, ossia la massa di aria che intrappoliamo nel cilindro, per ogni singola aspirazione di ognuno dei 4 cilindri, non è la stessa se stiamo girando a 1000 ..2000 o 5000 giri/min.
Facciamo un esempio che ci conferma questo semplice concetto. Quando con le nostre Alfa, in seconda saliamo di giri in progressione, vi è una particolare velocità del motore, in corrispondenza della quale, l’abbinata condotti di aspirazione, e scarico emettono un “suono quasi metallico”. Ebbene, in corrispondenza di quel numero di giri, il motore eroga la coppia massima. Si badi bene, non la potenza massima. Infatti la potenza si ottiene dal prodotto della coppia per il numero di giri a cui stiamo andando. Pensate alla coppia massima, come la massima forza con la quale il motore fa girare l’albero.
In particolare, questa coppia massima, si ottiene ad un regime di giri, in cui avviene un effetto che in fluodinamica si chiama sovralimentazione per inerzia, ossia collegandoci al concetto su esposto è quel numero di giri in cui il motore aspira la massima quantità di aria per ogni aspirazione, infatti aspirando la quantità massima di aria, evolverà per ogni singolo ciclo, una carica aria/benzina che è la più elevata, e quindi il pistone verrà spinto con la massima forza verso il basso
Vogliamo adesso capire, perché ciò accade solo in corrispondenza di un particolare numero di giri. Ricorriamo anche qui ad un esempio. Il flauto, emette un suono che varia a seconda della sua lunghezza. Ossia le onde sonore che esso emetterà varieranno di frequenza a seconda della lunghezza di esso, ossia più lungo o più corto, suoni dversi Qundi se fissiamo la lunghezza, emetterà uno ed un sol suono di unica frequenza. I condotti di aspirazione della vettura, hanno una lunghezza fissa che è quella e basta., quindi “risuoneranno” solo quando la massa d’aria che in essa passa, avrà quella particolare frequenza, caratteristica della geometria del condotto.
Siccome la chiusura ed apertura della valvole di aspirazione, producono un fenomeno di flussi d’aria pulsanti nel condotto di aspirazione, quando questa frequenza, di pulsazione del fluido, coincide proprio con quella “caratteristica” della geometria del condotto, si avrà in corrispondenza di quel particolare numeri di giri, l’effetto di “sovralimentazione per inerzia” e quindi di coppia massima.
Se la cosa vi interessa nelle prossime puntate spiegherò come l’ Alfa, giocando su questo fenomeno è passata dalla Giulia 1300 alla GTA
Modificato da - Zenzero in Data 29/04/2006 10:39:44
La potenza di un motore è ottenuta dal prodotto della coppia motrice, per la velocità angolare (il numero di giri).
Quindi in teoria, si potrebbe avere un elevata potenza, facendo girare il motore ad alti regimi. E' quello che istintivamente facciamo, quando dovendo eseguire un sorpasso, scaliamo di marcia, per posizionarci, su una curva di funzionamento, la quale permette di ottenere una maggiore potenza, da un numero di giri più elevato, in punto della curva di coppia, con valore abbastanza alto.
Non guardiamo per il momento la curva del consumo, ma solo quella della coppia e della potenza
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Guardando il grafico precedente si nota immediatamente pero, che al crescere del numero di giri, (dopo i 4000 giri/min)decresce la coppia più velocemente di quanto sale il motore come velocità di rotazione. Ciò è in perfetta sintonia, con le nostre abitudini di guida, infatti superato un certo regime di rotazione (danni meccanici a parte), la potenza che scarichiamo alle ruote decresce, pertanto il veicolo rallenta. Oltre i 5000 giri /min si impenna addirittura verso il basso La migliore guidabilità di un veicolo, è in corrispondenza di una curva di coppia piatta. Ossia l’abilità di un progettista è quella di ottenere una curva di coppia quanto più piatta possibile.
Vogliamo capire come si riesce ad ottenere maggiore potenza, quindi valori di coppia elevati, ma costanti con il variare del numero di giri (o quasi).
Un motore percorre un ciclo completo in due giri, ossia dopo due giri dell’albero motore ritorna a fare le stesse cose che aveva fatto nel ciclo precedente. Sappiamo che le fasi sono
1) Aspirazione 2) Compressione 3) Espansione (dopo lo scoccare della scintilla) 4) Scarico
Riflettendo notiamo che l’unica fase che produce lavoro utile è quella di espansione, le altre tre si svolgono a discapito della fase 3 . Bisogna prestare molta attenzione a questo concetto !!! Quando il pistone va dal punto morto superiore a quello inferiore per aspirare l’aria, lo fa perché qualcuno gli cede dell’energia, altrimenti da se non si muoverebbe. Una volta aspirata la miscela aria/combustibile, viene compressa, anche questa fase è condotta a spese della fase di espansione. Quando è scoccata la scintilla e vogliamo espellere i gas, anche lì spendiamo dell’energia.
Certo che questo fatto ci rode un sacco !!!
Spendiamo degli euro (energia) non per trasferire potenza alle ruote, ma bensì per aspirare l’aria, comprimerla, espellere i gas di scarico . Teniamo ben presente questo concetto. Quello che diremo ora è un artifizio, operando sulla tempistica di apertura e chiusura delle valvole, al fine di spendere, nelle tre fasi” passive”, quanto meno possibile.
Senza nessun artifizio le cose dovevano funzionare così:
1) Aspirazione. Pistone va dal PMS al PMI valvola di scarico chiusa , valvola di aspirazione aperta 2) Compressione. Pistone va dal PMI al PMS tutte e due le valvole chiuse – primo giro compiuto 3) Espansione. E’ scoccata la scintilla. Pistone va dal PMS al PMI valvole chiuse 4) Scarico Pistone va dal PMI al PMS valvola di scarico aperta. – secondo giro compiuto, termine del primo ciclo, si ricomincia da capo Ma avevamo detto che il nostro obiettivo è risparmiare parzialmente l’energia delle tre fasi passive ottimizzando l’apertura delle valvole secondo una tempistica che si discosta di un po’ da quella su esposta ; vediamo come:
Fase 1) Invece di iniziare ad aprire la valvola di aspirazione appena il pistone comincia il suo viaggio dal PMS al PMI , anticipiamo di qualche decina di gradi l’apertura della valvola di aspirazione, così facendo, quando il pistone inizierà il suo moto verso il basso si troverà con una valvola bella tutta aperta.
Fase 2) Ora il nostro pistone è arrivato al PMS e sta iniziando la sua risalita per comprimere la miscela. Intanto la colonna fluida aria/benzina continua ad entrare dalla valvola di aspirazione. Se noi con la macchina vogliamo arrestarci, non lo possiamo fare istantaneamente – abbiamo una inerzia – così la colonna fluida che stà entrando. Sfruttiamola questa inerzia. Chiudiamo in ritardo la valvola di aspirazione. In tal maniera anche se il pistone sta iniziando il suo viaggio verso l’alto, siccome la pressione nel cilindro non è ancora molto alta, ritardando la chiusura della valvola di aspirazione, intrappoleremo più miscela.
Fase 3) E’ scoccata la scintilla. Questa è la fase del ciclo in cui produciamo energia. In teoria quando il pistone giungerà al PMI dovremo aprire la valvola di scarico ed iniziare la fase 4) Siccome la coppia che si produce, vista istante per istante, è data dalla forza con cui i gas premono sul pistone, per la lunghezza della manovella dell’albero motore in quell’istante. Quando stimo arrivando verso il PMS, la lunghezza della manovella è bassa per cui, nella fase finale di espansione produciamo poca coppia. Pertanto rinunciamo a sfruttare l’ultima decina di gradi, aprendo in anticipo la valvola di scarico. In tal maniera i gas, che sono all’interno del cilindro, hanno ancora una discreta pressione, ed escono spontaneamente.
Fase 4) Scarico. Al fine di espellere meglio tutti i gas, ritardiamo la chiusura della valvola di aspirazione, in tal maniera i gas avranno a disposizione un arco temporale maggiore per essere scaricati verso l’ambiente esterno Si vede chiaramente che nell’intorno del PMS il motore lavora con entrambe le valvole di scarico e di aspirazione aperte. Questo perché quando starà rientrando la nuova carica fresca del secondo ciclo, essa produrra un effetto benefico, sulla fuoriuscita dei gas combusti, anche se come controindicazione vi è la possibilità che piccole parti della carica fresca passi nello scarico.
Queste fasi di sovrapposizione, in cui le valvole di scarico ed aspirazione rimangono aperte, si chiama incrocio, ed è un passo Fondamentale nella progettazione di un motore endotermico
Ora guardate il grafico !!
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Mi scuso per eventuali errori di esposizione..ma vado di fretta
Fase 2) Ora il nostro pistone è arrivato al PMS e sta iniziando la sua risalita ???
Fase 3) ...........
Quando stimo arrivando verso il PMS ???
Fase 4) Scarico. Al fine di espellere meglio tutti i gas, ritardiamo la chiusura della valvola di aspirazione
questi tre passi non mi convincono, per il resto tutto ok, lezione numero due digerita se non ho capito male ora dovrebbe arrivare la parte piu' interessante
punto 4) non ho sbagliato. In effetti l'entrata di carica fresca favorisce l'uscita dei gas di scarico. Se avessi spazio vi posterei un video ripreso in Ferrari tramite una finestra di quarzo realizzata nella testata. In futuro lo farò..
Ciao a tutti. La prossima lezione parlero della combustione
fase 2) PMI , ora é chiaro fase 3) a parte l'errore di diteggiatura é il PMS che non capisco, dopo la scintilla il pistone scende, poi dici che apre in anticipo la valvola di scarico, allora é PMI anche qui', o non ho capito nulla? fase 4) anche qui mi suona male la valvola di aspirazione, ragionandoci sopra mi sembra piu' logico che sia quella di scarico, che era aperta, a dover essere ritardata nella chiusura questa cosa degli incroci non l'avevo ben chiara, forse non l'ho capita ancora bene......
Ho visto che anche tu hai un IV serie 1.6 del 1991.........
Sarà mica una malattia o una necessità la nostra? Io infatti un aano fa e piu' a parte altre due cosucce o messo mano proprio agli incrooci....... Chissà perchè......
Luca Leicht IV Serie 1.6 Rossa / Beige 1991
Toglietemi tutto......ma non chiudetemi la cappotte.....
Hay algo más que el amor a tu Alfa Romeo…… ¡el odio a quien te lo quita!
è qì sbagliato: "Quando stimo arrivando verso il PMS, la lunghezza della manovella è bassa per cui, nella fase finale di espansione produciamo poca coppia"
Sostituito con :
"Quando stimo arrivando verso il PMI, la lunghezza della manovella è bassa per cui, nella fase finale di questa fase di espansione produciamo poca coppia"
Poi ..poi...
Fase 4) Scarico. Al fine di espellere meglio tutti i gas, ritardiamo la chiusura della valvola di aspirazione, in tal maniera i gas avranno a disposizione un arco temporale maggiore per essere scaricati verso l’ambiente esterno
sost con :
Fase 4) Scarico. Al fine di espellere meglio tutti i gas, ritardiamo la chiusura della valvola di scarico, in tal maniera i gas avranno a disposizione un arco temporale maggiore per essere scaricati verso l’ambiente esterno
Aggiungo. I compressori a lobi sottraggono potenza utile al motore, vedi lezione Lancia anni 80 con i Volumex, è molto meglio sfruttare il salto entalpico dovuto all'energia presente nei gas di scarico, turbina compressore. Rimanendo agli incroci. Se la sovralimentazione da potenza maggiore, per contro sottopone il motore a carichi termici più elevati (evolve maggiore carica per ciclo) Si sopperisce in parte, in quanto la sovralimentazione permette di adottare valori più elevati dell'anticipo di apertura della valvola di aspirazione, assicurando così un efficace lavaggio della camera di combustione.
Scusatemi per i ripetuti errori..ma purtroppo non ho molto tempo, e quasi sempre non rileggo o se rileggo lo faccio troppo velocemente
pensavo che ero io che non riuscivo a capire........ allora sono promosso?!?! non ti preoccupare di eventuali errori, é normale farne scrivendo al volo tra l'altro spiegare cose così complicate cercando di farlo in maniera semplice, non deve essere facile complimenti, per me va benissimo così, se poi non capisco ti rompo le scatole con le domande
Come ottenere potenza da un motore
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Inserito il - 06/10/2005 : 21:07:29
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