Quanto incide lo scambio dei fluidi e le valvole nel motore?

[andrea-cesenat]

Tutti (diverse persone) mirano ad avere turbine performanti per cercare più potenza, ma pagano in una curva di coppia non rotonda, come magari 2 valvole per cilindro che hanno coppia sotto, a 3 valvole a metà i 4 valvole tutto su e i 5 per cilindro rispetto al 4 tira un pò prima.
Eppure ci sono anche delle caratteristiche nell'aspirazione, come nello scarico che vanno incontro a quei gap citati sopra, faccio un esempio.
Io feci delle prove con il mio Ciao, dove arrivava sempre ai 50 kmt/h, ma a secondo di come cambiavo solo la posizione del carburatore dalla base allontanando, la coppia partiva dopo fino ad ad arrivare a un punto di stallo oltre moriva, il motore non poteva fare regimi superiori, quindi già con una posizione del carburatore cambiavo il carattere, poi guardai lo scarico, mettendo scarichi più grandi e anche quì alzai il regime e corregendo la posizione del carburatore ebbi un Ciao a 65 kmt/h con una discreta coppia rotonda con un particolare, il motore all'interno non era stato "toccato".
E' un esempio banale, ma è il principio che si mira quando cerchi potenza ragionando, un esempio la Ducati ebbe l'idea di adottare gl'iniettori a tromboni, perchè?

 

[Noyz]

Tutti (diverse persone) mirano ad avere turbine performanti per cercare più potenza, ma pagano in una curva di coppia non rotonda, come magari 2 valvole per cilindro che hanno coppia sotto, a 3 valvole a metà i 4 valvole tutto su e i 5 per cilindro rispetto al 4 tira un pò prima.
Eppure ci sono anche delle caratteristiche nell'aspirazione, come nello scarico che vanno incontro a quei gap citati sopra, faccio un esempio.
Io feci delle prove con il mio Ciao, dove arrivava sempre ai 50 kmt/h, ma a secondo di come cambiavo solo la posizione del carburatore dalla base allontanando, la coppia partiva dopo fino ad ad arrivare a un punto di stallo oltre moriva, il motore non poteva fare regimi superiori, quindi già con una posizione del carburatore cambiavo il carattere, poi guardai lo scarico, mettendo scarichi più grandi e anche quì alzai il regime e corregendo la posizione del carburatore ebbi un Ciao a 65 kmt/h con una discreta coppia rotonda con un particolare, il motore all'interno non era stato "toccato".
E' un esempio banale, ma è il principio che si mira quando cerchi potenza ragionando, un esempio la Ducati ebbe l'idea di adottare gl'iniettori a tromboni, perchè?

usare il tromboncino è per sfruttare l'effetto venturi, stringendo il condotto acceleri la velocità dell'aria passante nel condotto. forti velocità creano correnti che possono ottimizzare il riempimento di un cilindro come velocizzare il fronte fiamma durante l'accensione.

poi la forma dei condotti possono generare diversi moti, i principali sono quelli di swirl in cui l'aria vortica all'interno del cilindro rispetto a un asse perpendicolare al pistone e quello di tumble in cui l'aria compie una rotazione rispetto a un asse orizzontale. questi moti non permettono uno riempimento ottimale del cilindro ma accelerano il fronte fiamma.

questi moti possono essere indotti sia con la forma del collettore, che con "disegni" particolare della testa del pistone, lo squish.

adesso in Alfa sta partendo lo studio dell'alzata variabile con il multi-air, al di la dell controllo dell'acceleratore non più con farfalla (che per ora rimane però) ma direttamente con le valvole, l'innovazione sta nella possibilità di controllare l'alzata per aprire parzialmente una valvola piuttosto che deciderne il tempo di alzata per creare determinate correnti in camera. una valvola socchiusa ha si minor portata, ma per effetto venturi la velocità dell'aria in ingresso aumenta drasticamente ampliando eventuali moti.

sarebbe bello anche approfondire i vari sistemi di alzata variabile (mia personale passione per il Vtec) e il sistema iVtec che utilizza anche un ciclo atkinson a regimi costanti per minimizzare i consumi e innalzare il rendimento salvo perdere drasticamente potenza.

bel topic

:decoccio:

 

[Rayman]

L'effetto Venturi ha lo stesso risultato con il
diametro degli scarichi , si tende sempre ad
aumentare il diametro dei tubi per favorire un
maggior passaggio dei gas di scarico e questo
può valere quando il regime del motore è alto
ed i gas da espellere sono in quantità maggiore
ma allo stesso tempo , a regimi inferiori , la velocità
dei gas diminuisce abbassando così il flusso ....
Quindi si ha un pro ed un contro perchè si ha un
guadagno in resa agli alti ma si ha una perdita
proporzionata ai bassi ....

La distanza del corpo farfallato dalle valvole
( o , come nel caso del Ciao dai travasi sul cilindro )
influisce sulla reattività in risposta , il volume di aria
(o miscela) che c'è in questa distanza fà un pò
effetto sacca o spugna e più questo volume è grande
più la risposta è ritardata , lo stesso avviene tra
filtro aria e corpo farfallato ma al contrario , in questo
caso , maggiore è il volume d'aria e più pronta è la
risposta visto che il filtro pone un freno all'aria in
ingresso ed il volume tra filtro e corpo farfallato funziona
un pò come scorta di aria già filtrata e pronta all'uso ;
infatti , su molti motori aspirati , sul condotto d'aspirazione
vi è spesso collegato una specie di barilotto che funge
da serbatoio d'aria per aumentare il volume tra filtro
e corpo farfallato .

Alla fine dei conti , la perdita ai bassi per un diametro
maggiore sui tubi di scarico può essere compensata
riducendo il volume d'aria dopo il corpo farfallato
ed aumentando il volume dopo il filtro dell'aria ,
Un pò come hai fatto tu Andrea con il Ciao ...

Un esempio lo potrai sicuramente notare su certe
elaborazioni dove adottando un corpo farfallato
per ogni cilindro ; montano i gruppi quasi eliminando
il collettore di aspirazione e posizionando i filtri aria
( od unico filtro se l'aspirazione viene ricollegata in
un unico condotto ) molto lontano dai corpi farfallati


:decoccio:

 

[andrea-cesenat]

Ciao ragazzi, ho letto con attenzione i vostri post, è vero e concordo, però ci sono tante combinazioni e vanno valutate per l'uso.

I tromboni o trombette, come dir si voglia, sono tubi che portano direttamente all'imboccatura delle valvole e di solito sono all'interno "lischi", perchè non percorre l'olio trasudato dai vapori dell'olio, di solito si trovavano nei motori senza filtro, tipo quelli aerei del '40/'50, ma sono utilizzati anche ai nostri giorni dentro un box-aria che fa anche da polmone come ha deto Rayman, con un particolare se c'è una parete perpendicolare, che impedisce a vista di vedere le trobettem, crea un fenomeno facilitando l'alimentazione.
All'apertura della valvola si creano delle onde (suono), dove le prime sono grosse e poi diminuisce, che se cozzano in una parete crea "l'eco" che riporta quasi tutta l'aria che è stata frenata in apertura, all'inizio erano fissi, dove corti facilitazano gli alti e lunghi i bassi, poi si pensò di renderli mobili a secondo dei regimi donando anche una una coppia meno spigolosa e spalmata lungo la curva di coppia.
Nella Ducati gli iniettori sono alla base e due tubi uno dentro l'altro, che salgono all'aumentre dei regimi creando un cono dalla base larga rivolta agli iniettori, questo trucco permette anche una imper alimentazione oltre allo sfruttamento del suono.
Però bisogna fare attenzione a un particolare il suono esiste se gli è permesso di vibrare nella materia solità o gassosa, nel nostro caso gasossa (aria), che se ci fate caso col turbo più aumenti la compressione e più si sente fischiarla, perchè l'aria nelle pareti "urta" quella nel mezzo "frenando" e se ci fate caso i manicotti deboli tendono a vibrare nella parte finale.
il suono se gli privi dell'aria non si crea, quindi bisogna già da subito evitare che sia rumoroso lato aspirazione, dove vale un pò il detto il "cane che abbaia non morde", quindi un motore dove senti un gran rombo non è detto che "renda".
:decoccio:

 

[andrea-cesenat]

Sul discorso del vortice nel pistone utilizzato oggi giorno è di tipo orrizzontale anziche verticale per il motivo, che i vortice bucherebbe il pistone e poi la forza centrifuga porterebbe all'esterno anche la benzina allontanandola dalla candela, mentre nell'altro verso viene investita incendiando uniformemente in velocità favorita anche dal cielo del pistone, che presenta una fonda nel mezzo e il tempo migliore dell'iniettore è quando il pistone si trova nel PMI se inietta nella testata, a metà strada mentre sale se inietta in basso, si vede nei JTS con l'iniettore orrizontale, mentre con iniezzione normale ci vuole anche un'inclinazione precisa della valvola.
Riprendendo il discorse della trombetta a lungheza variabile viene di solito comandata con un sistema o elettrico con dei motorini e che sollevano il collettore o idralulico, più pratico utilizzando l'idrogiuda, il problema che questo sistema richiede spazio e nei TA, dove il colettore si trova vicino alla scocca non è una passegiata farlo, mentre in un motore longitudinale riesce meglio, degli esemplari sono nei motori a V, dove il collettore è posizionato in mezzo, se ci fate caso i motori blasonati hanno un sistema del genere, ma con un sistema fisso a una posizione "chiave", di solito sono corti per favorire i bassi, dopo entra il turbo.
:decoccio:

 

[andrea-cesenat]

Ho guardato un motore di una 164 TS 8V, il condotto che porta alla valvola è lunga circa 24 cm, dunque bella lunga e allincirca come diversi TS, quindi l'effetto venturi è piuttosto marcato con un colettore che sporge dal motore di 17,5 cm.
Tutto sommato c'è spazio da farlo e viene bene, subito dopo il gommino del collettore inizia la base e 7 cm di altezza bastano, di forma quadrata, così il suono permette il rimbarzo alla valvola anziche disperdersi.
Il problema dell'effetto venturi che se è troppo lungo il condotto non riesce ad aspirare tutta l'aria e infatti perde di prestazione, i manicotti devono essere lisci quindi metti un tubo da non creare turbolenze con le pareti del manicotto, da renderlo il più fluido possibile.
Il collettore come quello della 75 invece è a ferro di cavallo quindi bisogna riprendere il suono in un punto unico, o nella curva o alla presa dell'aria con una parete davanti alla base di una trombetta già presente, con un certo ritardo.
:decoccio:

 

[andrea-cesenat]

Il polmone
Rayman ha accennato che il filtro più lo si mette lontano e più velocemente risponde, è vero perchè il filtro oltre a filtrare esercita un certo sforzo da parte del motore, quindi avendo un "serbatoio" filtrato tende a non sentire per un attimo questa fatica e infatti prende subito, però dopo aver svuotato la sacca d'aria filtrata cala un pò e più sale più la turbolenza diventa veloce creando anche una certa "deppressione", perchè dalla valvola al filtro ci può stare anche 1 mt di distanza, per oviare a questo problema ci sono due soluzioni.
Una è quella di sfruttare l'impatto dell'aria al mezzo posizionando la presa dell'aria all'esterno ai fianchi del mezzo che ci sono delle feritoie, non troppo in basso che si aspira anche fango, così in definitiva se andiamo ai 80 kmt/h, l'aria arriva ai 80 kmt/h alla valvola, se andiamo a fare una sotra d'imbuto all'imboccatura possiamo anche sovralimentare, tecnica usata ampiamente nele competizioni, vedi sia la MotoGP la pre dell'aria si trova subito sopra il radiatore o nella Formula1, dove è sopra la testa del pilota.
L'altra man mano che sale il motore accociare il percorso del flusso, perchè per quanto sia facilitato il percorco, per quanto sia il diametro dei manicotti, crea sempre degli attriti anche se sono di un diametro ragionevole, perchè un manicotto grande ma lungo è uguale a uno piccolo e corto.
Quindi nasce il problema del filtro dell'aria, che dovrebbe avere una sorta di altalena allontanandosi e avvicinandosi dipendentemente dal motore a che regime è, per ovviare al problema dal filtro "fisso" si utilizzano diversi percorsi, per i bassi tutti, così cè una quantità d'aria pronta e man mano che sale si chiudono delle porte portando sempre più alla strada "corta", nonè molto utilizzato, perchè è più facile usare l'impatto col mezzo, ma se c'è spazio è fattibile con delle elettrofarfalle nei condotti, magari è più facile vederlo nei sovralimentati questo rimedio.
Perchè un sovralimentato paga una pigrizia nei bassi e "svegliarsi" a un tot di giri, specialmente nei benzina, dove hanno bisogno subito di aria pronta, farà da polmone però ha la botta e risposta pronta, poi diventa attiva a turbina, che dovrebbe rispondere già da metà se deve salire troppo si finisce per avere una coppia ristretta e rapida con un ritardo considerevole per arrivarci.
Domande?
:decoccio:

 

[fortunato_40]

il tuo discorso somiglia tanto per ovviare tutti i problemi di perdite e di guadagno potenza che hai citato al grande lavoro che gli ingegneri abarth hanno fatto sulla delta s4 con compressore volumetrico e turboconpressore, solo che con questo discorso andiamo ot ma purtroppo ciò che hai detto è tutto giusto ti dò piena ragione...

 

[andrea-cesenat]

Perchè deve essere ot, hai citato l'esempio di un sovralimentato per sviare i buchi di potenza, quel discorso l'avevo descritto nel diesotto.
Far parte del discorso dello scambio dei fluidi come dir si voglia, ad ogni modo le nostre alfe hanno un turbocompressore o volumetrico e dove guardi ci sono che lamentando del ritardo dell'entrata in coppia, che più aumenti la compressione e più diventa pigra sotto.........

 

[andrea-cesenat]

Fra le valvole e il filtro c'è o ci sono dei corpi farfallati, però è solo per i benzina questo discorso, perchè i diesel non ne necessitano per via del ciclo di funzionamento.
Serve per "regolare" il passaggio dell'aria aspirata o compressa destinata al cilindro, la farfalla socchiudendo quasi del tutto porta per un enorme risucchio, il motore al minimo oltre alla poca benzina e man mano che si apre la porta creando quel forte risucchio causato dal pistone (tempo 1), si crea una turbolenza alquanto veloce anche se c'è poca aria e se si sa "aprire" l'aria entra nel pistone a tal velocità che continua la sua corsa anche dentro il cilindro, proprio come ha descritto Noyz, agevolando perfino la combustione.
A secondo della distanza può provocare un ritardo della risposta del motore, ma agevolare la turbolenza con un particolare, se molto vicino gratifica i bassi se lontano (non troppo), agevola gli alti per via della distanza percorsa, con una reattività che varia anche.
Il vantaggio di più farfalle anziche una sta nella risposta del motore, perchè il tragitto è minore, ma si annulla se vogliano una distanza lontana anziche vicina e non ce ne accogiamo se disponiamo di un turbo.
Esistono anche dei corpi farfallati elettronici, che regolano proprio il come "aprire", redendo al meglio e magari con un tasto fare una'apertura per una guida soft.
Se bastavano due valvole per cilindro, perchè se ne sono aggiunte altre?