Qualcuno mi spiega?

[Luponero]

Articolo interessante di Massimo Clarke su Moto.it, “La tecnica delle novità viste a EICMA”.

" Per ottenere una maggiore potenza, ferma restando la cilindrata, si lavora principalmente per migliorare la respirazione del motore, per ridurre le perdite per attrito e per aumentare la velocità di rotazione.
Per quanto riguarda quest’ultimo aspetto, è evidente che, se la corsa non varia, come conseguenza si ha un incremento della velocità media del pistone.
Nei quadricilindrici di 1000 cm3 di serie oggi vengono raggiunti valori dell’ordine di 21,5-23,8 metri al secondo, che fino a non molti anni fa erano toccati solo dai motori automobilistici da competizione.
Nelle superbike più recenti si è arrivati a 25-26 m/s, ovvero a valori analoghi a quelli dei motori delle auto di Formula Uno pre-2007 e delle MotoGP (nelle vetture di serie con motore a benzina aspirato si va in genere da 16 a 21 m/s).
Il limite, oramai pressoché raggiunto dai motori da competizione, non è tanto di natura meccanica, quanto di ordine fluidodinamico: al di sopra di una certa velocità media del pistone il motore entra infatti in una grave “crisi respiratoria”.

" Ferma restando la cilindrata, per poter raggiungere regimi di rotazione più elevati senza fare aumentare la velocità media del pistone, o almeno senza che essa possa raggiungere valori troppo alti, si diminuisce la corsa, aumentando contemporaneamente l’alesaggio (cosa vantaggiosa ai fini delle prestazioni anche in quanto consente di installare valvole più grandi).

"All’inizio degli anni Ottanta il rapporto tra la corsa e l’alesaggio nelle grosse quadricilindriche era indicativamente compreso tra 0,76 e 0,93; alla fine del decennio però era già arrivato a 0,70-0,78. Nelle attuali 1000 supersportive va da 0,62 a 0,77".


Due domande:

1) "al di sopra di una certa velocità media del pistone il motore entra infatti in una grave “crisi respiratoria"

Che significa praticamente, che le valvole non riescono ad aprirsi e chiudere alla stessa velocità (enorme) a cui viaggia il pistone?

2) Se aumenta l'alesaggio e diminuisce la corsa, il pistone è più grande e fa meno strada, perchè diminuisce la velocità media del pistone?
Avendo meno strada da fare non è più veloce?

Se ho scritto qualche boiata mi scuso.

http://www.moto.it/news/massimo-clar...e-a-eicma.html

[reka]

1) forse ri riferisce proprio alla velocità di afflusso dell'aria

2) aumenta l'alesaggio e riduce la corsa ma "aumentano i giri" quindi se la proporzione è a favore dei giri aumenta anche la velocità del pistone

[Lucano]

Originariamente inviata da Luponero

Se aumenta l'alesaggio e diminuisce la corsa, il pistone è più grande e fa meno strada, perchè diminuisce la velocità media del pistone?
Avendo meno strada da fare non è più veloce?

Pensaci, se deve fare meno strada nello stesso tempo, vuol dire che va' più piano o più veloce ?

[ilprofessore]

Domanda 2
A parita' di velocita' media, cioe n. giri x corsa, se diminuisci la corsa puoi fare piu' giri.
Il pistone con meno corsa non va piu' veloce, la velocita' e' legata al numero di giri.
Se hai una corsa di 50 mm e fai 1 giro, il pistone ha fatto 100 mm complessivamente (50 in giu' e 50 in su). Se fai 10000 giri al minuto, hai 10000x100 = 1000 m/minuto, quindi 1000/60=16.67 m/secondo.

Domanda 1
Non e' una questione di velocita' di apertura delle valvole, si da per scontato che riescano a star dietro ai pistoni (vedi, ad esempio, il sistema desmodromico della Ducati, dove le 2 parti sono collegate meccanicamente fra loro).
Il problema e' fluidodinamico. Oltre una certa velocita' del fluido si hanno dei fenomeni che non consentono l'aumento della portata ed addirittura la diminuiscono. Siamo in regime critico e per una determinata geometria dei condotti c'e' una velocita' critica oltre la quale non si puo' andare pena la diminuzione della portata. Questa velocita' coincide con la velocita' del suono per quel fluido.
Probabilmente siamo vicini a questa velocita' ed anche se si aumenta il numero di giri, non arriva aria sufficiente al cilindro.
Scusate se non sono preciso, ma e' quello che ricordo sugli studi fatti oltre 30 anni fa.

[gspeed]

Domanda 1 - il problema è che ad altissimi regimi non c'è abbastanza tempo per far fuoriuscire i gas combusti e ri-riempire la camera di scoppio con la miscela aria carburante, anche avendo incroci spinti (apertura contemporanea delle valvole di aspirazione e scarico) e giocando con la fluidodidamica rimane aria sporca. @ilprof secondo me la velocità del suono è ben lontana dall'essere raggiunta (300m/s) ma se trovi gli studi son curioso;

[ilprofessore]

Allo scarico la velocita' del suono viene raggiunta sempre.
In aspirazione dovrebbe essere un parametro per il dimensionamento delle valvole.
Pensavo che la considerazione di Clarke sui limiti oltre i quali non si puo' andare fosse legata a questi fenomeni di velocita' critica dei fluidi, ma puo' essere che mi sbagli.
Bisognerebbe leggere un libro sui motori da corsa.

[rasù]

se non sovralimenti con turbina o volumetrico o altra diavoleria, a spingere la miscela aria-benzina dentro il cilindro è solo la cara vecchia pressione atmosferica. Presumo che oltre una certa velocità del pistone la pressione atmosferica non è più sufficiente a far entrare la miscela con la stessa velocità alla quale il pistone scende nel cilindro.

[Luponero]

Originariamente inviata da Lucano

Pensaci, se deve fare meno strada nello stesso tempo, vuol dire che va' più piano o più veloce ?

Pensavo, in maniera errata, che diminuendo la corsa il pistone andasse più veloce.
Però, avendo meno spazio da percorere, non velocizza il "tutto"?

[Luponero]

Originariamente inviata da gspeed

Domanda 1 - il problema è che ad altissimi regimi non c'è abbastanza tempo per far fuoriuscire i gas combusti e ri-riempire la camera di scoppio con la miscela aria carburante, anche avendo incroci spinti (apertura contemporanea delle valvole di aspirazione e scarico) e giocando con la fluidodidamica rimane aria sporca.

Allora avevo "visto" più o meno giusto, le valvole non riescono a seguire la elevata velocità del pistone e quindi a far riempire e fuoriuscire la camera di scoppio!
Ho capito bene?

[rasù]

Pensa di avere come dato fisso numero di giri al minuto e la cilindrata del motore. A parità di giri e cilindrata, più corta è la corsa e meno strada su e giù fa il pistone.
E se a parità di tempo fai meno strada, stai sicuramente andando più lento.

[Luponero]

Dice l'articolo:" Il limite, oramai pressoché raggiunto dai motori da competizione, non è tanto di natura meccanica, quanto di ordine fluidodinamico".

Cosa avranno a disposizione tecnologicamente, visto che il limite è praticamente raggiunto?

[Luponero]

Originariamente inviata da rasù

Pensa di avere come dato fisso numero di giri al minuto e la cilindrata del motore. A parità di giri e cilindrata, più corta è la corsa e meno strada su e giù fa il pistone.
E se a parità di tempo fai meno strada, stai sicuramente andando più lento.

Giusto!
Mi domando, se ha meno strada da percorrere, non ci mette di meno rispetto ad un motore con corsa più lunga?
Mi sto incartando da solo?

Originariamente inviata da gspeed

Domanda 1 - il problema è che ad altissimi regimi non c'è abbastanza tempo per far fuoriuscire i gas combusti e ri-riempire la camera di scoppio con la miscela aria carburante, ...

e' uno dei motivi per cui si tende ad ingrandire il pistone, per avere valvole piu grandi. Honda gia nel 1999 (fanno 15 anni fa..) ha dimostrato che si puo' comunque con un sistema ad alzata variabile non solo in aspirazione come comunemente e' ma anche sullo scarico, con materiali di pregio e lavorazioni con bassissime tolleranze, usando bielle particolarmente lunghe unite a pistoni col mantello particolarmente corto e spinotto alto, a cacciare 120cv/litro da un motore di serie limitato a 8950 giri, senza perdere affidabilita', ottenendo una velocita' media del pistone OLTRE 25 m/s (!) e la capacita' di riprendere in 6a marcia senza strappi da regimi prossimi a quelli del minimo.
Ricordo lo stress a cui sono sottoposte le molle delle valvole, che su un motore di serie a regimi cosi altri richiedono una valanga di olio per essere raffreddate, risultato ottenuto utilizzando alberi a cammes CAVI con ugelli che sparano olio ad hoc, e pompa olio ad alta pressione comandata direttamente da catena.
Nota di curiosita': girando in pista con la S2000 gommata come di deve, nei lunghi curvoni in appoggio si beccava forza laterale sufficiente a rendere insufficiente l'olio pescato dalla pompa ad alta pressione, con malfunzionamenti temporanei del VTEC e in casi rari, problemi alle bronzine.

[aspes]

Luponero, ti hanno spiegato tutto per bene, diciamo che dove ti incarti e' che non e' una questione di valvole che aprono o chiudono "senza" seguire il pistone. Fortunatamente questo problema non esiste con distribuzioni a ritorno pneumatico, desmodromico etc.
Il problema se vogliamo dirlo in maniera diversa da come ti hanno illustrato, e' anche qui di banda passante. Ovvero, la velocita' di un fenomeno non e' piu' sufficiente ad "andar dietro" a un altro. A suo tempo ho fatto l'esempio dell'aria nei penumatici, che consente di andar dietro ai sampietrini mentre una sospensione non riesce nemmeno a reagire che il sampietrino e' gia' passato, quindi non lo "vede", ed e' come se la sospensione non ci fosse.
QUi e' uguale, i gas in ingresso al cilindro si fermano quando si e'min fase di compressione a valvole chiuse, qualunque incrocio valvole tu abbia un bel momento durante lo scoppio le valvole son chiuse. Quando la valvola di aspirazione si apre i gas devono rimettersi in movimento per riempire la camera di scoppio. Immagina che ilmovimento del pistone sia talmente veloce che appena i gas si sono mossi gia' lui risale e blocca l'immissione . In tal caso aspiri meno di quanto potresti fare dandogli il tempo sufficiente. Quindi il regime di rotazione elevatissimo diventa un limite.E la potenza cala .
Per inciso questo avviene su TUTTI i motori, compreso il piu' pacifico. QUando ci si avvicina ai regimi massimi la coppia cala perche' il riempimento e' meno efficace. Ma perche' son motori di compromesso, il riempimento cala per questioni di condotti e fasi, non perche' raggiunti i limiti fisici.Nel caso citato da CLarke vuol dire che con QUALUNQUE trucoc ormai oltre non puoi andare.
Mi e' venuto in mente un esempio banale per spiegarti. Usiamo un fluido molto piu' "lento", ovvero l'acqua.
Immagina di aprire il rubinetto del lavandino (che simula la tua valvola).L'acqua scorre. CHiudi il rubinetto l'acqua si ferma.
Immagina di aprire il rubinetto in maniera fulminea e subito dopo richiuderlo.
Raggiunta una certa velocita' di esecuzione non scorre piu' niente, l'acqua non riesce nemmeno a muoversi che gia' hai chiuso. Ecco la "crisi respiratoria".

[Rephab]

Disclaimer: occhio alle mie domande, perchè sono mooolto ignorante in materia!

Aspes, quindi è un problema di "densità" della miscela o di pressione con cui la stessa viene immessa ed emessa?
Nel senso, siamo arrivati ad un limite fisico per cui la miscela entra ed esce a quella velocità anche a seguito di maggior spinta oppure l'aumentare la pressione in qualche modo aiuterebbe?

[killxbill]

La "respirazione" del motore è legata al delta p che c'è tra la pressione esterna e quella interna all'atto dell'aspirazione.
Quando la velocità del fluido (aria) sale, salgono anche le perdite di carico nel sistema di alimentazione (filtro, condotto, farfalle, valvole), poiché le perdite di carico non sono lineari all'aumento della velocità ne consegue che oltre un certo valore le resistenze son talmente alte che non passa abbastanza aria.
I sistemi di sovralimentazione aumentano la pressione a monte e non soffrono di questi problemi.
Infatti a volte basta anche un grado di sovralimentazione basso per migliorare di molto le prestazioni del motore.
Anche la sovrapressione dinamica dell'airbox serve a compensare.

da K1100RS

[Diavoletto]

...sante accordature fluidodinamiche.....

....amen

[killxbill]

Aggiungo che la sovralimentazione dei motori è unaa roba vecchia del bisnonno.
Nei motori ad uso aeronautico fu introdotto il compressore volumetrico per compensare il calo di pressione dovuto all'aumentare della quota di volo.

da K1100RS

[Luponero]

Aspes, credo di aver capito.

Le attuali Formula 1 sono sovralimentate giusto?

[Rephab]

Si però c'è anche un limite oltre il quale puoi applicare la pressione che vuoi, ma la velocità del fluido non aumenta, volevo capire se il limite era quello o solo la scarsa pressione.

[Diavoletto]

https://www.youtube.com/watch?v=nX2L-kS7ZL8


brummm

[killxbill]

C'è sempre un limite, ma nel momento in cui decido di fare un motore sovralimentato non ha più molto senso la ricerca di un maggior numero di giri.
Chiaro che se poi parliamo di un motore di F1 dove tutto è al limite le cose cambiano un pò ma non i principi.

da K1100RS

[mototarta]

https://www.youtube.com/watch?v=nsa6kq-qqIE

https://www.youtube.com/watch?v=vcyT18qk8ls

[Luponero]

Ma quei benedetti iniettori nel video postato da Diavoletto perché così distanti dalle valvole?
Non potrebbero "spruzzare" direttamente nel cilindro eliminando la valvola d'entrata?

[Diavoletto]

.....figo il backfow alla chiususa farfalle.....


Peeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeee eeeeeeeeeeeeeeee....sbrot..................PEEEEEE EEEEEEEEEEeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeee ee