come riesce un motore ad aumentare i giri?

Sabato sera, nulla ho da fare quindi tormento un poco i colleghi appassionati di meccanica: Problema: quale sortilegio consente ad un motore di aumentare i giri da un regime costante? Vediamo: in tutti i motori sussiste l'accelleratore, che nei benzina agisce sul carburatore, nei diesel sulla pompa nafta; premendolo, aumentano i giri, ma ragionamoci sopra: l'accelleratore nel ciclo Otto apre la valvola a farfalla del carburatore, quindi può entrare una maggior quantità di aria che, tramite il cono Venturi e la sua depressione, succhia una maggior quantità di benzina dai getti; oppure si può pensare che premendo di più l'accelleratore si riempiano di più i cilindri. La prima ipotesi è corretta ma non risponde allo scopo, infatti ho scritto che PUO' entrare , non che entra in autonomia. Se ci pensate un momento, infatti, vedrete che la quantità di aria aspirata è determinata da quella aspirata da ogni cilindro nella fase di "aspirazione", quindi è inutile aumentare la sezione di ingresso se non c'è comunque maggiore richiesta. Sul fatto del maggior o minore riempimento dei cilindri non c'è alcun dubbio: il cilindro si riempie sempre al massimo, altrimenti non sarebbe rispettato il valore di compressione necessario al funzionamento; il motore neppure partirebbe. La causa (semplificando) può essere così motivata: aprendo la valvola a farfalla si aumenta il flusso d'aria, più velocemente di quanto aumenti il flusso di benzina e pertanto, per un brevissimo periodo, si ha una miscela aria-benzina più magra, con un potere calorifico leggermente maggiore. Questo fatto genera più energia nella fase di scoppio, quindi maggior forza sul cielo del pistone e di conseguenza maggior velocità di discesa del pistone stesso, con conseguente innesco dell'aumento dei giri. Tutto qui. Nota: trascuro volutamente di parlare di pompette di ripresa, marcia con miscela sempre magra (si bruciano le valvole), variazione dell'anticipo ecc. ecc perchè diverrebbe complesso. Se non mi mandate troppi accidenti la prossima volta parliamo dei diesel e dei valori di coppia, anche per completare il post di Obionekenoby con risposta a videodue. Salutoni Mabo

quote:Risposta al messaggio di jerrymouse inserito in data 06/06/2010  19:14:47 (Visualizza messaggio in nuova finestra)>

> Considero le altre risposte come spiritose battute, mentre la tua richiede una replica: Premesso che il funzionamento base di un ciclo Otto è comunque sempre lo stesso, mi sembra di ricordare che esiste una cosa chiamata rapporto di compressione. Il rapporto di compressione è determinato dalla compressione della miscela aria benzina aspirata (e sottolineo ASPIRATA) dal cilindro, inizia con la risalita del pistone e termina col pistone al punto morto superiore, dove tutto il volume si riduce a quello della camera di scoppio; in questo momento si ha il fatidico rapporto di compressione necessario al funzionamento del motore; se tale rapporto è inferiore a quello stabilito dal costruttore per quel motore, si ha una resa enormemente inferiore, vedi il caso di motore con perdite dalle fasce, con compressione bassa, che neppure parte. Ne consegue che se il cilindro non si riempisse sempre totalmente, sia ad un regime di giri minimo, sia intermedio, sia massimo, avremmo ricostruito le condizioni di un motore con bassa od insufficiente compressione. Come tu hai ripetuto, ho detto che la farfalla aprendosi di più, può fare passare maggior quantità di aria, ma se la richiesta della stessa è determinata dai giri del motore, anche con un'apertura in ingresso enorme, la quantità aspirata è sempre la stessa (il carburatore non è un compressore, e comunque a meno che non esaminassimo un compressore indipendente, ovvero alimentatato da motore separato, sarebbe la stessa cosa, anche i giri del compressore sono determinati dai giri del motore. Finisco dicendo che ho inteso porre il quesito relativamente all'aumento di giri partendo da un qualsiasi regime costante. Se qualcheduno ha risposte migliori della mia ben venga!

quote:Risposta al messaggio di Luca19 inserito in data 06/06/2010  21:47:10 (Visualizza messaggio in nuova finestra)>

> Anche questo merita una risposta, premesso che non ho compreso i tuoi riferimenti all'incrocio valvole; comunque se vogliamo parlarne possiamo dire che il diagramma della distribuzione teorico non è di fatto rispettabile, poichè alla teorica apertura delle valvole ad ogni 180 gradi (pms/pmi), non essendo l'apertura istantanea, le valvole non risulterebbero completamente aperte al momento giusto e quindi comprometterebbero il passaggio dei gas, perciò nella realtà si fa in modo che ogni valvola inizi ad aprirsi e chiudersi prima dei rispettivi pm., in genere 10 gradi per l'aspirazione e 20 gradi per lo scarico. Questo porta al famoso incrocio della distribuzione, ovvero un periodo (un settore) di giro albero in cui entrambe le valvole sono aperte. In genere più ci si allontana dalla regolazione teorica (con modifiche alla curvatura delle camme)più si acquisiscono regimi elevati, con notevole ed obbligatorio inalzamento del regime di minimo (con modifiche esasperate si è costretti ad un minimo anche di 1000-1500 giri). Inoltre l'incrocio della distribuzione è sfruttabile per un miglior riempimento dei cilindri (aumentando però consumi)ed altri vantaggi, sempre controbilanciati da perdite in altri settori, come lo spostamento della coppia massima. Questo però nulla c'entra con l'aumento dei giri da un regime costante, quindi non comprendo il tuo richiamo sulla distribuzione nè quello sui carburatori a spillo. Ciao Mabo

Per luca19:Ciao Luca, almeno un appassionato lo trovai! Vediamo di fare chiarezza: non parliamo più di incrocio valvole o distribuzione, diciamo entrambi le stesse cose e poi sono fatti noti. Ti faccio invece una premessa, per darti modo di comprendere meglio la mia domanda: di tutti i miei anni di studio mi è rimasto poco o niente, trenne i libri ed una infinità curiosità, inculcatami da un mio professore (che non finirò mai di ringraziare); Egli diceva: chiedetevi sempre il perchè delle cose, cercate la soluzione, se non la trovate non vergognatevi mai e poi mai di chiedere a chi ne sa più di voi. Così per tutta la vita mi sono guardato in giro,ho chiesto, ho disturbato, ho comprato monografie sull'argomento, qualche volta ho capito, tante volte no, ma nel complesso HO IMPARATO un mucchio di cose. Una volta acquisita la voglia di capire, non te la levi più. Così, poichè tra le mie varie passioni ci sono i motori, una volta mi sono chiesto: ma come fa un motore, in equilibrio di rotazione, ovvero che gira a regime costante, ad aumentare i giri? ho fatto questa domanda a mezzo mondo, ho rivangato le mie conoscenze scolastiche, le ho integrate con una mia specializzazione del settore, ho letto quanto possibile sui motori, ho chiesto a meccanici ed appassionati; per molto tempo niente! Alla fine però è giunta la risposta, che dovrebbe essere quella da me indicata. Il problema sembra sciocco, ma vedi bene che anche tra i lettori del post nessuno ha compreso il succo del problema, che peraltro è solo la prima porta; sviluppando il tema e passandolo ai motori ciclo diesel, si sono aperte svariate altre prospettive, delle quali (e delle relative applicazioni) sto facendo ora esperienze pratiche. Ti ringrazio comunque della partecipazione e resto a disposizione. Ciao Mabo

Per QuattroD e Dadrovc Vi ringrazio della partecipazione e replico come segue, (sperando che il proseguo sia inteso come un serio tentativo di approfondimento). Non sono in accordo con le vostre considerazioni, ad ogni modo i concetti da chiarire sono due; il primo che molti autisti forse pensano che una maggior velocità (leggi potenza) sia determinata non dall'aumento dei giri ma da un maggior riempimento del cilindro (semplificando: a metà accelleratore si riempie a metà, a tutto accelleratore si riempie tutto). Credo indiscutibile considerare questo concetto del tutto errato, poichè il rapporto di compressione è sacro; se il motore funzione a diciamo 9:1, vuol dire che il volume di 9 deve comprimersi IN OGNI FASE UTILE, sino ad 1 per poter avere uno "scoppio" ottimale (nei limiti del rendimento volumetrico previsto dal costruttore), e questo è possibile solo col rapporto di compressione corretto. Lo "spazio" determinato dalla discesa del pistone, per es. 0,4 lt per un 1600 di cilindrata, viene sempre praticamente riempito, ma con una miscela aria-benzina che non sempre ha le proporzioni teoriche ottimali; le variazioni della miscela determinano maggiore o minore resa nella fase di scoppio. Il secondo è che vorrei fosse riletto con attenzione il mio primo post: se un motore a regime costante ASPIRA (poichè parliamo di aspirati) una certa quantità di aria, non serve a nulla aumentare la bocca di ingresso, poichè il motore continuerà ad aspirare la quantità precedente e, generalizzando, se non aumenta la velocità dell'aria passante nel venturi non può aumentare neppure la quantità di benzina aspirata attraverso i getti. Se fosse possibile mandare più aria aumentando la sezione d'ingresso, per aumentare le prestazioni basterebbe mettere un carburatore più grosso o cambiare Venturi e getti, mentre i pochi miglioramenti ottenuti seguendo questa strada hanno richiesto anche interventi su filtro aria, collettore, anticipo e magari la sostituzione del carburatore di serie con un carburatore per cilindro (ma questa è un'altra storia); solo con un compressore esterno è possibile brutalmente pompare più aria di quella aspirata in quel momento: si inserisce il compressore e lui spinge, indipendentemente dai giri motore; allora sì che l'aumento di giri è dovuto alla maggior quantità di miscela spinta nei cilindri. Ricordo ancora tre cose: 1)la miscela smagrita dall'apertura della farfalla (si parla di frazioni) ha un potere calorifico maggiore, (tant'è vero che in tali condizioni si possono bruciare le valvole), tale smagrimento è compensato, quasi immediatamente, dall'intervento della pompa di ripresa). 2)Le varie differenze nelle percentuale della miscela aria benzina e nel riempimento dei cilindri rientrano nel rendimento volumetrico, il che non è argomento in discussione (poichè prende in esame ben altre cose che non semplicemente aprire o chiudere la valvola a farfalla, ma diciamo genericamente che da una media standard del 80-85 % si può arrivare, con modifiche particolari, al 90-93 % sugli aspirati e superare il 100% con l'iniezione). 3) Classicamente l'aspirazione della benzina avviene grazie al cono Venturi ed alla depressione in questo determinatasi: più aumenta la depressione, correlata strettamente alla velocità dall'aria passante, più viene aspirata benzina dai getti. La posizione degli stessi, le dimensioni e quanto altro determinano a loro volta le condizioni di funzionamento dei tre sistemi base: sistema del minimo, principale e di avviamento. Cordialità Mabo PS. non sono pratico di queste cose, ma l'amministrazione del forum avrà nulla da dire sul proseguo di questa discussione? Ovvero possiamo continuare in due o tre solamente?

Ciao ragazzi, mi fa piacere scendere nel merito del problema, per reciproca chiarezza; dunque: 1)Poichè parliamo di ASPIRATI, uno dei parametri più importanti è, insieme al rendimento termico totale ed al rendimento meccanico del motore, il rendimento volumetrico. Unitamente agli altri due, è determinato in sede di progetto, ma è in effetti l'unico rendimento che un preparatore, con opportune modifiche, può migliorare. Tra le varie cose notiamo che la fase di aspirazione non raggiunge il vuoto assoluto ma circa l'80% del teorico. 2)Il pistone, scendendo, aspira tutta l'aria che può, con il massimo effettivo sopra detto (80-82 %). Se consideriamo questo limite come il massimo possibile per quel motore (di serie, con prestazioni normali), possiamo dire che il cilindro si riempie al 100%. L'aria è spinta nel cilindro dalla pressione atmosferica e salvo le variazioni dovute all'umidità, altezza SLM e temperatura, non può avere densità diverse, ma solo percentuali diverse di benzina (questo dipende dal sistema di miscelazione.) 3)Nell'ambito del controllo compressione il manometro dell'aspirazione, collegato a valle del carburatore è utilissimo ed evidenzia le variazioni di depressione in funzione dei vari momenti di funzionamento e dei difetti del motore. (se è come quello che io conosco dovrebbe avere una scala da 1 a 25 ed una zona verde mi sembra da 18 a 21; la lancetta dello strumento fluttua indicando i vari difetti (vuoto fluttuante, vuoto insufficiente, vuoto insufficiente a tratti ecc. ecc. (trascuriamo i relativi difetti); passando per esempio dalla condizione di accellerata a quella di rilascio, dovrebbe scendere al minimo e risalire poi al massimo). Personalmente, per la verifica della compressione e limitatamente alle tenute meccaniche, trovo utilissimo il misuratore di compressione statica, col quale si riscontra se sussistono perdite dalle fasce, dalle valvole di aspirazione o da quelle di scarico; però è poco usato, una volta ho dovuto imprestasre il mio, autocostruito, al mio meccanico). Se nella siringa citata da Enzo 44 ci fosse una camera di scoppio egli riscontrerebbe, come io sostengo, che sia in caso di parziale riempimento, sia in caso di zero riempimento la compressione non ci sarebbe per niente; nei motori il cilindro aspira sempre tutta l'aria possibile; il rendimento scende a causa del diminuito rapporto di compressione, se per es. il filtro è troppo sporco, oppure il condotto di aspirazione è tappato od occluso parzialmente. Nota bene: in questo caso la depressione nel collettore aumenta. La mia premessa però prendeva in esame un motore teoricamente al massimo livello di efficienza ed in questo caso continuo a dire che il cilindro si riempie sempre (ripeto: nei limiti del rendimento volumetrico di progetto). Del resto il motore diesel, che funziona solo in base alla compressione, come potrebbe funzionare se il cilindro si riempisse a metà o, con un terzo di accelleratore, si riempisse un terzo? Avremmo nel primo caso un rapporto di compressione 9:1 (la metà del necessario per lo scoppio) e, nel secondo caso, 6:1 ancora peggio! A quattroD vorrei dire che il cilindro NON prende in esame condizioni di pressione (nella fase di aspirazione) , quindi il suo esempio non è pertinente e che la depressione a valle della farfalla serve ad aspirare più o meno benzina, in proporzione alla quantità di aria passante, quantità che è incrementata SOLO dall'aumento dei giri del motore. Cordialità Mabo