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(MT-01) cos'è la potenza, la cilindrata etc.


ibiza99

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Variazione potenza al variare del frazionamento

 

In questo caso si può vedere che a parità delle altre condizioni geometriche cioè cilindrata e rapporto cosa alesaggio, all'aumentare del frazionamento, cioè del numero di pistoni, la potenza cresce perchè come detto cilindri, di cilindrate più piccole, hanno più potenza. Anche in questo caso però la potenza non cresce linearmente con Z, cioè non raddoppia al raddoppiare del numero dei cilindri ma molto meno. Esattamente come la radice cubica del numero di cilindri : Oltre a questo un motore molto frazionato ha un rendimento meccanico basso, dovuto alle maggiore estensione delle superfici di strisciamento, più altri attriti dovuti a distorsioni strutturali e da eventuali errori di allineamento e di geometria. Poi, un più alto numero di cilindri, aumenta le perdite di carico complessive, riducendo il coefficiente di riempimento. Oltre a questo un motore molto frazionato è molto complesso da costruire e da progettare, è intrinsecamente più fragile e molto più costoso.

 

 

frazionamentofx7.th.gif

 

Al variare della cilindrata unitaria....

 

Cilindrata unitaria ( V )

 

Abbiamo già detto che la potenza non dipende dalla cilindrata, ma solo dall'area dei pistoni e abbiamo osservato come nella pratica è normale che motori con maggiori cilindrate hanno maggior Cv, ma abbiamo spiegato questo fatto, con la semplice osservazione, che fare un motore più grande vuol dire automaticamente aumentare la sezione dei pistoni. Oltre a questo, si può vedere come varia la potenza se, a parità di altre condizioni ed in particolare il rapporto corsa alesaggio, si varia la cilindrata. Cioè in pratica, se costruiamo due esemplari in scala tra loro , ad esempio uno di cilindrata doppia dell'altro, si nota, contrariamente a quanto potremmo aspettarci, che l'uno non ha il dopio della potenza dell'altro, ma sensibilmente di meno. Infatti la potenza di un motore varia meno che linearmente con la cilindrata. Esattamente come la radice cubica del quadrato della cilindrata: . Quindi come si vede in figura è più facile ottenere tanta potenza in cilindrate unitarie piccole che in cilindrate unitarie grandi. Questo significa ad esempio che se un monocilidrico da 500cc ha 100 cv , un 125 cc avrà circa 40 Cv che è molto più di 1/4 (25Cv).

 

cilindrataya2.th.gif

 

AL variare del rapporto corsa alesaggio...

 

Abbiamo detto che la potenza dipende dalla superficie dei pistoni, cioè dall'alesaggio e che la cilindrata non è altro che la corsa per l'alesaggio. E' quindi ovvio che a parità di cilindrata unitaria se si diminuisce il rapporto corsa alesaggio, crescerà l'alesaggio e diminuirà la corsa, così che crescerà anche la superficie dei pistoni. E' quindi ovvio che quando si ricerca la potenza massima, si tende a ridurre il più possibile questo rapporto, per i motivi visti e per altri che adesso vedremo. Infatti se l'alesaggio è grande è più facile fare condotti di aspirazioni più grandi e rettilinei con grande vantaggio per il riempimento. Poi una corsa più piccola permette di avere un albero più rigido, un motore più piccolo e leggero. La relazione che lega corsa alesaggio e potenza è la seguente : . Purtroppo non si possono fare degli alesaggi grandissimi perché poi la camera di combustione si schiaccia e si allunga troppo, con la conseguenza che si ha una pessima combustione e elevate perdite di calore. Quindi anche in questo caso è necessario trovare il compromesso migliore. Attualmente in f1, C/d è di poco inferiore a 0.5. Nei motori 2 tempi invece è praticamente sempre 1.

 

csudrb2.th.gif

 

Da tempo i Costruttori impegnati nel Campionato Mondiale di FI non indicano più neanche le misure caratteristiche dei loro motori, come se si trattasse di chissà quale segreto che non deve assolutamente venire divulgato. Per fortuna 'radio box" a questo proposito è piuttosto efficiente e quindi non si corre il rischio di incappare in errori significativi affermando che. per quanto riguarda i motori più competitivi della stagione appena conclusa, l'alesaggio era compreso tra 96 e 98 mm. Essendo nota la cilindrata unitaria, il calcolo della corsa è molto semplice; si ottengono cosi misure caratteristjche di 96 x 41.4 mm e 98 x 39.7 mm. alle quali corrispondono rapporti C/D (corsa/alesaggio) rispettivamente pari a 0.432 e a 0.405. Si tratta, va detto subito, di valori eccezionalmente superquadri. mai raggiunti nei motori realizzati pochi anni fa e lontanissimi da quelli adottati sui modelli di sene; motti di questi ultimi hanno addirittura la corsa notevolmente superiore all'alesaggio, cosa che può essere vantaggiosa ai fini delle emissioni e dei consumi (camere compatte ovvero con basso rapporto superficie/volu-me) e che consente di limitare la lunghezza del motore (fatto importante se esso è disposto trasversalmente).

Dunque, vengono impiegati rapporti C/D bassissimi; questo significa che la corsa è estremamente corta e l'alesaggio molto grande. La scelta è vantaggiosa, nel caso dei motori da competizione, per una sene di motivi. Tanto per cominciare al diminuire della corsa aumenta il regime di rotazione che può essere raggiunto, ferma restando la velocità media del pistone. Se si vuote girare davvero in alto (e la potenza cresce col regime di rotazione, ferme restando la PME e la cilindrata) è necessario adottare corse motto ridotte. A parità di pressione media effettiva (PME) e di velocità media del pistone, ferma restando la cilindrata, la potenza aumenta al diminuire della corsa. Inoltre riducendo la corsa diminuisce il raggio di manovella, e ciò significa che. a pan dimensionamento dei perni di banco e di biella, l'albero è più rigido (per via del maggiore "ricoprimento" tra i perni stessi). Aumentando l'alesaggio si possono ovviamente installare valvole più grandi, il che significa maggiori sezioni di passaggio a disposizione dei gas. e quindi un buon rendimento volumetri-co anche alle velocità di rotazione motto elevate (insomma, se il rapporto C/D non è basso it motore in alto non "respira"!). La superficie dei pistoni cresce con il quadrato dell'alesaggio. A parità di pressione dei gas cresce quindi la forza che ciascun pistone trasmette alla relativa biella.

A parità di PME e di velocità media del pistone, la potenza massima che un motore può fornire è direttamente legata alla superficie dei pistoni. C’è da osservare, comunque, che al diminuire del rapporto C/D cresce il peso dei pistoni; le bielle però sono più corte, e quindi più leggere e più rigide, fermo restando il rapporto tra la loro lunghezza e la corsa. C’è pure da dire che i supporti di banco risultano più distanziati tra loro. Se la fluidodinamica del motore si giova grandemente dell'aumento dell'alesaggio, non si può dire lo stesso della termodinamica. La camera di combustione assume, a parità di angolo tra te valvole e di rapporto di compressione, una geometria meno favorevole; cresce il rapporto superficie/volume e aumenta il percorso che il fronte di fiamma deve compiere per propagare la combustione attraverso tutta la massa gassosa In linea di massima per i motori normali vate la norma che al crescere dell'alesaggio diminuisce il massimo rapporto di compressione che può essere adottato senza incappare nella detonazione. Nei moderni motori di F.1 però te cose accadono con una rapidità inusitata, visti i regimi che vengono raggiunti. All'atto pratico non c'è quasi il tempo perché la combustione degeneri in detonazione (grazie anche a un accurato studio delle turbolenze, per mezzo delle quali si velocizza la combustione stessa), il che rende possibile l'adozione di rapporti di compressione geometria molto elevati. Va anche detto che in ogni camera la pressione viene nlevata per mezzo di un apposito sensore, cosa che rende possibile alla centralina l'effettuazione di eventuali interventi "correttivi", tipo arricchimento della dosatura della miscela aria-carburante o variazione dell'anticipo di accensione, in tempo reale.

La forma della camera, in presenza di grandi alesaggi, se si adottano rapporti di compressione molto atti, risulta comunque lontana da quella ottimate. A compensare, almeno in una certa misura, questo svantaggio a sono i tempi ridottissimi con i quali hanno luogo i diversi eventi nei motori in questione, che riducono te perdite di calore. Grandi alesaggi, infine, significano che i percorsi che il calore deve compiere all'interno delle pareti metalliche sono rilevanti. Pistoni di grande diametro sono più difficili da raffreddare. Molto significativa è la potenza specifica areale (cavalli erogati dal motore per unità di superficie dei pistoni), che indica di per sé il livello di sollecitazione termica del motore. Essa è però direttamente proporzionate al prodotto tra la PME e la velocità media del pistone e quindi indica anche lo stress meccanico del motore. In altri termini, consente di valutare il suo livello di esasperazione complessiva. Nei motori delle Formula Uno attuali siamo dalle parti di 114 -118 Cv/dm2. A titolo di riferi-mento nei motori delle auto di sene mediamente siamo attorno a 35 - 75 Cv/dm2. mentre nei motori di Formula Uno Turbo degli anni Ottanta si superavano addirittura i 300 Cv/dm2. Per quanto riguarda i motori a due tempi (nei quali in ciascun cilindro si ha una fase utile ad ogni giro dell'albero, e non ogni due giri come nei quattro tempi), te 500 da GP di un paio di anni fa raggiungevano potenze specifiche areali di circa 220 Cv/dm2

 

 

 

Rapporto lambda

 

E’ il rapporto geometrico tra la lunghezza della manovella e quella della biella. Quanto più esso è basso, tanto più cala la spinta laterale del pistone sulla parete del cilindro. Ciò però significa bielle più lunghe e quindi inerzie un po’ più consistenti nel moto alterno delle masse. E’ evidente che non possono esserci motori con bielle più corte delle manovelle, o anche di lunghezza paragonabile, altrimenti il pistone andrebbe a picchiare nell’albero a gomiti quando è nella zona del PMI. Poi esistono problemi di ingombro e di disegno che fanno sì che i valori più probabili sono 0,2 - 0,3 circa. Il rapporto lambda è fondamentale nello studio delle armoniche del secondo ordine assieme al rapporto corsa/alesaggio (vedi motore quadro e superquadro). Il rapporto biella/corsa viaggia attorno a 1,5 tenendo conto che la corsa è il doppio della manovella (L/C = 1,5 circa).

 

alcuni link utili

http://www.hfalex.it/me4r.htm

http://www.elaborare.com/htm/tecnica/re ... canico.htm

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Bravo Ibiza,

 

tutto molto interessante ed istruttivo =D> =D> =D> .........però dopo i primi due "paragrafi" mi sono perso e mi è venuta l'emicrania!!!

 

Ho scoperto che le basilari nozioni di tecnica motoristica apprese 20 anni fa durante i cosiddetti "studi" per conseguire la patente mi bastano e avanzano.

:-D :-D :-D :-D :-D :-D :-D :-D :-D :-D :-D :-D :-D :-D :-D :-D

 

 

 

A parte gli scherzi,

il tuo trattato mi fà pensare alle gare di Superbike.

Io non sono d'accordo nel far gareggiare insieme le 1000 4 cilindri con le 1200 bicilindriche.

Secondo me, dovrebbero correre le moto che hanno la stessa cilindrata. Punto e basta.

Che le facciano a 12 , ad un cilindro, a 2 o a 4 tempi o con motore "strano" ( vedi Wankel) ,questo è un problema degli ingegneri.

Così si vedrebbe veramente qual'è la migliore.

 

 

:smt006 ora vado a papparmi due Aulin

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  • 2 months later...

Ibiza sei motorista o hai le mani nei motori? Sto mettendo le basi per progettare un V4 300cc su cui voglio testare (almeno a livello di simulazione, poi se sembrerà una buona strada si vedrà di costruirlo..) una distribuzione particolare. Se mi sai dare qualche dritta su dettagli come tolleranza albero/supporti di banco (1/500 del diametro su un motore così piccolo è troppo poco?), posizione dei meati di lubrificazione, materiali per realizzare i cuscinetti di banco e di biella, tipologia di fascia migliore, angoli di svasatura del cielo del pistone, tipologia di atomizzatore per lo spruzzamento dell'olio sotto al pistone etc mi fai un fischio?

Anche se hai qualche nome di ditta specializzata in componenti come fasce, materiali antiattrito, trattamenti termici e PVD sono MOLTO ben accetti.

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