Angolo dello smanettone atto 4

Il rapporto di compressione effettivo

Tempo fa iniziai a meditare sulla relazione che si può instaurare tra l'albero a camme e il rapporto di compressione, ad un certo punto trovai un articolo di Joe Romano sull'argomento, inizialmente non capii bene l'entità della cosa, ma piano piano riuscii a venirne a capo, quello che leggete è il frutto di questo lavoro...

Per prima cosa, un breve ripasso, comunemente quando si parla di rapporto di compressione, si parla del rapporto geometrico che vi è tra i volumi della camera di scoppio e del prodotto alesaggio-corsa, il risultato determina il rendimento termico che si riesce ad ottenere, normalmente maggiore è l'rc e migliore sarà la risposta ai bassi regimi, l'aumento dell'rc non è lineare, ovvero esiste un range entro cui ha senso aumentarlo, oltre non serve, normalmente quest'arco di scelta va da 8:1 a 12:1 oltre il rendimento non aumenta in modo sostanziale e si rischia soltanto di avere battito in testa, si potrebbe aggirare questo problema utilizzando benzine ad alto numero di ottano, ma già in italia è tanto se abbiamo la 98ron, quindi meglio evitare...

Sul calcolo e la verifica dell'rc geometrico c'è un interessante pdf scritto dal Csai, lo potete scaricare da qui

Vi è mai capitato di mettere un camme sportivo su un motore di serie?  A me si...quando il mio amico Manlio mise su il suo camme C&B Stradale medio, ci incontrammo una sera per mangiare un gelato e facemmo quello che si può definire "gli scambisti", lui voleva provare la mia auto (con camme simile al suo, ma con testa lavorata e rc geometrico aumentato) e io ero curioso di vedere come si comportava la sua in questo suo primo step che io non avevo provato...ebbene a me la sua sembrò terribilmente morta sotto i 3000 giri e a lui la mia sembro una motocicletta per come si tirava velocemente le marce (complice anche il cambio 6speed), quella sera fu importante, io capii che sta cosa dell'rc effettivo era vera e quindi dovevo necessariamente capire come sfruttarla a mio favore, lui capì che la sua macchina aveva bisogno di un ulteriore step di elaborazione, i risultati sono, questo scritto e quella che io definisco una evoluzione dell'elaborazione della mia auto, ovvero la preparazione della macchina di Manlio, che adesso, nonostante non sia ancora completa, va come la mia se non meglio.

Vediamo adesso di parlare di rc effettivo, (vi consiglio vivamente di leggere l'articolo di Joe Romano su Overboost n°1)  in soldoni, si calcola l'rc a partire dal momento che, oltrepassato il PMI si chiude la valvola di aspirazione, va da se che applicando la formula dell'rc geometrico e usando come valore di corsa, non quella geometrica ma quella residua al momento della chiusura della valvola di aspirazione, troveremo un valore minore rispetto all'rc geometrico.

Per verificare il tutto si deve quindi trovare questa corsa "effettiva", avendo il motore sul banco è facile trovare il valore, si porta il motore al momento in cui si chiude la valvola, si smonta la testa e si misura la distanza tra il pistone e il piano del monoblocco, ma se uno non vuole smantellare il motore? Si deve armare di santa pazienza e di una dose di trigonometria accompagnata da una buona calcolatrice scientifica, nell'articolo di Joe c'è una formula per il calcolo, io l'ho provata, ma non sono riuscito a ottenere i valori corretti...in preda alla disperazione ho iniziato a pensare come fare a misurare il valore senza smontare tutto,,,ad un certo punto ho avuto il lampo di genio, "AutoCad!" pensai, se disegno la sezione del manovellismo (schematizzata ovviamente) posso ricavare la posizione del pistone e misurare tutto quello che mi serve! Così ho fatto...

Nell'immagine potete vedere la comparazione tra gli alberi a camme comunemente usati per l'elaborazione del fire e gli alberi originali, notate quanto sia la differenza tra ad esempio il camme originale del fire da 55cv e il C&B Stradale Medio, voi adesso direte, e mò che ce ne facciamo? Adesso miei cari viene il bello, ragionando in termini di rapporto di compressione effettivo, possiamo calcolare di quanto aumentare l'rc geometrico quando andiamo a sostituire il nostro albero a camme originale con uno più performante in modo da avere lo stesso rendimento termico senza le approssimazioni tipiche che possono a fenomeni di detonazione, faccio un esempio, camme originale vs C&B stradale medio, posto come valore V1 il prodotto dell'area del pistone e la corsa effettiva e V2 il volume della camera di combustione comprensiva di guarnizione testa e di spazio tra il pistone al PMS e piano del monoblocco, nel fire 1108 con 9.6 di rc geometrico si assume un valore di V2 pari a 32.2cc, quindi:

con camme originale:                     V1o=257.8cc   V2=32.2cc   Rc eff.o= 9.0:1

con camme C&B Stradale medio:  V1e=213.6cc   V2=32.2cc   Rc eff.e= 7.6:1

Applicando la seguente formula calcoliamo il volume da togliere dalla camera di combustione per poter ottenere l'eguaglianza termodinamica:

V2-( V1e : Rc eff.e) = 4.1cc    questo è il volume che dovremo togliere dalla nostra camera di combustione originale per poter sfruttare correttamente il nuovo albero a camme.

Adesso facciamo un altro ragionamento che io ritengo ancora più interessante, in caso di elaborazione turbo è comune prassi abbassare il rapporto di compressione geometrico, nel caso del fire, è comune usare per le elaborazioni turbo l'albero a camme originale con l'rc geometrico portato a 8/7.5:1, ragionando in termini comuni, per poter ottenere 8:1  di rc geometrico bisogna aumentare di 7.5cc la camera di combustione, quindi la camera di combustione a 39.6cc, se calcoliamo l'rc effettivo con questo valore troviamo:

 V1t=257.8cc   V2=39.6cc   Rc eff.o= 7.5:1     adesso, calcoliamo la corsa effettiva in modo da ottenere con la camera di

scoppio originale (32.2cc) un Rc eff. di 7.5:1, quindi, posti V2=32.2   Rc eff.=7.5  K=area del pistone    troviamo che:

Ceff.=((Rc eff.-1)*V2) : K= 5.439cm

Potete vedere che questo valore corrisponde all'utilizzo di uno dei camme che sono nell'immagine, questo vuole dire che, possiamo ottenere lo stesso rendimento termico di un motore decompresso senza decomprimere e soprattutto senza avere perdite nella fase aspirata prima che il turbo entri in pressione.

Forse per voi tutto questo è scontato e io sono l'unico pirla che non aveva capito, ma per me è come un faro nel buio pesto...sperando come sempre di fare cosa gradita.

Bye, Luca

P.S. Il calcolo può essere fatto anche tramite le formule trigonometriche per la risoluzione dei triangoli, ho provato e il risultato è uguale a quello ottenuto con il disegno in AutoCad, se può essere utile, il file dwg lo può scaricare da qui

Ringrazio:

F.L. Facchinelli, Joe Romano, AutoDesk