[Vari] Rapporto di compressione

[giuino]

Dato che se ne parlava su altro thread (ed eravamo oscenamente offtopic) riprendo qui un discorso organico sul rapporto di compressione, statico e dinamico.

Partiamo con la definizione di RAPPORTO DI COMPRESSIONE STATICO

Esso è un indice di funzionamento di una macchina termica (che sia un motore 2/4 tempi per auto, un compressore d'aria, un wankel) calcolato tenendo il considerazione la dimensione massima del cilindro, la minima ed il volume della testata.

in formula abbiamo: RC=(V[SUB]cil[/SUB] + V[SUB]testa[/SUB])/(V[SUB]testa[/SUB])

Penso sia più semplice capirci tramite esempi, dato che magari non tutti sono ferrati in matematica e trigonometria (quella roba che ci permette di ricavare misure lineari da misure angolari :haha: )

Per un B6 1.6 abbiamo la corsa (STROKE) pari a 83.6mm (8.36cm) ed il diametro cilindro (BORE) pari a 78mm (7,8cm):

calcoliamo l'area del pistone (in centimetri quadri!!!):
A[SUB]pist[/SUB]= pi X R[SUP]2[/SUP] = 3,14 X (7,8/2)[SUP]2[/SUP] = 3,14 X 3,9[SUP]2[/SUP] = 3,14 X 15,21 = 47,7594 cm[SUP]2[/SUP] che arrotondiamo a 47,76cm[SUP]2[/SUP]

adesso calcoliamo il volume del cilindro: V[SUB]cil[/SUB] = A[SUB]pist[/SUB] X Corsa = 47,76cm[SUP]2[/SUP] X 8,36cm = 399,27cm[SUP]3[/SUP]

FATE SEMPRE CASO ALLE DIMENSIONI (SI EVITANO ERRORI GROSSOLANI)

399,27 è la cilindrata unitaria del B6, infatti 399,27 X 4 = 1597,09cm[SUP]3[/SUP]

Riprendendo la formula di prima dobbiamo calcolare V[SUB]testa[/SUB] che sarà dato dal volume lasciato libero dal pistone al Punto Morto Superiore (PMS)
Questo spazio è dato da: volume camera di scoppio, spazio tra testa e pistone (in inglese deck height), volume nelle cave del pistone (se il pistone non è piatto), interstizio tra pistone e cilindro fino alla prima fascia. Non lasciatevi impressionare, qui la precisione estrema non serve a molto... per l'interstizio si assume un volume di 0,5 e si vive tranquillamente...

Ok adesso recuperiamo il volume della camera di scoppio... o lo misuriamo (metodo migliore) o lo recuperiamo dai manuali...

al momento ho trovato questi numeri:

volume camera di scoppio (V[SUB]cs[/SUB]) 39cm[SUP]3[/SUP]
cava pistone (V[SUB]cp[/SUB]) 4cm[SUP]3[/SUP]
deck height +0.4mm (+0.04cm) => V[SUB]deck [/SUB]=Apist X 0,04cm = 47,76cm[SUP]2[/SUP] X 0,04cm = 1,91cm[SUP]3[/SUP]
spessore guarnizione 1,2mm (0,12cm) => V[SUB]gua[/SUB] = Apist X 0,12cm = 47,76cm[SUP]2[/SUP] X 0,12cm = 5,73cm[SUP]3[/SUP]

attenzione, il deck height positivo significa che il pistone ESCE dal blocco, sottraendo spazio al volume dato dallo spessore della guarnizione!

quindi...

V[SUB]testa[/SUB] = V[SUB]cs[/SUB]+V[SUB]cp[/SUB]+V[SUB]gua[/SUB]-V[SUB]deck[/SUB]+0,5cm[SUP]3[/SUP] = 39+4+5,73-1,91+0,5 = 47,32cm[SUP]3[/SUP]


Adesso abbiamo tutti i dati necessari a calcolare il RC statico del nostro B6:

RC=(V[SUB]cil[/SUB] + V[SUB]testa[/SUB])/(V[SUB]testa[/SUB]) = (399,27 + 47,32)/(47,32) = 446,59/47,32 = 9,43

Oplà!

Ovviamente non è un calcolo che si fa sempre a mano... in rete esistono milioni di calcolatori che fanno tutti i passaggi in automatico, ma è sempre bene conoscere la teoria dietro le cose, oltre al fatto che con i computer vale sempre il detto "garbage in, garbage out" quindi se vi affidate ad un calcolatore online... fate almeno una prova a mano per capire se i dati che inserite sono trattati correttamente...


FINE PRIMA PUNTATA!


Più tardi, se interessa, passiamo a parlare di RC dinamico!

SI CONTINUA QUI

[Costa]

inviato dal cinefonino

[.SharK]

Grande.

Inviato dal mio GT-I9100 utilizzando Tapatalk

[alex zanardi]

Grandissimo, penso che tutto ciò non posa che far bene a tutti....

Più tardi, se interessa, passiamo a parlare di RC dinamico!

be... anche questo potrà solo essere molto utile

[Gagio]

Ottimo!

[giuino]

Rieccoci, spero sia chiaro ciò che ho scritto fin'ora, in caso... domandare è lecito

siamo arrivati a calcolare il Rapporto di compressione statico, che ci dice quanto, in condizioni ideali, la nostra miscela aria/benzina verrebbe compressa (se le valvole chiudessero esattamente al pmi ed il movimento fosse lento).

abbiamo calcolato un RC statico pari a 9.4 (circa) ad 1, ovvero il volume totale del cilindro al pmi è 9.4 volte il volume che abbiamo al PMS.

Quello che abbiamo fatto fin'ora è scritto sui libri e si fa da quando esiste la camminata a piedi...

il miglior Rapporto di Compressione TEORICO di un motore è quello al quale il motore ha il miglior rendimento termico; ci si scontra però con una serie di problemi:

• il tipo di benzina usata (il famoso n. di ottano)
  
• il materiale di blocco/testa/pistoni/valvole
  
• il disegno della camera di scoppio
  
• il disegno dei condotti ed il target del motore (industriale/cittadino/sportivo/performance)
  
• il peso del veicolo (a pieno carico)
  
• il guidatore...
  
• qualche altro problema vario ed eventuale
  

senza impelagarci in formule matematiche dico solo che il costruttore (in questo caso Mazda) non è un cretino quindi, tenuti fermi alcuni parametri (per economie di scala) cerca di tirar fuori il meglio da ogni motore in base al target.

se Mazda ha scelto un RC statico di 9.4:1 ha sicuramente avuto le sue buone ragioni... d'altra parte nulla vieta di aumentarlo a valori ben più alti (aumentando il rendimento termico) ma ovviamente perdendo in altri campi! Primo fra tutti il rendimento meccanico, che diminuisce a causa delle perdite di pompaggio (il motore fatica di più per comprimere la miscela).
Se costruiamo un motore ex-novo per uso pista allora ha senso esplorare nuovi orizzonti;
per un uso stradale allegro si può salire un pò rispetto ai parametri del costruttore, tenuto conto che la nostra benzina è di qualità superiore rispetto a quelle americane (ed ha anche un n. di ottano più elevato)... diciamo che 10:1 sarebbe già un bel passo avanti...

passiamo a calcolare adesso il Rapporto di compressione dinamico (finalmente... direte!)

Immaginiamo il ciclo Otto:
aspirazione=>compressione=>combustione=>scarico

sappiamo che le valvole di aspirazione si aprono PRIMA (anticipano) del PMS e si chiudono DOPO (posticipano) il pmi
questo viene espresso in gradi (di albero motore) nel diagramma dell'asse a camme.

se (casualmente ) il nostro asse a camme chiude 51° dopo il pmi vorrà dire che il pistone sarà risalito di un tot di millimetri dal pmi e quindi il volume di miscela che si trova all'interno del cilindro (e che deve essere compressa) sarà inferiore a quella che si trovava nel cilindro al pmi... mi sembra logico...

IL RAPPORTO DI COMPRESSIONE DINAMICO E' SEMPRE INFERIORE A QUELLO STATICO

questo scrivetelo sui muri dei vostri garage

ok, ma come lo calcoliamo? servono tutta una serie di informazioni che non ho a portata di mano, oppure possiamo usare dei metodi poco "scientifici" per misurare la corsa residua tra il pmi e il punto di chiusura valvole asp.

Il metodo più imbecille (e semplice) è munirsi di un asta di metallo, smontare il coperchio punterie, svitare una candela, portare il cilindro al pmi, infilare l'asta in verticale, segnare un riferimento sull'asta, girare a mano, il motore fino alla chiusura delle valvole, fare un altro segno sull'asta e misurare la distanza tra i due...

a quel punto basta calcolare il RC come fatto in precedenza, sostituendo la corsa totale con la corsa parziale (corsa totale - corsa misurata)

DOPO potete andare qui e divertirvi a fare calcoli... attenzione ad usare il punto al posto della virgola!!!!!!

dato che vuole le misure in pollici eccovi i valori:

BORE (diam pistone) = 3.07
STROKE (corsa) = 3.29
ROD LENGHT (biella) = 5.236

il calcolo viene (per aspirati) = 8.25:1

i motori a ciclo otto generalmente hanno RC dinamici tra 7.5:1 ed 8.5:1 per benzine 91 ottani, le nostre solitamente sono 95, quindi si può salire ancora un pò fino (vado a memoria) 8.8:1

Ok... e allora???

Adesso si può parlare di assi a camme performanti!

prendiamo un asse a camme che chiude le valvole di asp 70° dopo il pmi, usando il calcolatore linkato più su abbiamo un RC dinamico pari a 7.23:1 più di un punto in meno!

quindi, per ripristinare il RC dinamico originale (8.25:1) ci troviamo a dover aumentare il RC statico fino a 10.8:1!!!

provate e vedete da voi...

In soldoni quando si cambiano camme (soprattutto se sono molto differenti) si deve ritoccare il RC...

[Pepi]

l'ho capito anch'io che ho fatto le serali...

[Fly Lemon]

Ottima la spiegazione, ottimo il link

[smoke]

Grande!!
vediamo se seguo il ragionamento ponendo qualche domanda di limite.

Tutta la procedura e'in pratica un ripristinare valori geometrici.
Chiudo piu' tardi quindi devo aumentare il RC.

Che limiti ci sono?
Es:
devo anticipare tenendo conto che il fronte di fiamma ci mette sempre quel tempo e, nellésempio, io ho sempre meno corsa utile?

Ho messo un parametro a caso, ti chiedo solo quanto si puo'giocare.
E'anche vero che, alla fine, uno si limita di solito ad alberi a camme gia'sul mercato...

[Florinda]

O.o

Ho da studiare...