Elaborazione motori aspirati

[dema80]

Durante le vacanze mi sono "fatto del male" :) girovagando su vari forum a cui sono iscritto come m5board, bimmerfest, bimmerforum, ... per seguire alcuni restauri ed elaborazioni. Ce ne sono di davvero incredibili...

Ora, ho letto di motori anche moderni (si parlava di S50) che beneficiano in maniera prepotente del "porting", termine che non sono capace di tradurre in italiano.
In pratica, si tratta della lavorazione dei condotti di aspirazione per aumentare (notevolemente!) il flusso. Da li', grazie al flusso aumentato, tutto e' a cascata: valvole piu' grandi, corpi piu' grandi (sara' corretto "corpi"? E' "throttle body".. curioso come io conosca piu' termini tecnici in inglese che in italiano :D do' la colpa ai forum...), cammes piu' spinte, iniettori piu' grandi, naturalmente mappa e.. si arriva a potenze davvero notevoli! Parrebbe un guadagno di 60-80 cavalli, che per me e' assurdo su un aspirato.. Arrivano a 360 cavalli su S50B30, e superano i 400 (e di parecchio...) alzando i regimi di rotazione fino a 9000 giri (con molle valvole in titanio) e aumentando la compressione (con pistoni specifici, anche se poi sono obbligati a usare benzine a 100 ottani e piu').

Trovo comunque stupefacente quello che fanno; non sono lavori semplici, e' preparazione "old school". Con le auto turbo, "basta" modificare la centralina (poi pero' ci sono modifiche da fare per affidabilita' e mantenimento della prestazione, ma e' un'altro discorso); ci sono molti che turbizzano gli S38 o gli S50, ed e' piu' facile, e spesso con le old ho letto di aumento della cilindrata. Ma qui si mantengono i 3 litri e la (quasi) fruibilita' quotidiana, e si prendono 100 cavalli.. sono affascinato! Da qui le mie domande

Qualcuno di voi ha mai fatto/fatto fare lavori simili?

Come si traduce "porting"? Davvero e' solo un cambio della geometria dell'aspirazione, a portare poi a cascata tutti questi cavalli, o mi sono perso qualcosa?

E' il motore che si presta bene, o sono in generale tutti i BMW cosi' modulari e malleabili?

[batmobile]

la lavorazione dei condotti ed in generale il miglioramento della fluidodinamica sia i aspirazione che in scarico, ed il loro accordamento con lo sfruttamento al meglio dell'effetto ram è una ottima elaborazione, costosa, difficile ma molto soddisfacente, su alcune auto, ad es un m20 b 20 fa miracoli, su altre migliora un po'.
Poi i cv unitamente ai giri escono "facilmente" ma un m3 e36 che fa 80 cv in + ma a 9k giri, è ben poco guidabile in basso.
Insomma, la coperta di serie è corta, ma elastica, ma non puoi streccharla troppo:D;)

[Alex]

Insomma, la coperta di serie è corta, ma elastica, ma non puoi streccharla troppo:D;)

Parole sante :D;)

[frank66.cz]

La lucidatura dei condotti è stata da sempre una miglioria dei flussi freschi in tutte le preparazioni old school !
Il problema è che non è una modifica permanente.....va rinnovata spesso..... con tutto il lavoro connesso
alla realizzazione della stessa.
Nella tua presentazione del "porting" sembrerebbe addirittura il punto di partenza.................

[dema80]

Ho letto un po' meglio :)
Il porting non e' solo lucidatura. O meglio, la lucidatura e' la forma piu' "base" di porting. In generale, si tratta di riempire (di fatto chiudendoli e saldandoli) i condotti originali nella testa (sia scarico che, soprattutto, aspirazione) e "scavarne" di altri, di solito piu' "alti" e "diritti".

E' un'operazione lunga, costosa soprattutto per il termine impiegato, e che tuttora si fa a mano, visto la difficolta' di "scavare" un condotto non diritto in un pezzo di metallo. E' piu' arte che tecnica, pochi la sanno fare bene, e si fa quindi solo per preparazioni racing. Ovviamente oggi il software aiuta parecchio, con simulazioni molto precise della fluidodinamica: si riesce cosi' ad ottenere portata (volume) maggiore a ogni apertura e velocita'.

Poi per il "racing" di solito si sacrifica la portata e gli effetti di "turbolenza" e contropressione in basso (e quindi la coppia) per avere piu' portata e potenza in alto. Lo trovo comunque affascinante... chissa' quando arriveremo ad avere macchine capaci di fare queste lavorazioni, riducendone molto il costo?

[batmobile]

In realtà un centro di lavoro è in grado anche oggi di farlo, volendo.
Solo che costa meno fare a mano, essendo una lavorazione singola alla volta.
Sui motori BMW in genere la fluidodinamica è già ottima, manca solo a volte di allargare, ma di modificare la curve è davvero poco utile, in testata, almeno.
LA raffinatezza degli aspirati biancoazzurri in questo traspare al meglio:ok:

[Alex]

LA raffinatezza degli aspirati biancoazzurri in questo traspare al meglio:ok:

Sugli "S" di sicuro , sulle atre serie di motori anche se gia ottimi il margine di lavoro e guadagno è comunque consistente ;)

[batmobile]

Sugli "S" di sicuro , sulle atre serie di motori anche se gia ottimi il margine di lavoro e guadagno è comunque consistente ;)

Anche sugli s puoi avere molto, ma la forma in BMW c'è, manca il diametro ;-)

[nicolacsl]

Ho sentito versioni contrastanti sulla lucidatura dei condotti di aspirazione fra chi sostiene di trarne dei benefici prestazionali e chi no.
Quella del no è sostenuta dal fatto che un condotto non lucidato ma poroso,favorisce la turbolenza perchè l'aria perimetrale si aggrappa inducendo turbolenza al resto che transita nel condotto stesso, e quindi= più velocità e quantità....e semmai la lucidatura va eseguita nella parte finale ,dall'iniettore in poi cioè dove l'aria è bagnata dalla benzina.
Cosa ne pensate?...qualcuno ha esperienza diretta?
Forse vale per iniezione e non per carburatori?

[nic65]

la lucidatura è "decaduta" da anni a favore della pallinatura con microsfere proprio per il fenomeno citato dal mio omonimo

[batmobile]

Esatto, allargare è ok, lucidare troppo no, ma ci sono auto con collettori che hanno l'himalaya dentro...:D

[drifting-doctor]

dal punto di vista della fluidodinamica ,l'aria si comporta da fluido, e basandomi su quanto avviene anche nei vasi sanguigni ,all'interno dei condotti il flusso migliore ,più veloce è quello laminare mentre il turbulento è quello che si verifica quando un condoto perde la sua integrità ,per esempio quando ci si fa un taglio ,il flusso diventa turbolento ciò comporta un rallentamento del flusso e il suo andare turbolento favorisce cmq l'adesione delle piastrine che consentono di riparare il vaso danneggiato,pertanto non vedo un grande vantaggio nel flusso turbolento se non nel favorire la miscela aria benzina,ma nei condotti più son lucidi e meglio è imho

[batmobile]

dal punto di vista della fluidodinamica ,l'aria si comporta da fluido, e basandomi su quanto avviene anche nei vasi sanguigni ,all'interno dei condotti il flusso migliore ,più veloce è quello laminare mentre il turbulento è quello che si verifica quando un condoto perde la sua integrità ,per esempio quando ci si fa un taglio ,il flusso diventa turbolento ciò comporta un rallentamento del flusso e il suo andare turbolento favorisce cmq l'adesione delle piastrine che consentono di riparare il vaso danneggiato,pertanto non vedo un grande vantaggio nel flusso turbolento se non nel favorire la miscela aria benzina,ma nei condotti più son lucidi e meglio è imho

Un fluido denso però penso si comporti diversamente da un fluido non denso, o ricordo male?:o

Peraltro una leggera turbolenza aiuta la miscelazione in camera di scoppio ed una buona combustione in tutto il volume, migliorando le prestazioni, come l'effetto ram nello scarico aiuta l'estrazione della miscela combusta.

[dema80]

Esatto; una volta si lucidava, per ottenere comunque un miglioramento rispetto a rugosita' "strane", o meglio non volute. Ora si usa creare un effetto "pallinato", perche' le simulazioni (e l'esperienza diretta) mostrano che e' comunque meglio avere la giusta turbolenza (credo per aumentare la pressione). Soprattutto lato scarico, dove invece aiuta a creare effetti che favoriscono l'estrazione dei gas.

[nic65]

la miscela resta attaccata alla rugosita' e crea lei stessa lo strato limite necessario al miglioramento della fluidodinamica dei condotti

[Alex]

Stessa cosa che ho sempre sentito e letto , ma dici che la diversificazione della finitura fra pre/post iniettore è una cosa utile/logica ?

[batmobile]

Stessa cosa che ho sempre sentito e letto , ma dici che la diversificazione della finitura fra pre/post iniettore è una cosa utile/logica ?

eh sì, prima è solo aria, poi è aria con sospensione finissima di liquido... cambia molto.
prima lucidissimo, poi pallinato (riferisco quanto mi dicono persone che ne sanno + di me ;-)

[MrAsp]

la miscela resta attaccata alla rugosita' e crea lei stessa lo strato limite necessario al miglioramento della fluidodinamica dei condotti

Secondo le mie conoscenze, questa è la teoria giusta.

Resta inteso che il valore di rugosità deve essere entro un certo range ottimale.

Inevitabilmente fanno tanto il diametro, la lunghezza e soprattutto l'accordatura del sistema scarico aspirazione al fine di sfruttare le onde di pressione.

Mi verrebbe da dire che, in prima approssimazione è utile allargare ed eliminare eventuali sporgenze e asperità esagerate che possono ostacolare lo scorrimento del fluido.
Chiaramente va adeguato di conseguenza il resto dell'impianto di aspirazione: se la farfalla resta piccolina, o ci sono altre strozzature, il gioco può non valere la candela.

[rossolancia]

Non ho esperienza diretta di elaborazioni su aspirati bmw (però conosco uno che elaborava le e9 negli anni d'oro...) ma solo su alfa, ma credo che la teoria sia molto simile.
Sicuramente i condotti di scarico andrebbero lucidati, quelli nella testata che sono strettini, poi la marmitta è un altro discorso. Quelli di aspirazione vanno lucidati ma non a specchio, bisogna mantenere una certa rugosità per tutti i motivi già detti. Se si può si allarga, ma addirittura modificare l'angolo di immissione... beh non l'avevo mai sentita. Al massimo ho visto tagliare la parte sporgente nel condotto delle sedi valvole, per limitare le perdite volumiche, però si perde in durata del motore.
Piuttosto può valere la pena avere una buona scintilla, con candele performanti, con una bobina per candela, con l'accensione elettronica.
In regolarità di funzionamento qualcosa si recupera misurando la resistenza dell'insieme cavo più candela, che deve essere più uguale possibile in tutti e x i cilindri (le candele sono tutte di resistenza diversa fra loro, e i cavi sono di lunghezza diversa, per cui si abbina il cavo più "resistente" alla candela meno "resistente").
C'è chi monta la pompa elettrica della benzina: non so se complessivamente assorba più corrente una o l'altra, ma di sicuro l'alternatore assorbe in maniera costante a tutti i regimi, mentre la pompa ac no. Inoltre ad un certo punto la pompa ac potrebbe non bastare più.
Altra modifica è l'alleggerimento del volano, nei 4 cilindri. Oltre non ha molto senso perchè i volani sono già abbastanza leggeri.
Non è che si guadagna in potenza, ma si ottimizza: il motore sale di giri più facilmente, cioè rende di più. Ovvero, non toccando l'impianto di alimentazione, a parità di condizioni si consuma di meno.
Bisognerebbe eliminare la valvola a farfalla, che è lei che crea la maggior turbolenza (altro che la superficie del condotto), ma nei ciclo 8 non era possibile (oggi sì con l'alzata variabile delle valvole): teoricamente il maggior rendimento per un benzina aspirato è a valvola a farfalla completamente spalancata (limare bene perciò le vitine che la tengono ferma, che spesso sporgono). Una farfalla per cilindro è la cosa migliore, ovviamente con lunghezza dei condotti identica tra loro.
9000 giri sono possibili solo con alberi a camme in testa e molle molto dure, corsa corta, pistoni e bielle speciali. Ma servirebbe anche una pompa dell'olio maggiorata, magari con scambiatore (ve le ricordate le abarth mille?), una pompa acqua maggiorata, e soprattutto senza variatori di fase è impossibile regolare l'incrocio che vada bene e perfetto al minimo come al massimo dei giri. Ergo o fai un motore da corsa o una da città.
Parlando di alimentazione, molti tolgono il filtro aria credendo di andare più forte. Intanto aspirano porcherie che fanno durare molto meno il motore. Sicuramente spostano la coppia massima, ma non è che l'aumentano. Bisognerebbe lavorare sulla lunghezza dei collettori, meglio di tutto sarebbero quelli a geometria variabile. Avete presente i "cornetti" di certe Ferrari odierne che si allungano e accorciano al variare dei giri? Serve per spostare la coppia dove serve. Altrimenti come diceva bat, la coperta è corta. Bisogna studiare bene come detto le onde di pressione, che devono aiutare il flusso d'aria in ingresso, e non ostacolarlo. Le Alfa avevano quasi tutte la presa d'aria dinamica, che in velocità si traduceva in un piccolo effetto di sovralimentazione. Però dovevi regolare la carburazione grassa, a scapito dei consumi nell'ordinario.
Lo scarico invece andrebbe più libero possibile (a meno di incroci troppo spinti). Anche coi diesel. Gli scarichi inox che ho visto sono diversi da quelli standard oltre che per il materiale, anche nei silenziatori: hanno all'interno un tubo dritto tutto forellato, e tra questo e il barilotto materiale fonoassorbente (lana di roccia-vetro), mentre in quelli tradizionali ci sono dei circoli viziosi che sicuramente fanno perdere potenza.
Tolte e limitate le perdite parassite di potenza, quindi, per aumentare i cv l'unica è aumentare i giri, e qui si apre un mondo infinito. Per diminuire le inerzie bisogna diminuire le masse in movimento alterno (pistoni, bielle in titanio, molle più "dure", incroci più spinti e magari alberi a camme dal profilo più spinto) però occhio a tutto il resto: giunti di trasmissione, semiassi, cambio, ecc.

Potenze specifiche elevate per un aspirato senza variatore di fase e più di due valvole per cilindro, erano già state raggiunte nel passato, siamo nell'ordine dei 70 cv/litro, mantenendo dei consumi e delle emissioni accettabili (cioè simili a quelle di motori aspirati con molta menopotenza specifica), ma ci si poteva avvicinare ai 100cv/litro non pensando ai consumi. Con l'avvento delle 4 valvole si erano aggirati i limiti di afflusso dei 2 valvole, e ricordiamo certo la 320 is con 192cv, che era un vero mostro (quanto avevo insistito per prenderne una...), ma incredibili erano anche certi motori giapponesi (honda e subaru in testa) col v-tech. Il top si raggiunse con l'Honda S-2000 da 240 cavalli aspirato, ma solo con benzina ben ottanata...

Per andare più forte è molto più conveniente e pratico cercare di limitare il peso. Perchè poi alla fine quello che serve è il rapporto peso potenza, non la potenza pura e basta. ERgo bisognerà che mi metta a dieta! :rolleyes:

[Slingshot]

Che bel discorso!
A livello di fluidodinamica si cerca di ottimizzare in due maniere:
- il rendimento dei condotti, ovvero limitare al massimo le perdite di pressione lungo i condotti
- l'armonizzazione tra aspirazione e scarico, per sfruttare al massimo i fenomeni dinamici ed aumentare il riempimento. Per quanto a noi sembri leggera, l'aria ha la sua inerzia e riuscire a sfruttarla per catturarne la maggior parte possibile nella camera di combustione e' un accorgimento che da dei bei vantaggi.

In un condotto ogni curva comporta una perdita di pressione, per questo motivo si cerca di disegnare i condotti di aspirazione piu' dritti possibile.
Inoltre, la finitura superficiale gioca un certo effetto nell'attrito del fluido sulle pareti. Il discorso pero' qui si complica parecchio. L'attrito e' dovuto alle forze viscose che si generano all'interno del fluido, dove lo strato di fluido adiacente alla parete del condotto e' praticamente fermo mentre mano a mano che ci si allontana dalla parete la velocita' del fluido aumenta, essendo la piu' alta al centro del condotto. La maggior parte dell'attrito si sviluppa in una zona vicino alla parete, detta strato limite del fluido. Se valutiamo lo strato limite lungo l'intero condotto, vediamo che lo spessore dello strato limite cresce con la lunghezza del condotto e con la velocita' del fluido e con lo spessore crescono gli attriti.
Inoltre lo strato limite laminare (cioe' non turbolento) e lo strato limite turbolento crescono in maniera diversa lungo la lunghezza del condotto stesso e determinano perdite per attrito diverse tra loro lungo il condotto stesso.
La condizione di minor perdita di attrito si ottiene con un flusso laminare all'inizio che si trasforma poi in turbolento. Un flusso turbolento infatti ha perdite per attrito piu' elevate all'inizio del condotto, mentre un laminare ha perdite piu' elevate nelle sezioni piu' avanzate.
La condizione di minor perdita d'attrito pero' cambia in funzione della condizione motore: a 3000giri o a 6000 giri le velocita' nel condotto sono molto diverse (grossomodo doppie) e quindi il punto di transizione tra laminare e turbolento non e' univoco....
In questo credo che ogni preparatore abbia la sua ricetta, nel migliore dei casi suffragata da qualche dato sperimentale.
In ogni caso, dipende da cosa si vuole ottenere perche' ottimizzare un condotto per fare la potenza a 8000giri ti porta in direzione opposta a qualle che ti serve per avere coppia in basso, ovviamente.
Sulle sezioni del condotto il discorso e' analogo, cioe' dipende da cosa si cerca dal motore: serve allargare solo se si lavora con portate aria piu' alte, cioe' se si cerca la potenza a regimi piu' elevati, e comunque solo se si adeguano valvole, camme e corpi farfallati, altrimenti con l'allargamento si perde solo qualcosa in basso....

Il sangue in realta' si comporta in maniera diversa dall'aria, sono entrmabi fluidi ma sono fluidi molto diversi tra loro. I fluidi vengono classificati in due grandi categorie, fluidi Newtoniani e fluidi non-Newtoniani, ed hanno comportamenti simili solo quelli appartenenti allo stesso gruppo. Anzi, in realta' solo quelli Newtoniani, perche' i non-Newtoniani sono anche molto diversi tra loro. Aria e acqua sono Newtoniani, ma il sangue e' non-Newtoniano (ai tempi in cui ero all'universita' la modellazione matematica del sangue era un problema enorme ma di grande interesse per gli aspetti medici collegati)