Infernal Hit!

[bidddo]

Data la vastità degli argomenti, per non mischiare gli approfondimenti, forse sarebbe il caso di creare topic dedicati a macro argomenti tipo: Alimentazione e Combustione, Pressioni effettive e velocità del pistone, Trasmissione e differenziale, Raffreddamento, Sospensioni, Elettronica, Flussi d'aria e via dicendo.
Ognuno di questi argomenti, se approfondito come hai fatto nel tuo primo post tecnico, diventa una specie di enciclopedia.

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Ciao bello! Ci avevo pensato ma non saprei se questo è compatibile con il forum stesso... Verrebbero fuori decine di topic, rischiando di intasare il forum stesso ma se per voi va bene a me fa piacere seguire anche l'impostazione che hai proposto e che a me piace parecchio, intanto aggiungo due cosette sul carburante e poi faccio due considerazioni su regime di rotazione e portata d'aria. A quel punto possiamo iniziare a parlare dell'elaborazione vera e propria

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DUE CONSIDERAZIONI PRELIMINARI SUL CARBURANTE

NOTA 1
Come detto, voglio portarvi il progetto di una vettura che potenzialmente può chiedere e ottenere l'omologazione per correre in gare come il CIVM. Più avanti, e quando ci servirà, prenderemo in analisi il regolamento del CIVM e soprattutto documenti più specifici di riferimento come l'allegato J. Stamattina ci basti sapere che per fare salite, oltre ad una macchina conforme, serve rispettare delle prescrizioni per il carburante (che oltretutto costa una fucilata).
A parte che ci sono dei fornitori ufficiali, i cui prezzi sono esposti e cambiano se si acquista sul campo di gara piuttosto che in momenti diversi, questi carburanti sono voluti per evitare furberie chimiche e vantaggi per alcuni. Al netto di ogni pensiero malizioso sugli interessi dei produttori, il loro scopo è la parità fra i concorrenti.
Distributore ufficiale è la Magigas (Extremecompetition), di cui vi allego il link del carburante specifico e attorno al quale costruiremo il nostro progetto:
https://www.extremecompetition.it/pdfs/102RUSH.pdf

NOTA 2
Come potete notare il numero di ottani è pari a 102, tra poco vedremo anche cosa sono gli ottani. Una benzina a 102 ottani ha lo stesso potere calorifico di una benzina a 130 ottani e lo stesso potere calorifico di una benzina a 80 ottani, quello che cambia è la capacità di resistere alla detonazione. Insomma, bruciare una 130 ottani fornisce la stessa energia di un carburante a 80, allora perché si scelgono carburanti con più ottani? Parto dal presupposto che quasi tutti sappiate cosa siano gli ottani quindi do per assodato che questo è un argomento scontato e forse noioso. Dunque, cercando di essere il più sintetico possibile, spendo ugualmente due parole sia per non lasciare nulla al caso e sia immaginando che potrebbe leggere anche una persona che confonde quest'argomento e non lo interpreta correttamente (alla fine nessuno nasce istruito).
Questi è uno di quei casi in cui mamma Wikipedia può dare un grande aiuto, comunque per numero di ottano intendiamo quel valore, indicizzato in una scala che va da 0 a >100, e che rappresenta la resistenza del carburante alla detonazione.
Viene ottenuto testato un carburante all'interno di una particolare macchina con rapporto di compressione variabile, "la CFR". L'esecuzione del test è piuttosto semplice ma è fondamentale per avere dei carburanti sicuri e soprattutto conformi alle diverse necessità tecniche dei motori moderni, sia da corsa che stradali. Anzitutto si alimenta la macchina con normale benzina e si alza la compressione fino al rapporto di compressione critico, quindi alla detonazione, letta da dei trasduttori. Poi entrano in gioco due sostanze, l'n-eptano e l'isoottano. All'n-eptano si assume una capacità ottanica o numero di ottano di 0, all'isoottano invece una di 100. Si realizzano quindi diverse miscele fra queste due sostanze, fino a trovare un valore analogo a quello della benzina riscontrato precedentemente.
La percentuale di isoottano, in una miscela di isoottano e n-eptano, indica il numero ottanico della benzina.
Ad esempio, una benzina 98 ottani ha la stessa capacità di resistere alla detonazione di una miscela contenente il 98% di isoottano e il 2% di n-eptano. Attenzione, isoottano e n-eptano non vengono additivati alla benzina ma formano tra loro miscele di riferimento con le quali confrontare le benzine testate. Benzine con più di 100 ottani sono capaci di resistere alla detonazione più dell'isoottano usato in purezza.

QUANTA BENZINA CI OCCORRE? PRIMO CALCOLO TEORICO
Ovviamente questo è un primo inquadramento, poi faremo dei calcoli più specifici, se necessari, quando andremo a scegliere determinati componenti oppure ad effettuare precisi lavori. Immaginiamo di dover scegliere il turbo, conoscendo o teorizzando il rapporto stechiometrico della nostra macchina, approssimeremo la massa d'aria del compressore riferendolo al quantitativo di carburante iniettato. Oppure quando lavoreremo sui condotti, piuttosto che sulle camme, dovremo probabilmente rivedere in maniera "più scientifica" il calcolo del carburante che utilizzeremo, intanto iniziamo a farci un'idea di quanta benzina ci occorre, credetemi è importante perché è uno dei valori pilastro del progetto. Se so che mi occorre un X quantità di carburante so già che dovrò prendere in considerazione solo iniettori con portata Y, pompe con portate Z e solo certe turbine, tanto per fare degli esempi. Poi fatta una prima cernita delle componenti e dei lavori da fare, si potranno affinare passo passo le nostre scelte, scremando ulteriormente le opzioni disponibili, fino a trovare gli impianti e le soluzioni definitive.
Da qui impostiamo il nostro primo limite\obbiettivo, realizzare all'albero almeno 650 cavalli (in futuro definiremo meglio anche potenza all'albero e alla ruota), sotto questa potenza avremo mancato l'obbiettivo.
Sappiamo che la benzina ha un potere calorifico di 43,6 MJ\Kg ossia 12,33 KW\Kg (qui un link: https://www.ingdemurtas.it/tabelle/potere-calorifico/) e sappiamo che solo il 30% circa di questa benzina diviene energia sfruttabile.
Anzitutto convertiamo la potenza obbiettivata in KW, ottenendo un valore di 478! Possiamo facilmente girare il valore in KWh, assumendo l'ipotesi di funzionamento per 1 ora di tempo. Sappiamo che per ogni Kg di benzina faremo 12,33 KWh e che solo il 30% verrà convertito in energia, perciò avremo 3,7 KWh per ogni Kg di carburante.
Se dividiamo 478 per 3,7 otteniamo la quantità di carburante necessaria a erogare la potenza obbiettivata per 1 ora di tempo, quindi 129,19 Kg.
Prima di qualsiasi altro calcolo dobbiamo sapere che 1 litro di benzina pesa 0,75 Kg, quindi avremo 172,25 litri per ogni ora di funzionamento alla massima potenza.
Ovviamente questo non ci basta, noi dobbiamo ragionare in minuti, basti immaginare che giri motore, portata iniettori e massa aria vengono espressi in quantità X per minuto.
Perciò dovremo dividere questo quantitativo per 60, ottenendo un valore di 2,871 litri. Questa è la benzina che ci occorre!
Da qui possiamo ad esempio teorizzare gli iniettori, la cui capacità è espressa in centimetri cubi o la quantità d'aria che ci occorre per la combustione.
Sapendo che 1000 cm³ equivalgono ad un litro, possiamo facilmente intuire che 2871 cm³ è il valore minimo da considerare e da dividere per i 4 iniettori→ 718cm³ minimo per ogni iniettori ma poi vedremo che questo valore tenderà a crescere per alcuni freni, certi vincoli e per dei margini di sicurezza.
Insomma, benvenuti nel mondo vero e matematico delle elaborazioni

Aggiungo un paio di cosette che mi erano sfuggite e qualche link che potrebbe tornare utile per focalizzare meglio il test dell'octane ratio:
Solitamente distinguiamo RON e MON ma cosa significano queste due sigle?

RON → Research Octane Number, ossia ricerca numero di ottani ed indica il titolo ottanico di un carburante (ossia quanti ottani ha)
MON→ Motor Octane Number, è una prova più accurata del RON, la procedura è la stessa ma il combustibile viene testato sotto carico, con il motore ad un regime di rotazione superiore e con un anticipo più alto rispetto al metodo RON. Dunque possiamo dire che è un test RON studiato specificamente per i motori a scoppio. Come possiamo vedere, la "Extreme Competition" ci da sia il numero RON del carburante che il MON. Quindi benzina 100 ottani non significa nulla.
Quando si sente dire che le 100 ottani italiane sono scadenti è probabilmente riferibile a questa misurazione. Si può avere tranquillamente un benzina con 100 ottani secondo test RON ma magari con un basso numero di MON. Diciamo che è una mezza furbata scrivere 100 ottani perché è molto più semplice ottenere un carburante da 100 usando la scala RON ma quello che conta di più per il motore è proprio la valutazione MON perché include condizioni sotto carico e quindi più simili a quelle di un propulsore per autoveicolo. Insomma è un numeretto che rende bello il prodotto ma quello che conta è la scheda tecnica del carburante (furbate simili si trovano anche per l'olio).
Un esempio di carburante con scarso numero ottanico è l'idrogeno ad esempio, ha RON 130 ma poi sul MON si perde segnando un valore prossimo ai 60. Quando sentite dire che ha un alto numero di ottani, significa che state ascoltando un ciarlatano che di idrogeno ne sa molto poco, allego un link in inglese dove troverete l'informazione MON per l'idrogeno (pagina 9)
https://hal.science/hal-02132319/document

Vi lascio anche qualche video sul test del numero di ottani:

https://www.youtube.com/watch?v=zu6rkPnRobk

https://www.youtube.com/watch?v=OVtTvQ2G6YU&t=93s

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Vediamo ora di cominciare a definire il carattere del nostro motore
PREMESSA
Impostare a progetto un motore è ovviamente anche fondamentale per definire il contorno e quindi tutte le componenti e le lavorazioni che andranno operate.
Sappiamo che voglio realizzare un motore destinato esclusivamente all'uso agonistico, pertanto non sono importanti parametri come la fluidità di erogazione, la stabilità ai bassi giri, la regolarità di minimo e la disponibilità di tiro in basso, tanto per citare alcuni comportamenti caratteristici delle unità stradali. Tantomeno c'è bisogno di considerare l'affidabilità del motore per un lungo lasso di tempo, anche se questo è variabile e dipende fortemente dal tipo di competizione che si andrà a correre, dai regolamenti e quindi dalle scelte tecniche spesso obbligate, oltre che dal budget. In una gara dragster, magari nella categoria top fuel, si può anche considerare l'idea di buttare un motore dopo uno sparo di 400 metri, si sono visti infatti persino monoblocchi senza circuito di refrigerazione, ricavati dal pieno e impossibili da inquadrare in usi diversi dallo sparo (Qui potete vederne 1 senza circuito refrigerante:https://www.mazworx.com/store/p/208-Maz ... Block.aspx. Diverso è il discorso per una gara rally oppure per le cronoscalate, dove magari soprattutto il budget ma anche alcuni vincoli tecnici escludono la possibilità di esasperare un motore a tal punto da doverlo buttare dopo 1 gara, imprevisti permettendo.
L'ideale alla fine sarebbe che durasse almeno un campionato, poi se dura di più ben venga. Insomma, non c'è la necessità di tenere conto di tutte quelle caratteristiche che rendono facilmente guidabile un motore e non c'è bisogno di farlo durare decine di miglia di chilometri. Qui bisogna fare i numeri e l'unico vincolo saranno i religiosi comandamenti della FIA.

CONSIDERAZIONI SULL'ARCHITETTURA
Consideriamo anzitutto alesaggio e corsa, cioè diametro dei cilindri e lunghezza che percorre il pistone dal punto morto inferiore a quello superiore, ossia lo spazio che percorre da quando si trova nel punto più distante della testa a quello più vicino. Sono misure molto importanti soprattutto per un preparatore, sia perché permettono di ricavare la cilindrata, quindi eventuali incrementi e sia perché connotano il carattere del propulsore. Distinguiamo infatti motori superquadri, quadri e sottoquadri, i primi hanno l'alesaggio con misura superiore a quella della corsa, poi i motori quadri con alesaggio e corsa perfettamente equivalenti tra loro e infine unità sottoquadre dove prevale la misura della corsa. I motori superquadri solitamente favoriscono alti numeri di giri ed, essendo la potenza una sorta di prodotto fra giri di rotazione e coppia, permettono potenze più elevate. I motori quadri sono un discreto compromesso, mentre le unità sottoquadre generalmente prediligono la sovralimentazione, potrebbero infatti anche permettere più coppia in basso. Più avanti approfondiremo pure svantaggi e vantaggi e la reale influenza che hanno questi valori sull'erogazione del motore ma per ora ci basta sapere che volendo ricorrere alla sovralimentazione è da preferire un'impostazione sottoquadra.
Il TU5 ha un alesaggio x corsa di 78.50 x 82.00 mm, quindi promette una certa propensione alla sovralimentazione.
Ora ragioniamo sulla corsa di questa unità, lasciandola invariata quanti giri al minuto riusciremo a raggiungere?
Si considera che con gli attuali combustibili non si superano i 26-27 m\s senza incorrere a fenomeni di combustione incompleta e altri problemi che poi vedremo, ma stiamo comunque parlando di propulsori da competizione e ben più raffinati del TU5. Per motori preparati ma comunque di derivazione stradale di solito si ragiona tenendo come limite i 25 m\s, a volte anche qualcosina in più, che sono comunque assai difficili da raggiungere in sicurezza e da sfruttare adeguatamente.
Come si calcola la velocità media del pistone? Si utilizza la seguente formula:
Il doppio della corsa in metri x il numero di giri\60 (perché il regime di rotazione è espresso in giri al minuto ma noi dobbiamo ragionare in secondi, visto che la nostra velocità è espressa in metri al secondo) → (2C.N)\60.
Qui dovremmo fare diverse prove per trovare la velocità media del pistone più alta che possiamo utilizzare ma, per snellire il lavoro, possiamo fare affidamento sull'esperienza e sulle banche dati, ovvero vedere cos'è già stato fatto.
Teniamo sempre a mente che della guidabilità non ce ne può fregare di meno e dimentichiamoci per un attimo della preparazione turbo e di inconvenienti come rumorosità, consumi, irregolarità di erogazione ai bassi ecc.
Nella sua massima evoluzione aspirata, dedicata alle vetture Super1600, si vedevano preparazioni da 9000 giri al minuto. Se ci pensiamo bene, anche se certe scelte si prestano a motori aspirati con alte potenze specifiche, hanno molto senso pure su propulsori turbo estremizzati per uso agonistico.
In questo caso infatti l'impostazione dell'aspirazione non deve contribuire necessariamente a mandare in pressione il turbo il prima possibile ma deve favorire il massimo incremento di potenza, a prescindere dalla sovralimentazione.
Riflettiamo quindi su questo regime massimo di rotazione e proviamo a calcolare la velocità media del pistone usando la formula di prima:
2C=82x2=164 mm, equivalenti a 0,164 metri.
Dunque (0,164.9000)\60 = 24,60 m\s; in realtà si potrebbe anche portare i giri al minuto in giri al secondo e seguire quest'altra formula:
0,164 metri x 150 giri al secondo = 24,60 m\s, alla fine il risultato non cambia.
N.B. Si usa il doppio della corsa semplicemente perché in un motore 4 tempi il ciclo di combustione è completato in 2 giri dell'albero motore!
Volendo, tenendo sempre come limite i 25 m\s, si può ancora sfruttare qualche giro. Provando infatti i 9200 giri al minuto avremo una v.m.p. di 25,146 m\s e possiamo dire che non vale la pena tentare di salire oltre, sia perché comunque stiamo pur sempre parlando di un motore turbo e sia perché comunque la maggior parte delle benzine sarebbero già abbastanza a limite, pur ottimizzando nei limiti del possibile la forma della camera di combustione, i condotti e tutto ciò che possa favorire la combustione.
Come vedete ora abbiamo un altro importante parametro, il limitatore che porremo a 9200 giri. Questo ci permetterà di ragionare sull'iniezione, sulla sovralimentazione, sulle camme, sui condotti, sulle manovelle, insomma è un altro piccolo ma importante passo per inquadrare l'elaborazione del propulsore.

[The_Madness_Shape]

Stroker Kit:
Con un pistone da 78,5 mm (alesaggio di serie) e un albero motore con corsa di 89 mm si raggiunge una cilindrata di 1722 cc.
Adottando un pistone da 80 mm assieme all'albero da 89 mm otteniamo 1788 cc che rappresentano il limite massimo di sviluppo della cilindrata del TU5.
Sinceramente non sono d'accordo con questo tipo di elaborazione, i produttori sono pochi e non so quanto c'è da fidarsi, poi su un motore turbo certe maggiorazioni, soprattutto dell'alesaggio, tendono a infragilire il blocco e qui stiamo parlando di alesatura a limite.
Finché va fatto un turbo serio ma non estremo, forse ci si potrebbe anche fare un pensierino, comunque disposti a sacrificare un motore se la qualità delle componenti non è alta come prevedo. Ad ogni modo, per dovere di cronaca, proviamo a vedere che velocità media del pistone salta fuori usando una corsa da 89mm.
(2C.9200)\60→27,29 m\s, come vedete, a meno di non utilizzare carburante speciali con forti percentuali di metanolo e di riprogettare il motore come fosse destinato alla formula 1 o al migliore dragster top fuel, i 9200 giri sarebbero un sogno da raggiungere, fermo restando anche la dubbia qualità delle componenti.
Se tutto fosse del giusto livello qualitativo forse potrei pensarci per una preparazione spinta ma non estrema e soprattutto volta a favorire la coppia in basso ma per quello che voglio farne io non va assolutamente bene.

[bidddo]

Tutto perfetto.
Affinché non diventi una lettura per specialisti, per far capire meglio a chi è poco pratico, mi permetto di aggiungere come sei arrivato al calcolo della cilindrata partendo da alesaggio e corsa.

Partendo da un alesaggio di 78,5 mm e una corsa di 89 mm si raggiunge una cilindrata di 1722 cc in questo modo:
Si prende il quadrato di metà alesaggio e si moltiplica per 3,14, quindi si moltiplica per la corsa.
in pratica:
alesaggio di 78.5 diviso 2 fa 39.25
39,25 x 39,25 fa 1540,5
1540.5 x 3,14 x 89 (la corsa) fa una cilindrata unitaria di 430.5cc
siccome si parla di un 4 cilindri facciamo 430.5 x 4 = 1722cc

[The_Madness_Shape]

Ti ringrazio di cuore per averlo precisato, nella fretta mi sono dimenticato di chiarire proprio questo passaggio! E grazie per la lettura <3

[Sanji]

Come procede la preparazione?