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Autore Messaggio
 Oggetto del messaggio: Frazionamento cilindri
MessaggioInviato: dom apr 13, 2008 9:52 pm 
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Iscritto il: sab mar 22, 2008 9:05 pm
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C'è una cosa che mi incuriosisce: se non sbaglio, i motori dei camion, anche se di cilindrata elevata, sono a 4 cilindri (esempio:2.8 di cilindrata). Perchè sono a 4 cilindri e non a V6, come nelle auto? solo per una questione di economia di produzione?


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 Oggetto del messaggio: Re: Frazionamento cilindri
MessaggioInviato: dom apr 13, 2008 9:54 pm 
alessandro ha scritto:
C'è una cosa che mi incuriosisce: se non sbaglio, i motori dei camion, anche se di cilindrata elevata, sono a 4 cilindri (esempio:2.8 di cilindrata). Perchè sono a 4 cilindri e non a V6, come nelle auto? solo per una questione di economia di produzione?

Che io sappia sono a 6.


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MessaggioInviato: dom apr 13, 2008 10:00 pm 
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Iscritto il: lun mar 13, 2006 11:56 pm
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I grossi sono 8 cilindri, che io sappia almeno....
Fare cilindri grossi (invece che tanti piccoli) consente di aumentare il rendimento termodinamico (minori scambi termici) e minori attriti. Certo questo è conveniente su motori che girano molto piano, altrimenti la massa dei componenti comincia a far sentire la sua influenza. Andando ancora oltre, ci sono anche problemi di resistenza meccanica e problemi di "respirazione" del motore che spingono a fare motori ad alesaggio grande e corsa piccola.


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MessaggioInviato: dom apr 13, 2008 10:04 pm 
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Iscritto il: sab mar 22, 2008 9:05 pm
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http://www.europa-camion.it/html_it/att ... al-39.html
____
il 3.0 diesel dell'iveco daily è 4 cilindri.
coppia massima da 1250 a 3000 giri :shock:

ps: prima ho scritto camion, ma in realtà parlo di furgoni :o


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MessaggioInviato: dom apr 13, 2008 10:08 pm 
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Iscritto il: lun mar 13, 2006 11:56 pm
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alessandro ha scritto:
http://www.europa-camion.it/html_it/attualita-news/iveco_daily_professional-39.html
____
il 3.0 diesel dell'iveco daily è 4 cilindri.
coppia massima da 1250 a 3000 giri :shock:

Ah ok, io intendevo per camion i TIR.... :ok

Lì sì, probabilmetne ci sono anche ragioni economiche: sono motori più semplici che derivano anche dalla produzione...anche se un tempo i motori del Daily li faceva la Sofim mi pare....


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MessaggioInviato: lun apr 14, 2008 8:48 am 
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Iscritto il: gio apr 10, 2008 6:05 pm
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alessandro ha scritto:
C'è una cosa che mi incuriosisce: se non sbaglio, i motori dei camion, anche se di cilindrata elevata, sono a 4 cilindri (esempio:2.8 di cilindrata). Perchè sono a 4 cilindri e non a V6, come nelle auto? solo per una questione di economia di produzione?

Per i "pesanti" cioè macchina e rimorchio oppure bilico con massa totale a terra di 44 tonnellate e con potenze sino a circa 540 cv, di solito vanno i sei cilindri e le cilindrate arrivano sino a 12 - 13 litri. In alcuni modelli le case costruttrici ne denunciano la cilindrata, vedi la Scania (con i suoi 94, 114, 124 e 164) stanno ad indicare 9 - 11 - 12 e 16 litri di cilindrata, il 164 ha poi di solito anche un bel logo con un 8 che sormonta una v, anche Volvo ha i suoi Fx 9 - 12 e 16, però solo 6 cilindri. Man e Iveco invece denunciano le potenze, com modelli di nome 400 - 440 - 500 ed oltre, l'ultimo MAN è un 8v da 680 cavalli.
Ciao
Strosek ha scritto:
I grossi sono 8 cilindri, che io sappia almeno....
Fare cilindri grossi (invece che tanti piccoli) consente di aumentare il rendimento termodinamico (minori scambi termici) e minori attriti. Certo questo è conveniente su motori che girano molto piano, altrimenti la massa dei componenti comincia a far sentire la sua influenza. Andando ancora oltre, ci sono anche problemi di resistenza meccanica e problemi di "respirazione" del motore che spingono a fare motori ad alesaggio grande e corsa piccola.
Forse i problemi di "respirazione" li hanno risolti con l'alimentazione forzata.


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MessaggioInviato: lun apr 14, 2008 4:56 pm 
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Iscritto il: lun mar 13, 2006 11:56 pm
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exzf ha scritto:
Strosek ha scritto:
I grossi sono 8 cilindri, che io sappia almeno....
Fare cilindri grossi (invece che tanti piccoli) consente di aumentare il rendimento termodinamico (minori scambi termici) e minori attriti. Certo questo è conveniente su motori che girano molto piano, altrimenti la massa dei componenti comincia a far sentire la sua influenza. Andando ancora oltre, ci sono anche problemi di resistenza meccanica e problemi di "respirazione" del motore che spingono a fare motori ad alesaggio grande e corsa piccola.
Forse i problemi di "respirazione" li hanno risolti con l'alimentazione forzata.

Scusa, sono stato un po' generico...
Problemi di respirazione si hanno quando le valvole sono troppo piccole rispetto alla cilindrata: aumentando il regime di rotazione, la potenza non aumenta perché appunto il motore è sostanzialmetne strozzato sull'aspirazione. Questo avviene generalmente per motori aspirati, certo, che comunque hanno regimi molto elevati di rotazione (oltre 6000 giri per dare un'ordine di grandezza).
Certo, su motori tanto grossi, sovralimentati che girano lenti, questo problema non credo si verifichi anche se si usano rapporti corsa/alesaggio bassi, il che consente anche una camera di combustione più raccolta, importante anche quando il motore gira piano.
Ciao!


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MessaggioInviato: lun apr 14, 2008 5:16 pm 
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Iscritto il: mer mar 05, 2008 7:12 pm
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Interessaante, ma dimenticate una cosa fondamentale, i grossi motori dei camion sono Diesel, a combustione spontanea, quindi non hanno unvincolo di cubatura del cilindro come i motori a benzina.
Cerco di speigarmi un pobene (provo) il diesel nel mokento dello scoppio del gasolio nei motri diesel questo avviene per tutta la superficie del ciclindro non come nei benzian partendo da un putno (candela) ed espandendosi, quest fa si che i pistoni dei motori a gasolio possano avere dimensioni impressionanti, mi smebra che i mtori che usano sulle navi arrivno ad avere pistoni del diametro anche di 1 metro. Per i motori a benzina ciò non sarebbe conveniente in quanto con una camera di scobbio troppo grande il tempo di combustione sarebbe troppo lungo è anziche avere dei vantaggi dalla cubatura cosi ottenuta si avrebbe l'effetto contrario, ecco quindi la necessità di frazionare i motori a benzina, ho letto che non bisognerebbe superare i 600 cc per cilindro, ma gl iamericani lo fanno quasi sempre, pensate alla Viper, 8.3 L V10.
Peri camio il frazionamento probabilmente è dettato da quanto sopra esposto e da ragioni tecniche e commerciali.


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MessaggioInviato: lun apr 14, 2008 5:33 pm 
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Mi dispiace Jonathan, ma le cose non stanno proprio così...
La combustione avviene poco dopo l'inizio dell'iniezione, il tempo necessario alle prime gocce per frammentarsi, evaporare e mescolarsi con l'aria. C'è anche da sommare l'inerzia chimica della combustione. Durante questa fase, l'iniezione va avanti e spesso continua (dipende dalla potenza erogata) anche quando la fase di combustione è in corso. La formazione del particolato si ha proprio perché la combustione parte e raggiunge zone dove c'è ancora gasolio non miscelato o addirittura liquido.
Se la combustione avvenisse contemporaneamente su tutto il cilindro, sarebbe un'esplosione e non una conbustione, perché la combustione sarebbe velocissima e creerebbe un aumento di pressione quasi istantaneto. Per limitare questo, si dovrebbe controllare la combustione usando molto EGR...in pratica questa è la combustione diesel omogenea, il futuro della combustione diesel perché non emette particolato ed emette anche pochissimi NOx. A patto di riuscire a fare davvero una combustione omogenea.
Nel benzina, viceversa, la combustione parte sì da un punto, la candela, ma è nettamente più rapida nel propagarsi. Infatti un motore a benzina arriva a 20.000giri/minuto con alesaggi di 98mm circa, mentre il diesel non va oltre i 5000 giri manco se preso a cannonate.
Il problema dell'avere grossi alesaggi e bassi regimi di rotazione in un motore benzina è, oltre agli scambi termici elevati, la detonazione: siccome aspiri miscela aria/benzina eprfettamente miscelata, se prima che la combustione arrivi in tuttte le zone della camera di combustione, la miscela si autoaccende (rimane a temperature elevate troppo a lungo) e detona. Rimedi? Abbassare il rapporto di compressione o refrigerare le pareti (che è un male in entrambi i casi).


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MessaggioInviato: lun apr 14, 2008 5:55 pm 
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Ok, grazie per le "precisazioni". piccolo OT, ho avuto modo di leggere varie tue risposte in giro per LD ed ho nato una preparazione tecnica non indifferente, sei laureato i nfisica, meccanica o affini o è un'elevata cultura generale nata da passioni varie?


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MessaggioInviato: lun apr 14, 2008 6:26 pm 
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Sì, sono laureato in ingegneria....ma più che altro è passione, in particolare per le auto e ancora più nello specifico per i motori.... :ok

La mia cultura..magari fossi tanta! :briaco3


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MessaggioInviato: lun apr 14, 2008 7:39 pm 
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Secondo me va fata la distinzione fra i vari tipi di motore, Otto o Diesel e, nell'ambito Otto, se motore da competizione o meno. Indubbiamente un motore a corsa corta (alesaggio maggiore della corsa) consente di adottare camere di combustione piu "estese" e quindi valvole di maggior diametro e, contemporaneamente stante il limite di accendibilità delle benzine, limitanti la velocità massima dello stantuffo a circa 26/27 m/s la corsa corta consente di aumentare il limite massimo di giri ottenibile in riferimento ai 27 m/s. Un rapporto corsa/alesaggio di circa 0,4 è quello valido oggi in F1. Per i motori di grande serie la tendenza, oggi, è invece di andare sui motori a corsa lunga, dove, a parità di cilindrata, un motore a corsa lunga gira meno velocemtente di uno a corsa corta, sviluppando una potenza comparabile con quello a corsa corta ma, girando di meno, aspira meno aria e, di conseguenza, stechiometricamente, meno benzina, cioè consuma ed inquina meno, senza contare che, se non ricordo male, gli attriti crescono col quadrato del regime di rotazione. Nei motori di tutti i giorni la camera di combustione non deve essere per forza emisferica per avere la massima estensione e permettere valvole di grande diametro, si va verso le camere a tetto o di tipo Heron, che sono molto raccolte e permettono di adottare valvole di dimensioni adeguate allo scopo, molto importante anche l'accordatura (lunghezza e diametro) dei condotti di ammissione e scarico, da calcolarsi in base all'oscillatore di Helmholtz. Per quanto riguarda il particolato dei Diesel, la forma della camera di combusione ha si la sua (non rilevantissima) importanza, il problema è dovuto principalmente ai processi di cracking in uso per ottenere più alte percentuali di gasoli dai greggi di base, processi che prevedono l'impiego di catalizzatori metallici che, consumandosi per via delle alte pressioni e temperature in gioco, si traducono in particolato allo scarico dopo la combustione. La via da seguire per la riduzione degi ossidi d'azoto, oltre alla diminuizione delle temperature in camera di combustione, è non tanto l'EGR nelle sue varie interpretazioni ma l'uso (post trattamento) dell'urea (ADBLUE).
Jonathan_Steele ha scritto:
Interessaante, ma dimenticate una cosa fondamentale, i grossi motori dei camion sono Diesel, a combustione spontanea, quindi non hanno unvincolo di cubatura del cilindro come i motori a benzina.
Cerco di speigarmi un pobene (provo) il diesel nel mokento dello scoppio del gasolio nei motri diesel questo avviene per tutta la superficie del ciclindro non come nei benzian partendo da un putno (candela) ed espandendosi, quest fa si che i pistoni dei motori a gasolio possano avere dimensioni impressionanti, mi smebra che i mtori che usano sulle navi arrivno ad avere pistoni del diametro anche di 1 metro. Per i motori a benzina ciò non sarebbe conveniente in quanto con una camera di scobbio troppo grande il tempo di combustione sarebbe troppo lungo è anziche avere dei vantaggi dalla cubatura cosi ottenuta si avrebbe l'effetto contrario, ecco quindi la necessità di frazionare i motori a benzina, ho letto che non bisognerebbe superare i 600 cc per cilindro, ma gl iamericani lo fanno quasi sempre, pensate alla Viper, 8.3 L V10.
Peri camio il frazionamento probabilmente è dettato da quanto sopra esposto e da ragioni tecniche e commerciali.
I più grossi motori delle navi arrivano ad avere alesaggi di un metro (980 mm per Sulzer e 1.040 per MAN e B&W) con corse del pistone pari a 2,5 - 3,5 volte l'alesaggio, sino a 14 cilindri in linea e 100 Mw (pochissimo meno di 136.000 cavalli a 100 giri al minuto) di potenza, pesamo senza olii e liquidi di raffreddamento quasi 2.700 tonnellate. Il pistone (oltre al cilindro) è comunque raffreddato, questo anche se sono Diesel, internamente, il discorso del fronte di fiamma Diesel vs Otto c'entra niente, questi motori non vanno a benzina perchè la benzina costa troppo, sono a ciclo Diesel ma non vanno nemmeno a gasolio, sono alimentati ad olio combustibile, con cst (viscosita) pari a 750, il gasolio normale in vendita per le automobili è mediamente da 3 a 7 centistok. Il consumo, in piena potenza è di 10 tonnellate/ora, data la sua viscosità il combustibile viene iniettato a circa 160 gradi centigradi. Siamo di fronte a cilindrate unitarie, per Sulzer, di circa 1.820.000 cm3.


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MessaggioInviato: mar apr 15, 2008 5:18 pm 
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exzf ha scritto:
[...]Per i motori di grande serie la tendenza, oggi, è invece di andare sui motori a corsa lunga, dove, a parità di cilindrata, un motore a corsa lunga gira meno velocemtente di uno a corsa corta, sviluppando una potenza comparabile con quello a corsa corta ma, girando di meno, aspira meno aria e, di conseguenza, stechiometricamente, meno benzina, cioè consuma ed inquina meno, senza contare che, se non ricordo male, gli attriti crescono col quadrato del regime di rotazione.[...]

Questo discorso non mi torna tanto.....
A parità di regime di rotazione, un motore a corsa lunga ed uno a corsa corta possono avere lo stesso riempimento, ma i consumi maggiori di quello a corsa corta sono dati dal fatto che si ha un più alto rapporto superfice/volume della camera di combustione, quindi maggiori scambi termici, ed una maggiore lunghezza del fronte di fiamma.
Il vantaggio del motore a corsa corta è quello di poter girare più velocemente, oltre a quello di consentire l'utilizzo di valvole di maggior diametro (supponendo uguale l'angolazione). Paradossalmente, a velocità di rotazione più alte l'avere un maggior rapporto superfice/volume non è penalizzante più di tanto, perché è vero che cresce la superficie di scambio con l'sterno, ma è anche vero che la combustione è talmente rapida che si ha meno tempo per scambiare calore.
Questo salva un po' i motori di F1: hanno una camera di combustione schifosa: alesaggio grande, sacche per consentire ampi incroci alle valvole, rigonfiamenti per incrementare il RDC. Però girano talmente tanto forte che se la fiamma riesce a propagarsi, gli scambi termici non sono un grosso problema..
Cita:
La via da seguire per la riduzione degi ossidi d'azoto, oltre alla diminuizione delle temperature in camera di combustione, è non tanto l'EGR nelle sue varie interpretazioni ma l'uso (post trattamento) dell'urea (ADBLUE).

Per il momento sta vincendo questa tesi: è complessa è pallosa, ma i motori a combustione omogenea per il momento non riescono ad avere fcami di funzionamento tanto ampi da poter essere apprezzabili nella guida normale. Se dovessero però fare progressi significativi, l'eliminazione di trappole per il particolato e sistemi di iniezione per l'urea sarebbe una manna dal cielo..

P.S. complimenti per la tue conoscenze in generale, ed in particolare sui motori marini (argomento che mi affascina moltissimo ma che purtroppo è un po' troppo di nicchia.... Posso chiederti da dove deriva questa conoscenza?


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MessaggioInviato: mar apr 15, 2008 7:44 pm 
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@ Strosek.
Condivido le considerazioni sulla geometria della camera di combustione, tuttavia:
Prendiamo ad esempio due motori Otto di pari cilindrata, quattro cilindri, con diversi valori di alesaggio e corsa ed uguale velocità lineare del pistone, pari (per comodità di calcolo) a 15,3 metri al secondo. Peso dell'aria 1,25 grammi al litro, rapporto stechiometrico 14,7 a 1.

Motore uno, alesaggio 85 mm e corsa 71 mm, cilindrata 1.611,56 cc, 15,3 m/s raggiunti a 6.500 rpm (per l'esatteza 15,383 m/s). Per cui, a 6.500 rpm, il motore respira 1,61156*6500/2*1,25 = 6,547 kg d'aria e brucia circa 445 grammi di benzina.

Motore due, alesaggio e corsa di 75,5 e 90 mm, cilindrata 1.611.71 cc, 15,3 m/s a 5.100 giri esatti. Ovvero: 1,61171*5.100/2*1,25/14,7 = poco meno di 350 grammi di consumo. (95 grammi in meno al minuto ma si tenga conto che stiamo parlando di motori a tavoletta)

Sono calcoli teorici ma che si avvicinano molto alla realtà.

Il secondo punto, per quanto ne ho capito, non lo condivido, il particolato lo si potrebbe combattere coi gasoli sintetici (o qualità dei combustibili), l'urea serve ad abbattere gli ossidi d'azoto ed ha effetti trascurabili sul particolato.

Per le conoscenze; testi reperiti nelle librerie. I motori marini sono affascinantissimi, di più ancora gli endoreattori!


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MessaggioInviato: mar apr 15, 2008 8:46 pm 
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Iscritto il: lun mar 13, 2006 11:56 pm
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exzf ha scritto:
@ Strosek.
Condivido le considerazioni sulla geometria della camera di combustione, tuttavia:
Prendiamo ad esempio due motori Otto di pari cilindrata, quattro cilindri, con diversi valori di alesaggio e corsa ed uguale velocità lineare del pistone, pari (per comodità di calcolo) a 15,3 metri al secondo. Peso dell'aria 1,25 grammi al litro, rapporto stechiometrico 14,7 a 1.

Motore uno, alesaggio 85 mm e corsa 71 mm, cilindrata 1.611,56 cc, 15,3 m/s raggiunti a 6.500 rpm (per l'esatteza 15,383 m/s). Per cui, a 6.500 rpm, il motore respira 1,61156*6500/2*1,25 = 6,547 kg d'aria e brucia circa 445 grammi di benzina.

Motore due, alesaggio e corsa di 75,5 e 90 mm, cilindrata 1.611.71 cc, 15,3 m/s a 5.100 giri esatti. Ovvero: 1,61171*5.100/2*1,25/14,7 = poco meno di 350 grammi di consumo. (95 grammi in meno al minuto ma si tenga conto che stiamo parlando di motori a tavoletta)

Sono calcoli teorici ma che si avvicinano molto alla realtà.

Ora capisco il tuo discorso...e sono d'accordo. Diciamo che con i valori da te impostati, un motore a corsa lunga potrebbe avere la stessa potenza quindi, tralasciando un po' di cose, gli stessi consumi. Se ci si spinge al limite, quindi ai famosi 27 m/s, un motore a corsa lunga avrà una potenza inferiore.
Cita:
Il secondo punto, per quanto ne ho capito, non lo condivido, il particolato lo si potrebbe combattere coi gasoli sintetici (o qualità dei combustibili), l'urea serve ad abbattere gli ossidi d'azoto ed ha effetti trascurabili sul particolato.

Per quanto ne so io, il particolato nei diesel c'è perché la combustione incontra comunque zone ricche di combustibile e zone dove il combustibile non è ancora evaporato, sopratutto ai carichi medi-elevati. Ci saranno sempre NOx perché il fronte di fiamma incontrerà zone ricche di aria col risultato di rendere reattivo l'azoto. Certo, usando combustibili differenti si riesce a ridurre l'effetto, è la combustione in sé, per come si sviluppa, che porta alla formazione di PM ed NOx..
Uno dei modi per evitare ciò è la combustione omogenea: per certi versi è una via di mezzo tra la combustione diesel e quella benzina. La combustione è sempre spontanea, però si sviluppa in nuclei premiscelati isolati in cui il rapporto aria/combustibile è tale da non generare particolato (sopratutto perché tutto il combustibile è già iniettato) e la forte presenza di EGR fa in modo da abbattere gli NOx, oltre a fungere da regolatore della combustione (che altrimenti sarebbe un'espolsione).
Detta così è un po' complesa da comprendere immagino.. In pratica, anziché iniettare nei pressi del PMS e avere una combustione che parte quando ancora si inietta, si inietta in anticipo, si controlla il miscelamento facendo in modo da avere piccole aree composte da gasolio evaporato e aria miscelate opportunamente, isolate da gas di scarico.
PM ed NOx quasi nulli. Il problema è riuscirci. :wink:
Cita:
Per le conoscenze; testi reperiti nelle librerie. I motori marini sono affascinantissimi, di più ancora gli endoreattori!

I miei complimenti allora!


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MessaggioInviato: mer apr 16, 2008 8:01 am 
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Inviato: Mar Apr 15, 2008 8:46 pm Oggetto:



exzf ha scritto:
@ Strosek.
Condivido le considerazioni sulla geometria della camera di combustione, tuttavia:
Prendiamo ad esempio due motori Otto di pari cilindrata, quattro cilindri, con diversi valori di alesaggio e corsa ed uguale velocità lineare del pistone, pari (per comodità di calcolo) a 15,3 metri al secondo. Peso dell'aria 1,25 grammi al litro, rapporto stechiometrico 14,7 a 1.

Motore uno, alesaggio 85 mm e corsa 71 mm, cilindrata 1.611,56 cc, 15,3 m/s raggiunti a 6.500 rpm (per l'esatteza 15,383 m/s). Per cui, a 6.500 rpm, il motore respira 1,61156*6500/2*1,25 = 6,547 kg d'aria e brucia circa 445 grammi di benzina.

Motore due, alesaggio e corsa di 75,5 e 90 mm, cilindrata 1.611.71 cc, 15,3 m/s a 5.100 giri esatti. Ovvero: 1,61171*5.100/2*1,25/14,7 = poco meno di 350 grammi di consumo. (95 grammi in meno al minuto ma si tenga conto che stiamo parlando di motori a tavoletta)

Sono calcoli teorici ma che si avvicinano molto alla realtà.

Ora capisco il tuo discorso...e sono d'accordo. Diciamo che con i valori da te impostati, un motore a corsa lunga potrebbe avere la stessa potenza quindi, tralasciando un po' di cose, gli stessi consumi. Se ci si spinge al limite, quindi ai famosi 27 m/s, un motore a corsa lunga avrà una potenza inferiore.
Citazione:
Il secondo punto, per quanto ne ho capito, non lo condivido, il particolato lo si potrebbe combattere coi gasoli sintetici (o qualità dei combustibili), l'urea serve ad abbattere gli ossidi d'azoto ed ha effetti trascurabili sul particolato.

Per quanto ne so io, il particolato nei diesel c'è perché la combustione incontra comunque zone ricche di combustibile e zone dove il combustibile non è ancora evaporato, sopratutto ai carichi medi-elevati. Ci saranno sempre NOx perché il fronte di fiamma incontrerà zone ricche di aria col risultato di rendere reattivo l'azoto. Certo, usando combustibili differenti si riesce a ridurre l'effetto, è la combustione in sé, per come si sviluppa, che porta alla formazione di PM ed NOx..
Uno dei modi per evitare ciò è la combustione omogenea: per certi versi è una via di mezzo tra la combustione diesel e quella benzina. La combustione è sempre spontanea, però si sviluppa in nuclei premiscelati isolati in cui il rapporto aria/combustibile è tale da non generare particolato (sopratutto perché tutto il combustibile è già iniettato) e la forte presenza di EGR fa in modo da abbattere gli NOx, oltre a fungere da regolatore della combustione (che altrimenti sarebbe un'espolsione).
Detta così è un po' complesa da comprendere immagino.. In pratica, anziché iniettare nei pressi del PMS e avere una combustione che parte quando ancora si inietta, si inietta in anticipo, si controlla il miscelamento facendo in modo da avere piccole aree composte da gasolio evaporato e aria miscelate opportunamente, isolate da gas di scarico.
PM ed NOx quasi nulli. Il problema è riuscirci


Dialogare tramite post è abbastanza difficile, almeno per me, in quanto non c’è immediata interattività tra gli interlocutori. In ogni caso, ed in riferimento al motore inventato dal prussiano, nato a Parigi ed annegato nel canale della Manica, di nome Rudolf:
Io distinguerei nettamente la formazione del PM dalle emissioni di NOX.
E’ pur vero che ci siano delle sinergie sui mezzi per combatterle.
Non ricordo più chi, comunque un ing. del CRF affermò che il Diesel E’ la camera di combustione, dovrei averlo letto su Motori ad alta potenza specifica di Pignone e Vercelli, volume che penso tu abbia, tratta bene l’argomento della forma delle camere di combustione nei motori di F1, dove ho visto che hai dato una chiara descrizione.
Da un’altra parte ho letto che il particolato è da imputare, in larghissima parte, ai residui dei processi di cracking impiegati per ottenere dal greggio percentuali maggiori di gasoli che altrimenti non si potrebbero ottenere, ovvero i gasoli sono HC formati da molecole contenenti da 15 a 25 atomi di carbonio (e genericamente più il doppio + due di atomi di H), prendendo il resto del greggio (olii pesanti composti da HC con + di 26 atomi di C) è possibile, tramite il cracking, spezzare le molecole e portarle nel range 15-25.
Per fare ciò occorrono dei catalizzatori metallici che, consumandosi, rimangono in minuscole particelle nel gasolio, dopo la combustione diverranno PM. Una piccola parte è da imputare alle sabbie che la distillazione non è riuscita a bloccare.
E’ comunque vero che una imperfetta combustione genera del particolato “crudo” ed HC incombusti. I dispositivi di EGR, riciclando i gas esausti, non ovviano al problema, anzi contribuiscono all’imbrattamento di camera di combustione e valvole, con effetti dannosi a lungo andare. La soluzione “attiva” rimane la qualità dei combustibili, quelli vegetali da oleaginose producono pochissimo PM, la soluzione “passiva” è il FAP.

Discorso diverso per le emissioni di NOX, l’azoto è presente per circa il 78% nell’aria e l’ossigeno serve per la combustione.
Diversamente dagli Otto, dove la potenza si regola con principalmente con l’aria immessa (e di conseguenza poi col carburante) nei Diesel la potenza si regola col combustibile, l’aria immessa è sempre quella, infatti non c’è farfalla sull’aspirazione.
I NOX crescono al crescere della temperatura, per cui raffreddamenti ad aria bye bye e chiaramente sono in rapporto ai volumi di fluido trattato.
A questo punto per limitare l’aria in eccesso (e di conseguenza i NOX) devi rimetter in circolo aria “inerte” cioè gia combusta, ed allora via libera agli EGR, nelle sue varie forme più o meno evolute, da condotti che partono dallo scarico, vengono raffreddati e reimmessi nell’aspirazione, a semplici. ma molto efficaci, riprofilature dell’albero a camme dello scarico, si fa riaprire per un breve periodo la valvola di scarico durante l’aspirazione.
Attenzione però a non limitare troppo l’ossigeno, a parte la mancata resa del motore, una combustione in difetto di O genera molto CO, ben peggio della CO2, il monossido di carbonio si sostituisce all’ossigeno nell’emoglobina e prenota un viaggio di sola andata al Creatore nel caso d’inalazione prolungata.
In alternativa all’EGR si adotta l’ADBLUE (soluzione di acqua al 40% di urea) che però va immessa in un serbatoio separato dal gasolio ed iniettata nel collettore di scarico in misura, circa, dell’1,7% del combustibile consumato. L’impianto si chiama, se non ricordo male, SCR, riduzione catalittica selettiva, la riduzione è il processo contrario all’ossidazione, tramite un catalizzatore si avrà poi ammoniaca allo scarico.
I due sistemi possono anche convivere sullo stesso motore.
Ribadisco comunque che, una camera di combustione progetta con le giuste turbolenze, da sempre una mano in entrambi i casi.
Questo fino a ieri, da oggi con gli HCCI e con nuovi modi di pensare cadono molte barriere.


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MessaggioInviato: mer apr 16, 2008 5:56 pm 
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Ebbene sì, ho letteralmente divorato il libro del Pignone...favoloso in molte parti!
Molto intressante quello che hai scritto. NOx e PM10 per certi versi, come dici tu, sono i due lati del letto: se si vuole coprire un lato spesso si finisce per lasciare scoperto l'altro. Aumentare l'aria immessa* nel diesel contribuisce a diminuire la formazione di particolato, aumentando però quelal di NOx; viceversa l'EGR consente di ridurre la formazione di NOx. Interessante quanto hai scritto sulla composizione chimica del gasolio: in effetti il pur pessimo olio di colza puro consente di abbattere le polveri sottili.

Io mi riferivo esattamente agli HCCI. Lì si sorpassa un po' il concetto di diesel classico....avendone grossi vantaggi, a patto di riuscire a farlo funzionare... In molti casi questa sembra essere un'ottima soluzione...una volta parlai con un produttore di piccoli motori diesel: mi disse che il costo dei sistemi di post-trattamento, FAP e ancor peggio l'iniezione di urea, li avrebbe costretti a èiù che raddoppiare il costo dei motori da loro prodotti!!

* E' interessante però notare che se si riuscisse ad incrementare la quantità d'aria a liveli molto elevati senza sfruttarla per avere potenza in più, si ridurrebbe la formazione di NOx. E' vero che c'è più ossigeno, ma la temperatura di combustione cala al punto da non rendere più possibile la formazione di NOx. Il problema è che localmetne nelle zone di combustione la temperatura rimane comunque alta, per questo si hanno in ogni caso emisioni di ossidi di azoto.

Ciao!


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MessaggioInviato: mer apr 16, 2008 7:25 pm 
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Cita:
in effetti il pur pessimo olio di colza puro consente di abbattere le polveri sottili.
perchè pessimo?, se transesterificato, cioè dopo aver tolto i mono - bi e trigliceridi (acidi grassi da usarsi poi nell'industria alimentare e farmaceutica) diventa un idrocarburo vegetale con nome biodiesel (magari da colture OGM, resistenti alla siccità ed attacchi fungini vari) che tiene pulito il sistema di alimentazione, data l'alta detergenza, in modo quasi impeccabile e, se non erro, con numero cetano pari a 47 senza additivazioni.

Ciao.


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MessaggioInviato: mer apr 16, 2008 7:38 pm 
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Pessimo se usato così come esce dal frantoio nel motore di un'auto. Ricordo che nella prova di 4canne la Punto alimentata a olio di colza al 75%: nonstante il distrastro che ha provocato, nonostante non fosse un motore adatto a bruciare l'olio, emetteva meno particolato....


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MessaggioInviato: mer apr 16, 2008 8:29 pm 
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Secondo me, rimanendo in tema bio ma passando dai biocombustibili ai biocarburanti, cioè all’etanolo ed aldilà della discussione che correla i biocarburanti alla fame di, purtroppo, una certa parte del mondo.
L’etanolo, o alcol etilico, ha un potere calorifico inferiore pari a 26,8 MJ/kg contro i circa 44 MJ/kg della benzina, per contro il rapporto stechiometrico della benzina è di circa 14,7 mentre quello dell’etanolo è 9, ovvero con l’etanolo si consuma di più. Effettivamente attendendoci la stessa potenza ottenibile dai due carburanti è chiaro che, di quello a minor potere calorifico, se ne deve consunare di più. Altro dato importante per l’etanolo è l’elevato numero di ottano, circa 118 contro i 95 bella benzina, l’elevato calore latente di vaporizzazione, 900 KJ/kg contro i 380-500 delle benzine (ed addirittura 1100 KJ/kg per il metanolo).
Ipotizzando di alimentare esclusivamente ad etanolo (oppure al massimo con E85, 85% etanolo e 15% benzina, poi vedremo perché) un motore Otto, rispetto allo stesso motore progettato per la benzina, si possono adottare rapporti di compressione sino a 17/18:1 (come per il ciclo Diesel, che va da 14 a 24:1), nei moderni benzina si arriva a 12:1, il che fa aumentare la pressione di combustione sul cielo del pistone che poi si tradurrà in maggiore coppia motrice e di conseguenza in maggior potenza.
L’elevato calore latente di vaporizzazione, ovvero il calore che l’etanolo sottrae all’ambiente circostante per evaporare (cioè quella marcata sensazione di fresco che sentite quando vi bagnate una mano con dell’alcol e questo nel giro di breve asciuga) porta a ridurre le tolleranze di accoppiamento pistone-cilindro (che non verrebbero più compensate dalle maggiori dilatazioni che si avrebbero se si usasse benzina, in quanto la benzina assorbe meno calore per evaporare, cioè scalda di più il motore), minori tolleranze significano migliori tenute ai gas ed, in definitiva miglior rendimento del motore. L’aspetto più interessante, secondo me, è che minor temperatura di esercizio vuol dire minor stress termico per valvole, pistoni e cilindri, per cui realizzazioni più leggere e di conseguenza maggior numero di giri raggiungibile.
Oltre ad un motore globalmente più leggero anche il sistema di raffreddamento potrebbe venir di molto ridimensionato ed alleggerito. Anche i lubrificanti potrebbero essere a bassissima viscosità , per cui meno “duri” da far circolare nell’impianto di lubrificazione con conseguente risparmio di energia di spinta. Il grosso problema dell’etanolo è, a parer mio, rappresentato dal fatto che sotto i 15 gradi centigradi è praticamente impossibile avviare il motore, se non preriscaldando l’etanolo o aggiungendo il 15% di benzina ottenendo così l’E85.


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MessaggioInviato: gio apr 17, 2008 11:58 am 
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Strosek ha scritto:
Sì, sono laureato in ingegneria....ma più che altro è passione, in particolare per le auto e ancora più nello specifico per i motori.... :ok

La mia cultura..magari fossi tanta! :briaco3


Adesso è tutto più chiaro Dottore.


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MessaggioInviato: gio apr 17, 2008 6:42 pm 
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Non esiste al mondo superficie coltivabile sufficiente per soddisfare anche solo una parte del fabbisogno d'idrocarburi.

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=== TEMET NOSCE ===

Ascolto il canto del meccanismo

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MessaggioInviato: gio apr 17, 2008 9:19 pm 
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Jonathan_Steele ha scritto:
Strosek ha scritto:
Sì, sono laureato in ingegneria....ma più che altro è passione, in particolare per le auto e ancora più nello specifico per i motori.... :ok

La mia cultura..magari fossi tanta! :briaco3

Adesso è tutto più chiaro Dottore.

Se mi chiami di nuovo dottore, ti buco tutte e quattro le gomme della macchina :diablo :ok
99octane ha scritto:
Non esiste al mondo superficie coltivabile sufficiente per soddisfare anche solo una parte del fabbisogno d'idrocarburi.

I conti non li saprei fare...di sicuro il fatto che andando ad etanolo aumentino i consumi è un problema. Però credo che sia un'opportunità da non buttare quella di produrre combustibili usando coltivazioni... Sia per limitare le emissioni di CO2, sia per aumentare la durata del petrolio... Certo non si arriverà ai livelli del Brasile, però anche un 10% non sarebbe male...
E di sicuro la cosa và gestita bene politicamente, non così come si fa ora.....
exzf ha scritto:
Ipotizzando di alimentare esclusivamente ad etanolo (oppure al massimo con E85, 85% etanolo e 15% benzina, poi vedremo perché) un motore Otto, rispetto allo stesso motore progettato per la benzina, si possono adottare rapporti di compressione sino a 17/18:1 (come per il ciclo Diesel, che va da 14 a 24:1), nei moderni benzina si arriva a 12:1, il che fa aumentare la pressione di combustione sul cielo del pistone che poi si tradurrà in maggiore coppia motrice e di conseguenza in maggior potenza.
L’elevato calore latente di vaporizzazione, ovvero il calore che l’etanolo sottrae all’ambiente circostante per evaporare (cioè quella marcata sensazione di fresco che sentite quando vi bagnate una mano con dell’alcol e questo nel giro di breve asciuga) porta a ridurre le tolleranze di accoppiamento pistone-cilindro (che non verrebbero più compensate dalle maggiori dilatazioni che si avrebbero se si usasse benzina, in quanto la benzina assorbe meno calore per evaporare, cioè scalda di più il motore), minori tolleranze significano migliori tenute ai gas ed, in definitiva miglior rendimento del motore. L’aspetto più interessante, secondo me, è che minor temperatura di esercizio vuol dire minor stress termico per valvole, pistoni e cilindri, per cui realizzazioni più leggere e di conseguenza maggior numero di giri raggiungibile.
Oltre ad un motore globalmente più leggero anche il sistema di raffreddamento potrebbe venir di molto ridimensionato ed alleggerito. Anche i lubrificanti potrebbero essere a bassissima viscosità , per cui meno “duri” da far circolare nell’impianto di lubrificazione con conseguente risparmio di energia di spinta. Il grosso problema dell’etanolo è, a parer mio, rappresentato dal fatto che sotto i 15 gradi centigradi è praticamente impossibile avviare il motore, se non preriscaldando l’etanolo o aggiungendo il 15% di benzina ottenendo così l’E85.

Molto molto interessante...
Però sulle minori temperature di esercizio, aumentando il RDC, la temperatura massima del ciclo rimarrebbe simile, calerebbe quella minima...
Ma sui motori che le case fanno per il Brasile, funzionanti ad alcool puro (quindi non i flex fuel), non mi pare che ci siano cambiamenti così sostanziali come quelli da te descritti. Perché non volevano riprogettare il motore?


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MessaggioInviato: ven apr 18, 2008 2:03 pm 
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Cita:
Molto molto interessante...
Però sulle minori temperature di esercizio, aumentando il RDC, la temperatura massima del ciclo rimarrebbe simile, calerebbe quella minima...
Ma sui motori che le case fanno per il Brasile, funzionanti ad alcool puro (quindi non i flex fuel), non mi pare che ci siano cambiamenti così sostanziali come quelli da te descritti. Perché non volevano riprogettare il motore?

E’ vero che aumentando la compressione aumenta la temperatura, si tenga però presente l’alto calore latente di vaporizzazione dell’etanolo.
Non conosco il mercato brasiliano dei motori, a me però pare si tratti in gran parte di motori flex fuel e non a solo alcol, vedasi ad esempio www.fiat.com.br , in cui ho navigato solo in parte, anche se chiaramente non rappresenta tutto il panorama automobilistico brasiliano.
Le impostazioni tecniche poi le detta il marketing, che magari si cautela contro errate “miscelazioni” nei rifornimenti. Riempire di benzina, o una miscela etanolo/benzina a basso titolo di etanolo, il serbatoio di un’auto progettata per il solo etanolo sarebbe un disastro, anche se il buon senso imporrebbe di dotare il motore degli adeguati sensori atti ad adeguare (o inibire) il funzionamento del motore quando necessario, per cui le possibilità offerte non vengono sfruttate al massimo. Avevo comunque premesso di ipotizzare di alimentare il motore esclusivamente ad etanolo o al massimo con E85.


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MessaggioInviato: ven apr 18, 2008 9:14 pm 
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exzf ha scritto:
[...]Non conosco il mercato brasiliano dei motori, a me però pare si tratti in gran parte di motori flex fuel e non a solo alcol[...]

Il Flex-Fuel è abbastanza recente.. Ma prima le auto potevano andare o solo ad alcool, o solo a benzina. Anni fa 4ruote fece una rticolo sul mercato brasiliano e mi pare di ricordare che le versioni alimentate ad alcool avevano sì potenza superiore a quelle alimentate a benzina, ma la differenza era piccola...


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MessaggioInviato: dom apr 20, 2008 6:43 pm 
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Iscritto il: gio apr 10, 2008 6:05 pm
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Strosek ha scritto:
exzf ha scritto:
[...]Non conosco il mercato brasiliano dei motori, a me però pare si tratti in gran parte di motori flex fuel e non a solo alcol[...]

Il Flex-Fuel è abbastanza recente.. Ma prima le auto potevano andare o solo ad alcool, o solo a benzina. Anni fa 4ruote fece una rticolo sul mercato brasiliano e mi pare di ricordare che le versioni alimentate ad alcool avevano sì potenza superiore a quelle alimentate a benzina, ma la differenza era piccola...
Forse, ripeto, è stata una scelta di marketing, il mercato brasiliano, per come sono messe le strade, il segmento a cui appartenevano le vetture ed il tipo di utenze, non consigliavano certe possibili scelte prestazionali, almeno credo.


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