consumi e potenza

[cqdoule]

Domanda per qualche ingegnere meccanico e non.

Stesso motore, 2 livelli di potenza, ottenuti con qualche modifica non radicale, vedi per esempio ford focus 100 e 115 cv, solo settaggio centralina.

Parita di condizioni, velocita, marcia, strada. Alla stessa velocita il motore piu potente dovrebbe girare un po piu basso come rpm e quindi comsumare meno?


Secondo quesito: ragionando in maniera ipotetica, se noi lo stesso motore di cui sopra che caga i cavalli in base alla nostra bacchetta magica, il discorso di far erogare piu potenza e abbassare i consumi a parita di velocita, è valido all infinito?

Cioè esempio 130 km h

motore A 100 cavalli 10 al litro motore B 150 cavalli 12 al litro motore C 700 cavalli i consumi saranno ancora minori? oppure la funzione consumo f(consumo) a un certo punto ricomincera a salire?



divertivi, e grazie per l aiuto.

[Rick]

Tendenzialmente i consumi diminuiscono in base non solo al numero di giri in se che influenza la portata media di combustibile, ma anche in base al rendimento che il motore esprime a quel determinato numero di giri e che dipende da molti differenti fattori (coefficiente di riempimento, perdite di carico nei condotti di aspirazione, ottimizzazione dell'alzata delle valvole, forma dei pistoni, etc..).

Alcune volte si riesce ad avere una riduzione dei consumi andando ad agire sulle centraline che si traduce pero' in un inquinamento che tendenzialmente puo' essere anche maggiore.

Senza addentrarsi in tecnicismi pero' il motore che consuma meno e' quello che utilizza la minor quantita' di combustibile per muovere il mezzo alla velocita' X. Semplicisticamente questo cosumo puo' essere determinato dalla potenza che esprime al numero di giri X moltiplicata per il rendimento termico allo stesso numero di giri (rendimento che e' variabile fortemente col numero di giri, normalmente pessimo ai bassi, ha un massimo per poi decadere nuovamente a fondoscala).
In certe circostanze per cui un motore con una potenza piu' elevata di un altro a parita' di velocita' puo consumare di meno lavorando ad un regime in cui l'accoppiata potenza-rendimento e' migliore di quella di un motore meno potente.

Il discorso delle centraline poi' e' un mondo a se, perche' vanno spesso ad agire sulla pressione del turbo, che oltre che influenzare la potenza influenza anche la curva dei rendimenti.

Il discorso che potenziando un motore esso consumi meno pero' e' una cavolata. Un motore puo' consumare meno per i motivi sopra citati, ma piu' si vanno ad aumentare le sue prestazioni piu' si sposta verso l'alto il rendimento e piu' aumenta la quantita' di combustibile in camera di combustione per ogni ciclo, per cui a parita' di numero di giri tende a consumare di piu', non di meno.
altro discorso sono i modelli di auto che utilizzano turbine differenti (geometria variabile e non, bistadio, etc).

Spero di npn essere stato troppo confuzionario ma ho scritto un po' di getto...

[cqdoule]

e se a numeri di giri diversi,la potenza espressa è la stessa, alla stessa velocita dovrebbe consumar meno?

giustamente tu dici che aumentando la potenza cambia anche la sua curva, quindi mangari spostandosi piu in alto devi farlo girare piu forte e consumare di piu. ma se in un caso ipotetico la curva di potenza nonn si sposta, anzi si sposta verso il basso, consuma meno?

[Rick]

Non e' detto.
Come spiegavo spra dipende dalla moltiplicazione tra la potenza espressa e il rendimento del motore a quel determinato numero di giri.
Quindi la risposta e' che se la curva di potenza spostandosi verso il basso non viene a scontrarsi con un pegigoramento eccessivo del rendimento del motore potrebbe anche consumare meno, ma in genere e' difficile.

[drawy]

dipende dal punto di funzionamento del motore (inteso come rpm/carico) e di conseguenza dalla rapportatura.
Che tu abbia sulla stessa macchina un motore da 100 o da 300 cavalli per avanzare a velocità X erogano la stessa potenza (supposto che il motore più piccolo ce la faccia).

[Makkio]

Parita di condizioni, velocita, marcia, strada. Alla stessa velocita il motore piu potente dovrebbe girare un po piu basso come rpm e quindi comsumare meno?

scusa eh ma se i rapporti sono gli stessi perche mai quello piu potente dovrebbe girare piu basso?

la velocità dipende dalla rapportatura del cambio mica dalla potenza espressa dal motore.
al massimo quello piu potente a parita di giri e velocità avrà l'acceleratore premuto un po meno, ma supponendo che settando la centralina hai aumentato la mandata del gasolio non è detto che consumi meno, magari consumerà uguale.

[pike]

tuttavia, a velocità costante, il motore più potente potrebbe impiegare meno carburante in quanto ad un carico inferiore...

[drawy]

tuttavia, a velocità costante, il motore più potente potrebbe impiegare meno carburante in quanto ad un carico inferiore...

il consumo aumenta al diminuire del carico perché la combustione è meno efficiente. Nei benzina inoltre hai un aumento delle perdite di pompaggio dovuto alla parzializzazione della valvola a farfalla.
Le condizioni ideali per ottenere il minor consumo sono giri medio bassi e alto carico. Nella pratica marcia lunga e motore tra i 1500 e i 2500 giri.

Per capirci questo qua è un esempio di piano quotato dei consumi di un motore:



dove trovi in ascisse gli rpm e in ordinate il carico espresso in bar di pressione media effettiva. Questo numero è direttamente proporzionale alla coppia erogata: la massima coppia erogata ad un particolare regime corrisponde alla massima pme.

Osservando il grafico puoi osservare che a pari rpm (e quindi a pari marcia e velocità) scendere di carico vuol dire al 95% incrementare il consumo.

[cqdoule]

"il consumo aumenta al diminuire del carico perché la combustione è meno efficiente. Nei benzina inoltre hai un aumento delle perdite di pompaggio dovuto alla parzializzazione della valvola a farfalla.
Le condizioni ideali per ottenere il minor consumo sono giri medio bassi e alto carico. Nella pratica marcia lunga e motore tra i 1500 e i 2500 giri."

quindi il carico è il "riempimento" del cilindro? quindi affermi che se il cilindro è ben pieno di benzina, ce una combustione piu efficiente,l'importante per consumare poco è stare giu di giri.
Quindi tipo stare in 5 o 6a a 2500 col motore che trotta piano, anche se magari con alcune moto devi aprire un po di piu il gas, a conti fatti, va a essere piu economo di una guida magari a 4000 giri pero con l 1% di gas aperto. (alla stessa velocita e una marcia piu bassa)

[Makkio]

ma veramente io so che il consumo dipende dal rendimento...credo che a questo punto per sapere dove il motore consumi teoricamente meno bisognerebbe fare una curva in un grafico che piazzi sulle x il carico, e sulle y il rendimento, sempre ammesso che la curva di rendimento di un motore non vari considerevolmente il suo andamento al variare del carico. Altrimenti bisogna fare un grafico a 3 dimensioni per capire....

[drawy]

ma veramente io so che il consumo dipende dal rendimento...credo che a questo punto per sapere dove il motore consumi teoricamente meno bisognerebbe fare una curva in un grafico che piazzi sulle x il carico, e sulle y il rendimento, sempre ammesso che la curva di rendimento di un motore non vari considerevolmente il suo andamento al variare del carico. Altrimenti bisogna fare un grafico a 3 dimensioni per capire....

Guarda che quel grafico li misura il consumo specifico al banco dinamometrico, il che vuol dire che il rendimento del motore è già incluso nel discorso.
Ti assicuro che quel grafico li basta
Infatti se leggi la formula che ti ho allegato scoprirai che l'espressione del consumo specifico già contiene il rendimento. Infatti tra motoristi parlare di consumo specifico o di rendimento è perfettamente equivalente!

per cqdoule: il carico è la coppia erogata dal motore in un determinato regime divisa per la coppia massima che il motore potrebbe erogare.
Esempio: se a 3000 giri stai usando 60 Nm su 100 sei al 60% del carico. Sul grafico li sopra è riportata la curva di pieno carico che è la linea che rappresenta il limite superiore dell'area.

[Makkio]

sorry, il grafico che avevi postato precedentemente, non lo avevo visto!

mi era comunque chiaro il fatto che consumo specifico e rendimento rappresentino la stessa cosa, quindi per tornare al caso proposto da cqdoule (che a quanto ho capito si riferisce a un motore turbo diesel):

ammettiamo che, col settaggio di centralina che hanno fatto, hanno aumentato la mandata del gasolio (cosa che a quanto ne so sui diesel produce un aumento di potenza perche non funzionano a rapporto stechiometrico costante, e motivo per cui le turbodiesel rimappate fanno generalmente fumo) magari la macchina a 2000rpm eroghera un 10% di coppia in piu, quindi in quinta a pari velocità lui avrà l'acceleratore premuto un po meno di quanto non faceva prima.
Però in virtu del fatto che gli hanno aumentato la mandata di carburante, anche ammettendo che stia erogando la stessa coppia di prima, il gasolio che entra nei cilindri potrebbe essere lo stesso di quello che entrava prima (e quindi consumerà uguale).

Quindi diciamo che, se uno vuole migliorare i consumi, non ha altro da fare se non migliorare il rendimento del motore che, nel caso della rimappatura della centralina, puo avvenire solo se la mappatura di fabbrica non è molto accurata, per esempio se è grassa la miscela, o se sono state fatte altre modifiche al motore tali da migliorare il rendimento in qualche modo (aumentare la pressione del turbo nel caso dei diesel? puo essere?)

[drawy]

sorry, il grafico che avevi postato precedentemente, non lo avevo visto!

mi era comunque chiaro il fatto che consumo specifico e rendimento rappresentino la stessa cosa, quindi per tornare al caso proposto da cqdoule (che a quanto ho capito si riferisce a un motore turbo diesel):

ammettiamo che, col settaggio di centralina che hanno fatto, hanno aumentato la mandata del gasolio (cosa che a quanto ne so sui diesel produce un aumento di potenza perche non funzionano a rapporto stechiometrico costante, e motivo per cui le turbodiesel rimappate fanno generalmente fumo) magari la macchina a 2000rpm eroghera un 10% di coppia in piu, quindi in quinta a pari velocità lui avrà l'acceleratore premuto un po meno di quanto non faceva prima.
Però in virtu del fatto che gli hanno aumentato la mandata di carburante, anche ammettendo che stia erogando la stessa coppia di prima, il gasolio che entra nei cilindri potrebbe essere lo stesso di quello che entrava prima (e quindi consumerà uguale).

Quindi diciamo che, se uno vuole migliorare i consumi, non ha altro da fare se non migliorare il rendimento del motore che, nel caso della rimappatura della centralina, puo avvenire solo se la mappatura di fabbrica non è molto accurata, per esempio se è grassa la miscela, o se sono state fatte altre modifiche al motore tali da migliorare il rendimento in qualche modo (aumentare la pressione del turbo nel caso dei diesel? puo essere?)

premessa: per vivere mi occupo dello sviluppo di motori turbodiesel

il discorso è questo: per bruciare la quantità di gasolio necessaria a fare la coppia ti serve un certo quantitativo di aria. il limite è dato, come tu hai giustamente osservato, dalla generazione del fumo (parlo di piena potenza). Per non fumare devi stare magro, il che implica che di serie non troverai mai un motore mappato grasso!
è invece giusta l'osservazione fatta sulla pressione del turbo. tuttavia, nella maggior parte dei casi, si tende a scegliere un turbo che funzioni sempre ai suoi limiti operativi nella configurazione standard per sfruttare al massimo le zone di miglior efficienza della turbomacchina. Tradotto vuol dire che se mappi in modo da far funzionare il turbo al di sopra delle sue capacità probabilmente stai andando ad erodere significativamente la durata del componente, con il rischio di fondere qualcosa dopo poco tempo.
Se invece parli di un tuning più radicale, cioè che preveda la sostituzione del turbo, è possibile incrementare la mandata d'aria in tutta sicurezza.
Anche qui c'è un contro: l'energia che il compressore utilizza per energizzare l'aria arriva dalla turbina, che a sua volta la prende dai gas di scarico. Più chiedi e più devi dare.
E quindi è facile intuire che la maggiore quantità d'aria si paga proprio con un aumento dei consumi di combustibile.
Ecco perchè i costruttori di motori tengono la pressione di sovralimentazione al minimo indispensabile!

Scusa se sono stato poco chiaro ma ho scritto di getto, se vuoi fammi delle domande mirate e cercherò di rispondere

[Makkio]

quindi, diciamo, il fatto che i turbo diesel rimappati facciano fumo è (come credevo io) sintomo di una miscela molto grassa che quindi non fa altro che abbassare il rendimento del motore stesso?

No perche a me alcuni hanno detto che sui diesel, in virtù del loro ciclo di funzionamento a rapporto aria/gasolio variabile, aumentare la mandata del gasolio rispetto ai valori standard permette, di per se, di guadagnare molto in termini di potenza, anche se la cosa non mi ha mai convinto proprio in virtù della fumosità abnorme.
Invece stando a quel che ho capito dalla tua spiegazione, anche qui bisogna comunque prevedere un aumento della portata d'aria (piu o meno come sui benzina)

Giusto?

[drawy]

quindi, diciamo, il fatto che i turbo diesel rimappati facciano fumo è (come credevo io) sintomo di una miscela molto grassa che quindi non fa altro che abbassare il rendimento del motore stesso?

No perche a me alcuni hanno detto che sui diesel, in virtù del loro ciclo di funzionamento a rapporto aria/gasolio variabile, aumentare la mandata del gasolio rispetto ai valori standard permette, di per se, di guadagnare molto in termini di potenza, anche se la cosa non mi ha mai convinto proprio in virtù della fumosità abnorme.
Invece stando a quel che ho capito dalla tua spiegazione, anche qui bisogna comunque prevedere un aumento della portata d'aria (piu o meno come sui benzina)

Giusto?

Ni!

Il discorso sta così: il fatto che il motore diesel possa funzionare con un rapporto di miscela variabile è vero ma ha dei costi.
Se c'è troppa aria consumi di più per fare più pressione ma non la sfrutti iniettando di più, se c'è troppo gasolio fumi.
Se a te non frega di inquinare di più puoi benissimo mappare più grasso, a patto di rimuovere la trappola per il particolato, che altrimenti sarebbe otturata in poco tempo dall'aumento delle particelle di gasolio incombusto (il particolato appunto, che è il responsabile della fumosità).
Così facendo ottieni più potenza.
I costruttori non lo fanno a causa delle normative euro, che dalla euro 3 in poi limitano anche il particolato.

[Makkio]

ma aumentare il gasolio oltre un tot, alla fine non fa si che parte dello stesso non venga bruciato perche c'è troppa poca aria?

[drawy]

Esatto ma una parte di quello che mandi in eccesso brucia comunque e ti da quel qualcosa di potenza in più ma con un rendimento di combustione minore.

[Wright]

Ditemi a chi intestare la fattura per la consulenza e vi spiego tutto

Scherzi a parte... se ne era già discusso nel vecchio forum, se nei prossimi giorni ho tempo butto giù qualcosa di esplicativo