La testata: parliamone!

[+ Miky#87]

Ciao a tutti, era da un pò che volevo aprire un post del genere per capire qualcosa di più su questo delicato e il più delle volte sottovalutato argomento: La Testata. Come tutti sappiamo è caratterizzata da paramentri fondamentali come per esempio squish, RDC, forma della camera,ecc che sono a loro volta correlati con altri, a volte, decisamente più complessi. Mi chiedevo sopratutto come fa, un preparatore a determinare le caratteristiche della stessa in funzione a ciò che vuole ottenere e alle caratteristiche che sono/ha impresso al cilindro. Da quello che ho capito fin ora, può essere uno strumento molto utile per riuscire anche a correggere l erogazione, o comunque a ottimizzare la combustione del proprio motore.

Partendo dal principio, vorrei analizzare il paramentro detto Squish. Molte volte esso è sottovalutato,e secondo me si tende a dare sempre gli stessi valori, non sapendo neanche lontanamente il motivo per cui li si dà. La sua funzione , come penso gran parte saprà è quella di far "schizzare" la miscela verso il centro della camera di scoppio, creando una turbulenza che fa rimesclare la miscela, in maniera da ottenere un efficace e rapida combustione. Da quello che ho capito poi esiste un paramentro , velocità di squish massima, che è legata al tipo di carburante usato. Giusto? In teoria variando lo squish si dovrebbe anche variare le caratteristiche della camera in quanto, la vsm dipende principalmente dell area ella banda di squish e del RDC. La mia domanda e: esistono dei calcoli matematici o solo le prove (che si servono comunque di una base di partenza) per poter determinarlo?

Anche per l RDC ritengo che sia più corretto, o comunque di maggior significato reale, misurarlo a luci chiuse , e non al pms. Questo sempre a mio modestissimo parere, lo capisco ragionando, muovendo il volano e osservando ciò che avviene. Quindi teoricamente più alto è lo scarico più ci potremmo permettere un RDC alto, in quanto , il volume a luci chiuse, a parità di testa, dovrebbe essere minore con uno scarico più alto. In che maniera possiamo scegliere un RDC in base alle nostre esigenze? Non è detto che + compresso= miglire, e comunque tutti i parametri della nostra testata vanno scelti in correlazione uno con l atro, anche se per analizzarli bisogna scomporli. Ultima cosa era il discorso relativo alla forma della camera. Così a occhio non è più facile ottenere rdc bassi con una testa emisferica? Perchè viene preferita, a volte, una troncoconica? Solo per una questione di turbolenze?

 

ecco penso di aver dato un imput per cominciare il discorso.. poi magari ho sparato solo azzate

Mi piacerebbe che il discorso si approfondisse, visto che lo merita.

 

michele

[Ospite]

Il fatto di avere testate bombate o piatte con i relativi pistoni, porta ad avere a parita' di alesaggio una diversa superficie della camera, determinando per via dello scambio termico con superfici piu' o meno ampie un diverso valore di rendimento termodinamico della camera: se ho una superficie maggiore a parita' di temperatura scambio piu' calore con essa, e questo porta ad abbassare la quota di calore che si trasforma in lavoro sul cielo dello stantuffo.

Per contro, una maggiore superficie permette di vaporizzare meglio la miscela in camera.

Ci sono dei modelli matematici monodimensionali per le camere e per la simulazione del fronte di fiamma durante la combustione. Il problema di questi modelli è che sono influenzati dal rendimento di lavaggio della camera, per cui è difficile andare a rilevare la quota di gas combusti residui che sono rimasti in camera al ciclo successivo(diluizione della miscela).

Questi tolgono spazio alla miscela fresca che viene caricata e interrompono o riducono il fronte di fiamma e cio' porta ad un rendimento minore della combustione..

 

Questo è quello che mi ricordo riguardo all'esame di propulsori termici all'universita'...ho fatto delle ricerche su libri specialistici ma dietro al disegno delle camere dei 2T c'è parecchia esperienza e poca matematica

[+ Miky#87]

Il fatto di avere testate bombate o piatte con i relativi pistoni, porta ad avere a parita' di alesaggio una diversa superficie della camera, determinando per via dello scambio termico con superfici piu' o meno ampie un diverso valore di rendimento termodinamico della camera: se ho una superficie maggiore a parita' di temperatura scambio piu' calore con essa, e questo porta ad abbassare la quota di calore che si trasforma in lavoro sul cielo dello stantuffo.

Per contro, una maggiore superficie permette di vaporizzare meglio la miscela in camera.

Ci sono dei modelli matematici monodimensionali per le camere e per la simulazione del fronte di fiamma durante la combustione. Il problema di questi modelli è che sono influenzati dal rendimento di lavaggio della camera, per cui è difficile andare a rilevare la quota di gas combusti residui che sono rimasti in camera al ciclo successivo(diluizione della miscela).

Questi tolgono spazio alla miscela fresca che viene caricata e interrompono o riducono il fronte di fiamma e cio' porta ad un rendimento minore della combustione..

 

Questo è quello che mi ricordo riguardo all'esame di propulsori termici all'universita'...ho fatto delle ricerche su libri specialistici ma dietro al disegno delle camere dei 2T c'è parecchia esperienza e poca matematica

 

detta semplice praticamente funziona in maniera molto simile a altre applicazioni, ovvero più superficie ha la camera di scoppio più riesce a scambiare calore a parità di temperatura. In teoria non sarebbe auspicabile una T più alta? Praticamente ha il pro di riuscire a vaporizzare meglio la miscela, però allo stesso tempo tende a scambiare una quantità maggiore di calore e quindi a mantenere un T più bassa? Praticamente quei programmi riescono a simulare la situazione teorica, ma poi nella pratica ciò non si può verificare?

 

michele

[Ospite]

Beh per chi elabora secondo me è vero che l'esperienza determina l'operatività tuttavia sappiate che in produzione, anche di prodotti non racing, cito Piaggio come esempio, hanno alcuni ingegneri per disegnare le teste. Evidentemente qualche calcolo da fare per cercare di ottenere un risultato va pur fatto.

[+ Miky#87]

vabbè visto l interesse posto un un immagine.. chissà che non incuriosisca qualcuno

 

 

questo dovrebbe essere un programma di simulazione, in grado di poter fornire qualcosa in più di una base su cui poi siluppare il modello definitivo. In basso a sinistra è riportato un bel grafico, che mette in relazione la velocità di squish e quella del pistone. Come si vede, all aumentare della velocità del pistone, abbiamo da subito un impennata della velocità di squish, che poi mano a mano scende fino a incrociare la retta (velocità pistone) e continua a scedere sotto. Questo a naso dovrebbe spiegarsi con il fatto che, aumentando la velocità del pistone, il tempo che si dà alla miscela per spostarsi verso il centro della camera è sempre meno.. Giusto? Questa velocità dovrebbe essere in relazione con il tipo di combustibile utilizzato.

 

michele

[Ospite]

nichele si hai ragione, se aumento la velocita' del pistone diminuisco il tempo utile col quale la miscela si sposta verso la candela. Dal grafico si vede che con quel tipo di geometria ho la velocita' massima di squish a circa 7 gradi prima del pms.

Quel grafico devi leggerlo da destra verso sinistra: il pistone ha una certa velocita' che tende a zero man mano che mi avvicino al pms(0° della scala x): la velocita' di squish cresce fino ad un massimo che è prima del pms, per poi crollare a zero per effetto della sempre maggiore influenza dello strato limite rispetto al volume residuo sotto la banda di squish man mano che il pistone si avvicina al pms.

Ovviamente in quelle zone periferiche il gradiente di pressione è elevato e combinato con le temperature locali puo' dare origine a detonazione, allora si sceglie un combustibile adeguato in modo da ridurre al minimo il rischio di detonazione.

Michele tu hai quel programma che fa la simulazione?

Ciao.

 

 

 

Gianni

[+ saveriopk]

vabbè visto l interesse posto un un immagine.. chissà che non incuriosisca qualcuno

 

 

questo dovrebbe essere un programma di simulazione, in grado di poter fornire qualcosa in più di una base su cui poi siluppare il modello definitivo. In basso a sinistra è riportato un bel grafico, che mette in relazione la velocità di squish e quella del pistone. Come si vede, all aumentare della velocità del pistone, abbiamo da subito un impennata della velocità di squish, che poi mano a mano scende fino a incrociare la retta (velocità pistone) e continua a scedere sotto. Questo a naso dovrebbe spiegarsi con il fatto che, aumentando la velocità del pistone, il tempo che si dà alla miscela per spostarsi verso il centro della camera è sempre meno.. Giusto? Questa velocità dovrebbe essere in relazione con il tipo di combustibile utilizzato.

 

michele

dove l'hai preso sto programma???

[+ Miky#87]

Michele tu hai quel programma che fa la simulazione?

 

eh, magari . Questa immagine, è una di quelle che ha reso pubblica la stage 6, che ha realizzato il nuovo gruppo termico per scooter R/t. Questa, almeno da quanto dicono, dovrebbe essere la conformazione finale della camera di scoppio. Interessante è anche vedere di che paramentri tiene conto quel programma per realizzare un prototipo. Come si vede bene occorre uno studio apprifondito e strumenti adeguati per ricavare certi dati necessari.

 

michele

[Ospite]

Michele tu hai quel programma che fa la simulazione?

 

eh, magari . Questa immagine, è una di quelle che ha reso pubblica la stage 6, che ha realizzato il nuovo gruppo termico per scooter R/t. Questa, almeno da quanto dicono, dovrebbe essere la conformazione finale della camera di scoppio. Interessante è anche vedere di che paramentri tiene conto quel programma per realizzare un prototipo. Come si vede bene occorre uno studio apprifondito e strumenti adeguati per ricavare certi dati necessari.

 

michele

 

In teoria un programmino del genere non è impossibile da realizzare: dietro ci stanno 5 o 6 equazioni di conservazione da integrare..il problema è la taratura del modello: bisogna tarare delle costanti che vengono inserite nelle equazioni, e lo si puo' fare solo dai rilievi sperimentali con termocopie e sensori adeguati...

Io ho delle pubblicazioni scientifiche di un mio prof in cui ha rilevato le velocita' di swirl, squish e tumble di un motore 4 cilindri 4 tempi hanno eseguito un sacco di prove su un motore strumentato che hanno ridotto ad una groviera

[+ Miky#87]

In teoria un programmino del genere non è impossibile da realizzare: dietro ci stanno 5 o 6 equazioni di conservazione da integrare..il problema è la taratura del modello: bisogna tarare delle costanti che vengono inserite nelle equazioni, e lo si puo' fare solo dai rilievi sperimentali con termocopie e sensori adeguati...

Io ho delle pubblicazioni scientifiche di un mio prof in cui ha rilevato le velocita' di swirl, squish e tumble di un motore 4 cilindri 4 tempi hanno eseguito un sacco di prove su un motore strumentato che hanno ridotto ad una groviera

 

infatti, è vero anche secondo me, non è così impossibile realizzarlo. Però come dici te bisogna tarare le costanti, ricavarle. Questo lo si può fare solo rilevando i dati direttamente su di un modello, credo. Sarebbe interessante se pubblicassi parte di quei dati di cui sei in possesso, in maniera da poter raginare su qualcosa di pratico.

 

grazie

 

michele

[Gigi1993]

nichele si hai ragione, se aumento la velocita' del pistone diminuisco il tempo utile col quale la miscela si sposta verso la candela. Dal grafico si vede che con quel tipo di geometria ho la velocita' massima di squish a circa 7 gradi prima del pms.

Quel grafico devi leggerlo da destra verso sinistra: il pistone ha una certa velocita' che tende a zero man mano che mi avvicino al pms(0° della scala x): la velocita' di squish cresce fino ad un massimo che è prima del pms, per poi crollare a zero per effetto della sempre maggiore influenza dello strato limite rispetto al volume residuo sotto la banda di squish man mano che il pistone si avvicina al pms.

Ovviamente in quelle zone periferiche il gradiente di pressione è elevato e combinato con le temperature locali puo' dare origine a detonazione, allora si sceglie un combustibile adeguato in modo da ridurre al minimo il rischio di detonazione.

Michele tu hai quel programma che fa la simulazione?

Ciao.

 

 

 

Gianni

 

scusate la domanda...ma la detonazione cos'è? ...un ulteriore scoppio dei gas di combustione? e perchè è così temuta?

[+ Miky#87]

La detonazione non è altro che una combustione anomala. E' collegata direttamente con il fenomeno di autoaccensione. Infatti ogni combustibile ha una massima accellerazione a cui può essere sottoposto prima che questa determi un autoaccensione dello stesso. La detonazione può essere inteso come un "limite" da non superare se non si vuole incorrere in perdite di potenza vibrazioni, riscaldamento eccessivo e in alcuni casi danneggiamento degli organi del nostro motore. Ci sono dei paramentri di anticipo e RDC che non è possible superare senza incorrere i questo fenomeno. Ovviamente più la testata si avvicina a quella ottimale per il nostro motore(che comprende tutto, anche il combustibile utilizzato) , più si potranno tenere questi paramentri vicini a quelli ideali.

 

michele

[Gigi1993]

quando questo limite (detonazione) si supera?

[+ Miky#87]

Si supera quando, le condizioni a cui è sottoposta la nostra miscela non sono quelle ideali. Per esempio un squish troppo basso per il tipo di forma di testata adottata o per combustibile utilizzato. O anche un RDC troppo elevato. Ovvio che si tende sempre a utilizzare lo squish più basso possibile, però non sempre le parti meccaniche e il combustibile sono in grado di sopportarlo.

Posto un grafico che avevo trovato tempo fa in una discussione non mi ricordo dove. Mi ero segnato anche i dati che aveva riportato.

Sull' asse delle x sono riportati i gradi prima del puntomortosuperiore.

Sull' asse delle y sono riportati le velocità di squish.

 

Linea nera: il motore standard è un generico motore 47,6x39,3 (dovrebbe essere scooter),squish del 53% della testata, spessore di squish 0,5, 13600 giri, biella 80mm e RDC di 15:1

linea grigio scuro: stesso motore ma con biella 90mm

linea grigio chiaro:" " con rdc 24:1.

 

Si può immeditatamente osservare che all' aumentare della lunghezza della biella la velocità rimane praticamente invariata, mentre all aumentare del RDC abbiamo un abbassamento di tutta la nostra curva. In quel caso il picco di velocità ce l abbiamo tra i 9 -10° prima del pms. Ragionando posso pensare che la diminuzione della velocità sia dovuta alla minor differenza di pressione che cè tra la zona di squish e il centro della camera, data da un RdC più alto. Giusto?

 

michele

[Ospite]

grande mikè anche tu su scooternos?

non so se nasone sia d'accordo, (credo di si comunque) ma almeno cita...

 

e aggiungo che, come sempre, è una questione di compromessi.

[+ Miky#87]

Ecco dove l avevo trovato!!! si su scooternos. Non so di chi sia... so solo che è molto interessante

 

ps sarebbe bello che ogniuno contribuisse con qualcosina, in maniera da poter costruire un post interessante. Però non mi pare proprio ci sia sto gran interesse

 

michele

[Ospite]

è di nasone32, ragazzo d'oroe appassionatissimo, che conosco, che sul 2t da TUTTO...

 

il post è interessante, anche se io non ho letto tutto.

 

il problema è che è un argomento vasto e abbastanza complicato. in quanto richiede troppe conoscenze.

io perlomeno, qualcosa so, ma quello che so non è generalizzabile. purtroppo non ho certe conoscenze.

[+ Miky#87]

è di nasone32, ragazzo d'oroe appassionatissimo, che conosco, che sul 2t da TUTTO...

 

il post è interessante, anche se io non ho letto tutto.

 

il problema è che è un argomento vasto e abbastanza complicato. in quanto richiede troppe conoscenze.

io perlomeno, qualcosa so, ma quello che so non è generalizzabile. purtroppo non ho certe conoscenze.

 

infatti concordo sia un argomento piuttosto complicato per la gran parte me assolutamente compreso. Però si potrebbe partire dal basso, dalle definizioni e poi man mano, se ce la volontà salire. Certo serve qualcuno di esperto che trascini.. Speriamo di trovare un volontario.

 

michele

[Gigi1993]

come si fa a trovare rdc e squish perfetti su un motore? e quali vantaggi ti da?

[+ Miky#87]

come si fa a trovare rdc e squish perfetti su un motore? e quali vantaggi ti da?

 

vantaggi? più che di vantaggi io parlerei di una pefetta messa a punto del motore.Poi spesso questi paramentri sono vincolati in partenza, in quanto una cosa sono i motori che si utilizzano per le gare, un conto sono motori che vengono utilizzati quotidianamente, dove si deve garantire un affidabilità di base elevata. Ovvio che con un motore "tirato" tutte le parti vengono sottoposte a stress maggiore. In quale maniera, e come, da quale base vengano scelte certi paramentri quando si realizza un gruppo termico era proprio queloo che cercavo /cercavamo di capire con questo post. Cè da dire che cè sempre una lunga serie di prove (specialmente al banco) per determinare le caratteristiche della testata. Io cercavo di capire su che base si determinano le caratteristiche base su cui poi sviluppare una testata. Purtroppo non cè sta gran partecipazione. peccato.

 

michele

[Gigi1993]

è la parte più difficile di un'elaborazione per questo credo che molti se sanno a trovare una testa perfetta si tengono per loro certi segreti...tutto qua l'interesse c'è...comunque altra domanda michele tu che lavori usi fare per rendere al meglio rdc/squish?

[+ robert01973]

bel post, bravo miky77.

dico solo che la testa è complessa, non si puo fare solo su carta, ci vogliono prove, e controprove, ci sono molti parametri in gioco, e molti altri che non si conoscono, ma ci sono.

la testa comanda un sacco di cose

[+ Miky#87]

è la parte più difficile di un'elaborazione per questo credo che molti se sanno a trovare una testa perfetta si tengono per loro certi segreti...tutto qua l'interesse c'è..

 

infatti, pensavo comunque fosse sottointeso che non si chiedeva a nessuno di svelare i propri segreti, ne tantomeno di dare numeri, anche perchè sinceramente non è questo lo scopo. E comunque è tutto relativo, anche se venissero dati , servirebbero a ben poco da soli

 

bel post, bravo miky77.

dico solo che la testa è complessa, non si puo fare solo su carta, ci vogliono prove, e controprove, ci sono molti parametri in gioco, e molti altri che non si conoscono, ma ci sono.

la testa comanda un sacco di cose

 

ecco qua ti aspettavo roberto . Quoto in pieno il discorso fatto da te, è un lavoro particolarmente complesso, che secondo me, per essere affinato richiede anche un banco prova, con cui verificare con precisione. Come per tutto non si può partire dall arrivo, si deve fare un passettino alla volta. Sarebbe bello che qualcuno presentasse l argomento, con le definizioni principali e alcune considerazioni su cui magari discutere . Questo perchè l argomento è articolarmente delicato e MERITA di essere approfondito. Troppe volte lo vedo trascurato, come se la testa fosse un oggettino qualunque.

 

michele

[+ lepre]

mi segno il post....molto interessante....

[+ moshvic]

Butto il sasso per primo..

Dimentichiamo per un attimo rc,squish,msv,e tutta quella roba li.

Qual'è il lavoro che una testa deve(dovrebbe) fare?