Ci sono anche OTTIMI libri (molto semplici, per gente normale come noi) scritti da Clarke... anche se il massimo lo diede con la rubrica che aveva su Superwheels ai bei tempi.
In pratica il rendimento volumentrico indica quanto del cilindro è riempito con la miscela aria-benzina rispetto al totale del volume. Chiarmante quando imbarca parecchia miscela riesce a generare più forza (coppia) ad ogni scoppio. Il rendimento volumentrico massimo si riesce mediamente ad ottenere per un ampio arco di giri. In pratica sono i giri in cui la coppia è massima. Ricordo che la potenza non è altro che la coppia per il numero di giri. Lasciamo stare, per comodità, i regimi alti per cui la coppia cala. Usualmente non ci si arriva mai perché l'accelerazione perde intensità. Parliamo quindi dei regimi in cui il rendimento volumetrico è peggiore a causa dei bassi giri. L'iniezione riesce a fare in modo che l'apporto di benzina non sia un grosso problema. Potremmo disquisire sulla capacità della turbolenza di polverizzare il carburante, ma possiamo considerarlo sempre uguale per semplicità. In pratica l'iniezione potrebbe dare sempre il carburante necessario per il rendimento volumetrico massimo, ma questo non può accadere perché bisogna mantenere il rapporto stechiometrico e l'aria non entra bene ai bassi regimi come ai medi.
Cosa succede in sostanza ?
Ai bassi regimi la fluidodinamica del propulsore non è ottimale (motivo per cui nei propulsori più complessi si hanno cornetti d'aspirazione a lunghezza variabile oppure valvole con tempistiche aggiustabili), quindi non riesce ad entrare la stessa quantità di aria ad ogni ciclo di quanto non si riesca a fare più in alto. La benzina è dosata di conseguenza.
Questo comporta che il cilindro non sia riempito ad ogni ciclo quanto sarebbe accaduto più in alto. Il rendimento volumetrico è minore. Questo significa “solo” che ogni ciclo è generate meno energia, ma ne è stata anche imbarcata meno. Il rendimento termodinamico dovrebbe essere più o meno lo stesso. Il rendimento termodinamico è quello che definisce il rapporto tra l’energia imbarcata (benzina) e l’energia espressa in uscita. E’ il vero rendimento. Ci sono dei fattori comunque che lascerebbero pensare come il regime di coppia massima sia anche quello dove il rendimento è migliore. Pensiamoci.
Ogni ciclo il pistone deve perdere energia per rallentare ed accelerare. In aggiunta ad ogni ciclo muove l’alternatore e le valvole. Questo significa che ogni ciclo perde un filo di energia, la quale potrebbe essere considerata anche spannometricamente costante. Se l’energia persa per ciclo è costante e noi aumentiamo l’energia per ciclo (massimo rendimento volumetrico), ne avremo che il rendimento termodinamico sia migliore.
Esempio.
Perdiamo 5 ogni ciclo.
Sottocoppia imbarchiamo 100 di energia, mentre in coppia raggiungiamo 140.
Supporniamo di perdere sempre e comunque il 50% per il calore emesso e non sfruttato.
Sottocoppia entra 100, perdiamo 50 in calore e 5 per i movimenti interni. Esce 45.
In coppia entra 140, perdiamo 70 in calore e 5 per i movimenti interni. Esce 55.
Il rendimento sottocoppia è il 45.0%. Il rendimento in coppia è quasi il 46.4%.
Siccome le perdite fisse rimangono fisse... con un riempimento migliore ogni ciclo (non globalmente) abbiamo effettivamente un rendimento maggiore.
Ci sono però altri fattori. Parliamo ora di un mezzo che procede a 120Km/h in quinta o sesta marcia. Salvo casi rari in cui qualcosa non funzioni come deve, ci siano peculiarità di progetto che rendano questa cosa non vera oppure normative che rompono le balle... il mezzo consuma meno in sesta anche se dovesse finire sotto coppia. Chiaramente parliamo di un mezzo comunque in un regime funzionale. Sotto coppia non vuole dire che il motore strattona oppure non riesce a girare lineare.
Perché questo accade ?
Molto semplice. E’ vero che ogni ciclo il rendimento è migliore in coppia, ma è anche vero che stiamo parlando di una velocità costante e quindi cambiare la marcia vuole dire cambiare il numero di cicli nell’unità di tempo.
Percorrere un chilomettro a 120Km/h in sesta oppure in quinta comporta una differenza di cicli con una diffenza tra loro proporzionale alla differenza tra i due rapporti. Esempio. In quinta saremo a 4000 giri ed in sesta a 3200 giri. Vuole dire che ogni minuto a questa velocità in sesta ci saremo risparmiati le perdite di 800 giri. Stesso discorso per le perdite nel cambio.
Quando consumiamo meno ?
Non esiste una regola esatta da applicare in ogni caso, ma generalmente sempre al minor numero di giri... sempre che si richieda la stessa potenza d’uscita al motore.
Esempio.
Lasciamo stare le differenti perdite del cambio e concentriamoci solo sul motore, pensando per comodità che la sua capacità di bruciare carburante sia buona a 4000 giri quanto lo è a 3200 giri. Non siamo ingegneri motoristici, quindi ci concediamo qualche approssimazione. Il rapporto tra i due è l’80%, quindi nel caso della sesta noi ci risparmieremo il 20% delle perdite. Se il maggiore rendimento volumetrico della quinta (maggiori giri) ci portasse anche ad un 5% in più di rendimento, saremmo comunque in perdita del 15%... rendimento che la sesta avrebbe in più della quinta.
Tutto vero ?
No. Semplicemente perché la fluidodinamica influenza anche la capacità del motore di bruciare, quindi la sesta a 3200 giri alla fine batte la quindi a 4000 giri solo di qualche punto percentuale. In rari casi, soprattutto se il motore è sportivo oppure progettato esplicitamente per girare molto alto, le due soluzioni possono equivalersi.
Nei motori a due tempi sportivi la fluidodinamica è talmente essenziale, che i rapporti potrebbero addirittura invertirsi.
Serve una dimostrazione ?
Bene. La Multistrada 1000DS, così come quasi tutti i bicilindrici, ha la sua coppia maggiore tra 4500 giri e 9000 giri. Usualmente la coppia massima in assoluto è collocata attorno a 7000 giri. Questo significa che a quel regime il rendimento volumentrico è massimo. Secondo il ragionamento che coppia maggiore significa maggiore rendimento termodinamico, questo dovrebbe essere il punto in cui si consuma meno.
Andata a 120Km/h in sesta a 3200 giri (faccio per dire) oppure in terza a 7000 giri (sempre per dire), poi vedrete quale soluzione ha i consumi migliori.
Detto questo... è possibile che la Multistrada 1000DS consumi di più quando tenuta bassa ?
E’ improbabile, ma possibile. Tenderei ad escluderlo, ma dipende tutto da come è stato accordato il motore. Casi particolari a parte... minore è il numero di giri e minore è il consumo generale di carburante a parità di potenza richiesta al propulsore.
Nota : Ci possono essere imprecisioni e qualche errore. Non sono un tecnico specializzato. Cerco di esporre quello che ho imparato, sperando di averlo compreso bene.
[Modificato da Dueruote_ 19/03/2015 17:05]
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