Ancora sul carburatore

[zioSergio]

Leggendo un thread recente, in cui si parla dell'otturazione parziale del foro sotto la sella (presa d'aria del carburatore) mi è tornato a galla un interrogativo che mi sono posto svariate volte: di quanta aria ha bisogno il carburo?

Sicuramente varia in base al regime del motore, alla cilindrata, e a molti altri parametri, ma non ho idea dell'ordine di grandezza. Quanti litri al minuto, se si misura così?

Qualcuno mi può illuminare?

Grazie!

[zcase]

Io ho provato a fare un conteggio abbastanza "spannometrico" tanto per farmi un'idea.

Supponiamo una cilindrata di 125cc ad un regime di 6000g/min (+o- il regime massimo di un motore vespa originale).

Ad ogni giro il cilindro aspirerà e poi sparerà fuori dallo scarico 0.125 Litri, cosa non vera perchè in realtà il volume d'aria è inferiore, e non di poco, quindi teniamo conto che il volume d'aria aspirato sia inferiore di circa il 50% rispetto alla cilindrata del motore (valora ancora più spannometrico e forse pessimista).

Abbiamo quindi un volume di aria aspirata di ~0.063 Litri per ogni giro del motore.

A questo punto il calcolo è molto semplice:

0.063x6000=378 litri al minuto,

ovvero 378x60=22680 litri/ora,

oppure 378/60=6.3 litri/secondo.

Mi pare un volume d'aria considerevole! sono 22,6mc di aria in un'ora! E' interessante pensare a quanta schifezza può aspirare un motore elaborato (ad esempio un 210 a 7000giri) se viene montato senza filtro dell'aria....

[zioSergio]

Grazie zcase, il procedimento mi sembra logico... ma perch├â┬¿ mi dici che il volume di aria aspirata ├â┬¿ molto inferiore alla cilindrata? quando sono al PMI devo pure avere la camera tutta disponibile, e lì il risucchio dovrebbe portare dentro tutta l'aria necessaria, no?

[GustaV]

Un litro d'aria pesa circa 1,3 grammi. Il rapporto stechiometrico dei motori a scoppio a benzina è circa 1 kg di benzina per 14,7 di aria. I motori 4 tempi girano un po' più magri, i 2 tempi girano un po' più grassi. Diciamo, approssimando, che il rapporto, a regime favorevole, sia di 1 a 13 per il motore Vespa.

In pratica, per ogni litro d'aria si consumano 0,1 grammi di benzina.

Assumendo i 22680 litri/ora calcolati da zcase, si dovrebbero consumare circa 2,27 kg di benzina per ogni ora, che corrispondono a circa 2,4 litri.

Considerando i 6000 giri presi come riferimento da zcase, la Vespa 125 dovrebbe fare circa gli 80 km/h reali o poco meno, quindi 2,4 litri per 80 km sono circa 33 km al litro.

O comunque, per ogni giro del motore 0,0063 grammi di benzina, cioè 37,8 grammi al minuto, 2,268 kg l'ora.

In realtà a velocità massima una Vespa PX 125 farà i 20 km/l o poco più.

Con le dovute approssimazioni direi che i litri di aria per ogni ora dovrebbero superare i 30.000 se il motore in un'ora è in grado di bruciare quasi 4 litri di benzina (e ce la fa).

[zcase]

Bel ragionamento gustav! L'inghippo sta tutto sulla riduzione del 50% che ho stimato per il riempimento del cilindro, l'avevo detto che era pessimistico, probabilmente nella realtà il coefficiente di riempimento sarà di 0.7, 0.8, e quindi avrei dovuto ridurre solo del 20/30%.

Se riduciamo il volume teorico del 25%, risulta che il volume d'aria aspirato è di 34020 litri/ora, e i conti tornano già meglio.

Purtroppo dati sull'effettivo riempimento di un cilindro vespa non ne ho... sarebbe interessante.

Zio sergio, il volume è inferiore a quello teorico per svariati motivi, che vanno dall'inerzia dell'aria che non ha tutto il tempo che vuole per entrare nel cilindro, al fatto che dovresti misurare il volume del cilindro dal momento in cui il pistone chiude i travasi (e qui sarebbe interessante vedere come nei 2 tempi se si misura il volume teorico come ho appena detto, e poi si verifica la reale quantità d'aria entrata nel cilindro, in certi casi il coefficiente di riempimento è superiore a 1).

Il riempimento perfetto lo si può avere solo su motori 4 tempi (le valvole e il ciclo termico permettono di sfruttare tutta corsa del pistone per il riempimento) facendolo girare pianissimo in maniera da riuscir a fare entrare tutta l'aria con calma.

Sui motori normali infatti il coefficiente di riempimento cala all'aumentare dei giri (sempre in linea teorica) e per questo si utilizza il turbo che permette di miglioralo notevolmente, perchè "spinge" dentro al cilindro una quantità d'aria superiore a quella che ci dovrebbe stare.

[rocksteady]

Morale infila una bella ventola collegata alla batteria sotto la sella ed ottieni una sovralimentazione volumetrica scollegata dall' alabero motore ;-)

[zcase]

Fosse così semplice....

[GustaV]

Bel ragionamento gustav! L'inghippo sta tutto sulla riduzione del 50% che ho stimato per il riempimento del cilindro, l'avevo detto che era pessimistico, probabilmente nella realtà il coefficiente di riempimento sarà di 0.7, 0.8, e quindi avrei dovuto ridurre solo del 20/30%.

Se riduciamo il volume teorico del 25%, risulta che il volume d'aria aspirato è di 34020 litri/ora, e i conti tornano già meglio.

Purtroppo dati sull'effettivo riempimento di un cilindro Vespa non ne ho... sarebbe interessante.

Sai zcase, che riflettendoci meglio ho pensato una cosa:

il motore Vespa ha una carburazione ben lontana dalla perfezione. Propio per questo probabilmente la benzina realmente vaporizzata sarà vicina al rapporto stechiometico, ma ci sarà un sacco di benzina nebulizzata in goccioline, che brucia male o esce direttamente incombusta dallo scarico (classico poi nei 2T).

Questo mi fa pensare che in realtà per ogni litro d'aria non c'è uno 0,1 grammi di benzina, ma molto di più.

Probabilmente il coefficiente di riempimento non è, come pensiamo, superiore al 50%, ma probabilmente molto inferiore, forse anche solo del 10% o meno e di litri di aria ne vengono aspirati molti di meno di quelli che ipotizziamo.

Altrimenti non mi spiego come possano motori da competizione di 125 cm3 sviluppare quelle potenze, ok che vanno oltre i 20.000 giri, ma parliamo sempre di oltre 50 cavalli.

E poi allora cosa servirebbe la geometria dei travasi, l'adozione dell'iniezione se io e te discutiamo di una Vespa che funziona a rapporto stechiometrico aria/benzina ed ha il cilindro che si riempie al 75%? Sarebbe già il veicolo perfetto.

No, la verità è ben diversa: secondo me il coefficiente di riempimento è drasticamente basso e probabilmente il rapporto aria/benzina è ben più basso di 14.

Chissà se c'è qualche esperto che ci legge in grado di fornirci informazioni corrette? Mi è venuta una forte curiosità .

[zioSergio]

Insomma: zcase parte dall'inizio del ciclo e calcola l'aria aspirata sommando tutte le aspirazioni, una ogni giro, in un'ora; gustav invece, basandosi su un rapporto medio aria-benzina, desume il consumo di aria a partire dal consumo di benzina in un'ora.

Il giro d'aria, arrivandoci per una via o per l'altra, ha lo stesso ordine di grandezza (parliamo di decine di metri cubi/ora) - e gi├â questo risponde alla mia curiosit├â iniziale. Ma allora appoggiando una mano sulla presa d'aria, a motore acceso, e giocando sul gas, dovremmo poter sentire l'aspirazione in modo evidente (un po' come fantasticava il quaja...) ├â┬¿ così? ora scendo per strada e provo.