Due chiarimenti sull'airbox nei motori 4t

[SuperStar80]

Il lavoro sul cornetto per il 200 mi ha portato a leggere parecchio, è più forte di me, quando faccio qualcosa voglio avere il maggior numero di notizie possibili, e sapere, nei limiti del possibile, quello che succederà apportando una modifica piuttosto che un'altra.
Quando si parla di 4t il ritornello è sempre lo stesso: con QUELLE VALVOLE e soprattutto QUELLA FASATURA cosa pensi di ottenere?
Verissimo che il "core" del carattere di un motore sia dato proprio dalla fasatura e dalla larghezza (e lunghezza) dei condotti, basti pensare, paragone eretico, che un 177 Pinasco e un 177 Polini, stessa cilindrata, hanno due caratteri completamente diversi, frutto della diversa fasatura e della diversa capacità di travaso.
Però si può lavorare a monte, cercando di ottimizzare al massimo quel motore con quelle caratteristiche "fisse".
Bene, l'airbox è un elemento F-O-N-D-A-M-E-N-T-A-L-E nell'ottimizzazione di un motore 4t.
Già il fatto che le nostre Star, assolutamente originali, abbiano volumi di aria filtrata molto diversi per ciascun tipo di motorizzazione (2 o 4t) dovrebbe mettere la pulce nell'orecchio: avete presente il filtro aria del 2t? Non la scatola carburatore (che è già di per sé abbastanza piccola), ma il filtro/depuratore come volete chiamarlo: quanti cc di aria depurata contiene? Contrariamente, avete presente il volume dell'airobx del 4t, che tanto ci fa penare nel guadagno di cc preziosi di serbatoio?
Non è così "a caso", c'è un motivo ben preciso e che va oltre la semplice riduzione del rumore di aspirazione.
Il 4t necessita di un grande volume di aria ferma, fresca e pulita per funzionare al meglio. In passato si pensava a un volume d'aria pari a 7 volte la cilindrata, oggi nei motori più spinti si arriva a oltre 10 volte la cilindrata. 1000 cc=10 lt d'aria (a valle dell'elemento filtrante, ovviamente).
Perché diventa quindi importante avere un grande volume d'aria INERTE?
Per sfruttare l'effetto RAM.
In pratica quando il pistone dal punto morto inferiore (PMI) inizia a risalire verso il punto morto superiore (PMS), la miscela aria/benzina viene ancora aspirata, e il ritardo della chiusura della valvola di aspirazione consente appunto di ottimizzare questo fenomeno. Il ritardo di chiusura della valvola di aspirazione rispetto al PMI viene calcolato in base al regime in cui si vuole avere la coppia massima: più elevato sarà, più sarà necessario ritardare la chiusura della valvola.
Quando invece il regime di rotazione del motore è più basso, riferendoci ovviamente a un motore a geometria fissa come il nostro, che succede?
Che il ritardo di chiusura della valvola di aspirazione rispetto al PMI provoca l'inversione del flusso attraverso la valvola di aspirazione, cioè la miscela aspirata invertirebbe la sua strada.
Come si ovvia a questo inconveniente? Con una grande massa di aria (e quindi con maggior inerzia rispetto ad un volume ridotto), che nel momento di inversione del flusso attraverso la valvola di aspirazione agisce come un vero e proprio "pistone fluido" ottimizzando quindi il riempimento della camera di scoppio.
Da cosa nasce quindi l'esigenza di avere una presa d'aria che "entra" dentro alla cassa filtro? Dal motivo che un semplice buco provocherebbe maggiori turbolenze e perdite di carico, aumentando il rumore e riducendo la capacità di mandare in pressione il contenuto dell'airbox.
Quindi un condotto che entra dentro la cassa filtro favorisce l'effetto RAM, e ovviamente più lungo è più il flusso viene stabilizzato.
Ora non lo trovo, ma posso dire di aver letto che un buon diametro della presa d'aria è due volte il diametro della gola del Venturi.
Parliamo ora dei filtri a cono: sono una c@g@t@ pazzesca di fantozziana memoria sul motore a 4t.
O meglio, sono un'applicazione particolare atta solo a migliorare la dinamica dei fluidi agli alti regimi.
Abbiamo detto che ai mediobassi regimi l'effetto RAM ci aiuta a evitare che il ritardo di chiusura della valvola di aspirazione rispetto al PMI provochi l'inversione di flusso, ottimizzando il riempimento della camera di scoppio grazie all'INERZIA del volume d'aria spostato; quindi ricordiamo l'equazione maggior volume=maggior inerzia.
Una maggior inerzia quindi non significa solo "pistone fluido" che ottimizza il riempimento, ma anche maggior resistenza al flusso.
Agli alti regimi la velocità di flusso a monte del carburatore deve essere maggiore, con un'inerzia minima.
Ecco che il filtro a cono raggiunge questo scopo: a fronte di un volume praticamente inesistente si ottiene la depurazione dell'aria e si riduce notevolmente l'inerzia dello stesso, ottimizzando l'aspirazione ad elevati regimi di rotazione.
Nella pratica, meno tiro in basso e qualche noia in più a carburare bene il minimo e la progressione.
Infine due parole sui cornetti... in pratica, detto proprio all'acqua di rose, sono prolungamenti accordati (lunghezza, diametro e conicità calcolati) all'onda di pressione negativa esercitata dal pistone che scende dal PMS al PMI, a 3 0 4 picchi (armoniche direi) in modo tale da generare una riflessione dell'onda stessa dall'airbox sul cornetto stesso innescando un fenomeno che si può paragonare ad una vera e propria sovralimentazione.
Ma di questo ce ne freghiamo

http://staff.nt2.it/michele/parola_146_effetto_ram.aspx

http://www.goriaccessori.it/Il%20Filtro%20aria.pdf

http://it.wikipedia.org/wiki/Scatola_dell'aria

http://www.motoclub-tingavert.it/t236752s.html

Queste le referenze meno tecniche e più semplici

[SuperStar80]

Praticamente, l'insegnamento che ne viene fuori è quello di mantenere l'airbox originale in modo tale da conservare un volume di aria tale da ottimizzare il rendimento del motore a tutti i regimi: agli alti ci pensa il ritardo, ai mediobassi la massa d'aria.
Quindi il consiglio che possiamo estrapolare, dedicato a chi volesse montare un carburatore che presenta un cornetto di diametro maggiore ai 39 mm, è quello di lavorare sul manicotto e preservare quindi l'airbox originale, e se possibile di evitare il filtro a cono (soprattutto sulle piccole cilindrate), a meno che non sia una soluzione cercata per ottenere il massimo agli alti regimi (vedi Star Corsa).
A tal proposito ricordo che Dalpez tempo fa provò il filtro a cono Polini sul 151 di suo padre e non ne rimase per nulla soddisfatto.
E' bello leggere, studiare, condividere e dscutere vero ?

[Barney09]

tutto molto interessante.

Quando dici lavorare sul manicotto, intendi ridimensionare (ingrandendo) il manicotto filtro aria carburatore?

[SuperStar80]

Quando dici lavorare sul manicotto, intendi ridimensionare (ingrandendo) il manicotto filtro aria carburatore?

Esatto, raccordare (probabilmente basta scaldarlo con un phon) il manicotto che va dall'airbox al carburatore... sarebbe poi interessante provare ad appilcare un cornetto all'interno della cassa filtro  ma è un casino perché deve essere calcolato 
Ora, visto che purtroppo ho troppo tempo libero  (preferirei morire di lavoro) vado a completare l'opera airbox.

[Barney09]

Premetto che non sono un esperto.

A me sul discorso airbox è rimasto solo un dubbio.

La forza aspirante che attira l'aria dentro al cilindro, viene per l'appunto dal cilindro stesso, dove il pistone scendendo aspira aria e benzina.

Ora mi chiedo:
data una forza di aspirazione, a livello di carburatore = 10
questa forza, se deve arrivare fino alla scatola del filtro aria e poi su fino al sottosella, PERDE gran parte del potere di aspirazione per strada. Quindi la forza nel sottosella, magari sarà solo piu' 6 rispetto ai 10 iniziali.

Ad esempio, maggiore è la lunghezza del tubo dell'aspirapolvere minore è la forza di aspirazione, idem per il diametro...


Quindi mi chiedo, ok il discorso che quando il pistone è in risalita e la valvola è ancora aperta serve un "flusso d'aria" che contrasti ecc.. ecc...
Pero' mi pare che piu' si allunga e piu' si allarga il circuito dell'aria, piu' si ha difficoltà ad avere un alta pressione in ingresso. Il discorso del pistone d'aria mi sembra del tutto marginale.

Il punto cruciale resta riempire al meglio il cilindro nel tempo che si ha a disposizione. Sfruttare al massimo quindi la forza aspirante, è fondamentale.

[Barney09]

Detto questo occorrerebbe capire quanto effettivamente ha senso parlare di effetto ram sul nostro motore, e successivamente capire se questa valvola di aspirazione si chiude a tempo, o si chiude dopo...

altrimenti tutte ste menate del pistone d'aria sono inutili.

[Barney09]

In uno dei documenti da te postati:
"Un altro punto importante è la collocazione del bocchettone di entrata: questo deve essere posto in una zona dove l’aria sia fresca, a temperatura ambiente, o più fresca se possibile, che non si a in prossimità di ruote o altre parti dove potrebbe ricevere sporcizia, e soprattutto cercate di non metterla dietro al radiatore o alle alette di raffreddamento perché li l’aria è molto calda"

Sembrerebbe quindi la scelta del bocchettone sottosella la piu' azzecchata.

Verrebbe quindi da sconsigliare di togliere il tubo che va dal filtro al sottosella, anche per via delle interferenze che si possono creare nella zona del foro...

[SuperStar80]

Riguardo al pistone d'aria posso dirti che quello che ho scritto non è una mia opinione, ma una spiegazione del funzionamento del motore 4t.
L'effetto RAM c'è sempre e comunque in maniera più o meno evidente, e questo è il motivo perché viene preferito un airbox piuttosto voluminoso sulle 4t invece del filtro da caffettiera del 2t in ambito sportivo si cerca di esasperare questo fenomeno, in modo da giungere ad un vero e proprio sistema di sovralimentazione.
Riguardo al ritardo di chiusura della valvola di aspirazione non posso dire altro che rientra nel normale funzionamento di qualsiasi motore 4t, e questo ritardo appunto determina le caratteristiche di un motore in maniera importante.
Riguardo al bocchettone che va al sottosella il discorso è un'altro, cioè che è troppo piccolo il diametro.
Se la struttura avesse un calibro di 40 mm, ad esempio, sarebbe tutta un'altra cosa... invece viene preferito un calibro ridotto per aver meno pressione (anzi, una grande caduta di pressione) e contenere le emissioni.

[Barney09]

Noi partiamo dal principio che molte delle soluzioni adottate siano state fatte per ridurre le emissioni.
Probabilmente è così, pero' non possiamo usarla come scusante base a tutte le scelte ingegneristiche.

Dovremo avere qualche dato sperimentale in piu' che certifichi quello che stiamo dicendo, in modo da poter fare delle scelte un po' piu' scentifiche.

Idem per misurare correttamente gli incrementi prestazionali ottenuti con le modifiche.