L’aspirazione in un motore è tutto ciò che sta a monte della valvola di aspirazione più la parte di camera di combustione attorno ad essa.
Dall’aria libera alla cassa filtro, il filtro, il condotto di carburazione (carburatore-iniettore), condotto in testata valvola e venturi sotto la valvola.
Tutte queste parti hanno influenza nella resa del motore. Vediamo come.
Quando si apre la valvola di aspirazione, la colonna d’aria presente nei condotti si mette in movimento attratta dalla depressione generata dalla discesa del pistone.
Quando la valvola si chiude, la colonna d’aria, che è pur sempre una massa, si arresta bruscamente e si comprime a ridosso della stessa.
Dopodiché, l’onda di pressione che si è formata ripercorre il condotto in senso inverso lasciando dietro di se un’onda di depressione, che lascerà al termine del condotto una zona di vuoto da riempire prontamente con un’altra onda di pressione.
Si tratta di quel fenomeno conosciuto in idraulica col nome di “colpo d’ariete” e che nelle condutture dell’acqua si cerca di evitare, ma nel motore si cerca di sfruttare al massimo.
Infatti, si cerca di avere l’onda di pressione positiva sulla valvola nel momento che questa si apre, in modo da agevolare il riempimento.
Ci sono due misure che influiscono sulla resa del motore che riguardano i condotti di aspirazione: la lunghezza e il diametro.
Il diametro è condizionato dalla cilindrata ma deve sottostare al diametro della valvola che alimenta (o alla superficie totale delle valvole nei motori a più valvole per cilindro) che è normalmente la maggior restrizione presente in un motore. E la lunghezza che è dipendente dal numero di giri (generalmente tra la coppia massima la massima potenza) che il motore deve raggiungere.
Per un calcolo rapido di questo tratto di condotti di aspirazione (dalla cassa filtro, ove prevista, alla valvola di aspirazione) possiamo usare una formula empirica studiata dalla Chrysler negli anni 60’:
246.380(numero fisso)/Giri-minuto = Lunghezza in Cm (+0-5 Cm)
Nel caso volessimo il miglior riempimento a 8000 giri, il calcolo sarà:
246.380/8000=30,79 (+0-5 Cm)
Tra la valvola e lo sbocco nel cassoncino del filtro o all’aria libera (che meraviglia i tromboncini a vista).
Se pure con una tolleranza piuttosto amplia possiamo dedurre che più si alzano i giri, più il condotto diventa corto, ed è anche ovvio se ci pensiamo, la frequenza di apertura delle valvole si accorcia ma le onde di risonanza viaggiano sempre alla stessa velocità (che possiamo considerare quella del suono, circa 330 M/Sec.).
Il volume del cassoncino contenente il filtro, deve essere almeno cinque volte il volume della cilindrata, in quanto deve raccogliere le varie risonanze e avere sempre una riserva di aria a disposizione per il motore.
Anche il condotto che prende aria libera e la porta nel cassoncino subisce gli effetti delle risonanze, quindi un corretto bilanciamento della lunghezza e del diametro di quest’ultimo agevoleranno la respirazione del motore.
Questa volta lo esprimo con una tabella, dove nella prima colonna troviamo il regime di coppia massima e nella terza la lunghezza in centimetri del condotto.
| 5000 | Cm | 106 |
| 6000 | Cm | 85 |
| 7000 | Cm | 72 |
| 8000 | Cm | 65 |
| 9000 | Cm | 60 |
| 10000 | Cm | 55 |
| 11000 | Cm | 52 |
| 12000 | Cm | 48 |
In una seconda tabella inseriamo invece i diametri corrispondenti alla cilindrata da servire, dove nella prima colonna troviamo la cilindrata del motore e nella seconda il diametro in centimetri.
| 500 | 3,5 |
| 600 | 3,8 |
| 700 | 4 |
| 800 | 4,2 |
| 900 | 4,4 |
| 1000 | 4,6 |
Per cilindrate maggiori andranno sommate le aree di più condotti e dedotto il diametro del condotto singolo.
Dando uno sguardo alla tabella, si noterà infatti che il diametro ottimale per il 500 Cc, non è la metà del diametro ottimale per il 1000 Cc, bensì è la metà l’area.
I calcoli qui espressi e le tabelle utilizzate sono da ritenersi come dati indicativi, da sperimentare di volta in volta. Qui si intende dare solo un’indicazione di massima per capire in che direzione muoversi e perché.
Lo Zingaro.
Officina dello Zingaro 
Ho capito
😨
"Mi piace"Piace a 1 persona
🙂 Apprezzo la tua curiosità.
Davvero hai capito?
Perché mi sono espresso bene o perché hai capito che non è il tuo argomento?
😀
"Mi piace""Mi piace"
Ho letto la story nell’home e hai la mia piena stima,condividere il proprio sapere è lodevole. Hai un nuovo fan!
"Mi piace"Piace a 1 persona
🙂 Grazie!
"Mi piace""Mi piace"
Ottima spiegazione. Un’altra informazione, quanto dovrebbe misurare il volume del plenum del collettore d’aspirazione?
C’è una formula che relaziona la cilindrata con i giri a cui si voglia avere la potenza o coppia massima?
"Mi piace""Mi piace"
Salve Antonio, il collettore di aspirazione ha un volume variabile basato sulle prestazioni ricercate per quel motore. Non esiste quindi un volume ottimizzato in senso generale. Se hai la curiosità di conoscerlo è sufficente prendere in considerazione il diametro medio (il collettore presenta infatti restrizioni e allargamenti lungo il suo tratto) e moltiplicare per la lunghezza.
I giri del motore dipendono dalla corsa del pistone, non propriamente dalla cilindrata.
La potenza deriva sostanzialmente da quanta pressione viene distribuita sui pistoni al netto delle perdite organiche (attriti, resistenze, trascinamento di altri componenti come pompe olio/acqua, aternatore o altri accessori…).
Un motore molto frazionato a corsa corta potrà avere più giri di un motore a corsa lunga ma meno frazionato se pure di pari cilindrata e di potenza simile.
"Mi piace""Mi piace"
Nei motori odierni, ormai di vedono condotto lunghissimi, plenum con volumi piccolissimi e corpi farfallati con diametri miseri. Tutto questo è incentrato per avere la coppia max quanto prima, linearità nella guida a discapito della potenza max.
Se volessi costruire un collettore d’aspirazione un po’ più sportivo, dovrei accorciare i condotti, aumentare il volume del plenum e il diametro della farfalla, giusto? Ovviamente seguono anche altri interventi a livello meccanico, scarico camme e altro.
Questo volume del plenum di quanto lo dovrei aumentare? In giro leggo che deve essere pari la cilindrata, altri dicono il doppio e in altri articoli parlano anche di 5 6 volte la cilindrata.
C’è una regola che possa aiutare nel calcolo del volume?
"Mi piace""Mi piace"
Per costruire il cndotto di aspirazione bisogna sempre partire dalla valvola. questa è infatti la misura vincolata del motore. Più possiamo montare valvole grandi (o comunque la maggior superfice che possiamo utilizzare per le valvole) più sarà grande i diametro del condotto.
tenendo presente che il diametro del condotto subisce restringimenti in alcuni punti e allargamenti in altri -in base a quanto il flusso d’aria debba scorrere più o meno veloce- possiamo considerare area valvola per lunghezza condotto ed abbiamo il volume.
La lunghezza del condotto dipende però dal regime di giri a cui vogliamo le migliori prestazioni.
Altro discorso è la cassa filtro e gli eventuali condotti ch eportano ad essa. La cassa filtro deve essere almeno due volte la cilindrata, questo per avere una riserva d’aria in ogni momento (ma se è più grande non fa male). I condotti che portano l’aria alla cassa filtro devono solo essere di diametro adeguato, (un po’ di più dei collettori veri e prorpi) e più larghi se fanno curve o non sono lisci. Ma in questo caso l’importante è che siano abbondanti.
Come si può vedere non c’è una vera relazione tra i volumi e la potenza, i volumi sono il risultato dell’ottimizzazione degli altri componenti.
"Mi piace""Mi piace"