Buongiorno forum,
ho bisogno del contributo di un ingegnere meccanico vero (non come me) e bravo! Premetto che non sono ingegnere, ma adoro studiare i motori e sono fortemente appassionato di competizioni sportive.
Con l'aiuto di un meccanico stiamo elaborando un'auto d'epoca per le competizioni sportive. La vettura è preparata in gruppo 4.
Il problema che ho è quello di comprendere se le valvole di aspirazione e scarico che stiamo montando sono corrette o meno:
la vettura di serie monta valvole con i seguenti diametri: aspirazione 42mm. (peso 97,5 gr,), scarico 36mm. (81,5 gr.). L'alzata massima è rispettivamente pari a 10,5 e 9,45 mm. Le fasi utili 234 gradi e 227 gradi.
la modifica fatta, prevede invece le seguenti valvole: aspirazione 46mm (90,5 gr.), scarico 38mm. (73,5 gr.). Le alzate sono di 11,5 mm. per entrambe. La fase utile è di 300 gradi (sia asp. che sc.).
A pag.215 del libro "motori ad alta potenza specifica" edito dalla Giorgio Nada, esistono dei grafici che mostrano l'andamento dei coefficienti di efflusso in funzione dell'alzata adimensionale (rapporto fra alzata e diametro della valvola). Dal secondo grafico, in particolare, sembrerebbe che non sarebbe stato necessario variare il diametro dell'aspirazione, in quanto il coefficiente di efflusso era già situato ben al di sopra della curva.
La domanda è: la mia interpretazione è corretta? i grafici si applicano per qualunque tipo di motore? Sono degli std, oppure occorre effettuare qualche aggiustamento nel caso in esame?

Grazie infinite
beppe

Ciao! Quei grafici hanno validità generale e si possono quindi usare per la progettazione di un qualunque tipo di motore a combustione interna.

La stima del coefficiente di efflusso è importantissima per vedere quanta portata di fluido si riesce realmente a far passare attraverso un dato condotto (nel nostro caso le valvole) rispetto al caso ideale.

C=m_r/m_id

Conviene quindi mantenere un coefficiente d'efflusso il più possibile elevato. Il coefficiente di efflusso dipende essenzialmente dall'alzata h della valvola e quindi dall'angolo di manovella theta.

In condizioni di fasatura fissa il coefficiente di efflusso è correlabile sperimentalmente col rapporto adimensionale h/d_v, dove h è l'alzata e d_v il diametro minimo del fungo della valvola. Ecco quindi a cosa si riferiscono quei grafici ed ecco anche spiegato il perchè della loro validità generale.

Buon lavoro

Grazie di cuore Jacap...nice to meet you!!

...dunque provo a riassumere, per vedere se ho compreso correttamente:

la vecchia valvola di aspirazione aveva un diametro di 42mm e alzata 10,5, dunque area del condotto (pi.greco*r^2) pari a 1385 mmq e coefficiente di efflusso (ovvero alzata adimensionale? sono sinonimi in ipotesi di fasatura fissa?) pari ad h/d ovvero 10,5/42=0,250 giusto?
analogamente il vecchio scarico, con diametro 36 e alzata 9,45 aveva un'area pari a 1018 mmq e alzata adimensionale pari a 9,45/36=0,263

I nuovi parametri sarebbero: aspirazione 46mm x 11,55 di alzata, dunque 1662mmq l'area ma coefficiente di efflusso quasi identico a prima (11,55/46=0,251);
scarico: diametro 38mm x 11,55 di alzata, dunque 1134mmq l'area e coefficiente di efflusso notevolmente migliorato (11,55/38=0,304)

Ora, se il ragionamento è corretto, la cosa che mi lascia perplesso, guardando il secondo grafico (che riporta la curva di coefficiente d'efflusso in funzione di alzata adimensionale e sezione del condotto) è che, nel caso dell'aspirazione (stessa cosa dicasi per lo scarico), con un'alzata adimensionale di 0,251 e un'area di 1662mmq, ci si posiziona ben oltre il massimo della curva (ma la cosa è identica anche nel caso della valvola di serie)...allora la domanda è: era superfluo modificare la dimensione della valvola? Vi sarà un reale guadagno?
Dal grafico sembrerebbe che sia superfluo montare valvole con un diametro maggiore di 900 mmq...ma...sarà proprio così??

Grazie ancora!
Il giorno che riesco a metterla in moto, ti mando una ripresa!!

Piacere mio Beppe


No, il coefficiente d'efflusso C e il rapporto h/d_v sono due cose diverse sia che si lavori in condizioni di fasatura fissa che in condizioni di fasatura variabile. Per prima cosa bisogna stimare il rapporto h/d_v dopodiché si va sul grafico e si ricava il relativo valore del coefficiente d'efflusso C

Il coefficiente d'efflusso serve per quantificare la prestazione fluidodinamica di un efflusso attraverso una data sezione di un condotto, ovvero detto in termini più semplici, quanta portata di fluido riusciamo realmente a far passare attraverso quella data sezione rispetto al caso ideale (cioè fluido ideale e assenza di perdite per attrito)

Osservando il grafico che mette in relazione il coefficiente d'efflusso con l'alzata adimensionale h/d_v si nota che per valori di h/d_v>0,25 il valore di C tende ad assestarsi attorno a 0,45. Dunque effettivamente non ha più tanto senso incrementare il valore h/d_v oltre 0,25 dato che i benefici in termini di coefficiente d'efflusso diventano poco apprezzabili. Ad ogni modo credo che dei cambiamenti in positivo sul tuo motore li potrai comunque apprezzare dato che sei riuscito ad incrementare di un pò il coefficiente d'efflusso

Ragionando in termini puramente teorici possiamo dire che:

- un grosso limite all'incremento dell'alzata h è dato dalle forti accelerazioni necessarie a sollevare la valvola durante la fasatura di aspirazione: il sistema camma-punteria cioè rischia di essere messo seriamente in crisi poichè sarebbe sottoposto a picchi di forze inerziali paurose! --> Rischio sfarfallamento della valvola

- un limite all'aumento di sezione delle valvole è sostanzialmente di tipo geometrico poichè occorre preservare lo spazio per l'inserimento della candela.

Spero di esserti stato d'aiuto per chiarire i tuoi dubbi.

Ciao!