Lavorare con il vento di petrolio

Il test al banco prova la qualità della progettazione delle vaschette dell’olio per la produzione di energia

Vedi tutte le 15 fotoJeff HuneycuttwriterFeb 22, 2006

A volte, può sembrare che molti produttori di pezzi di ricambio stiano spingendo sui corridori perché la “prossima grande cosa” non è altro che fumo e specchi. E’ una pubblicità mascherata da qualcosa di sacrosanto utile.

Le coppe dell’olio a coppa umida progettate specificamente per le corse su pista ovale non sono esattamente una novità, ma sotto l’albero motore ci sono molte cose che Aracer deve capire per poter prendere una decisione consapevole. Travi a vento, raschiatori, cancelli, calci, eccetera… tutte queste opzioni fanno davvero qualcosa?

Per scoprire esattamente quanto vale una buona coppa dell’olio in termini di potenza, Circle Track ha collaborato con il NASCAR Technical Institute (NTI) di Mooresville, North Carolina, per fare un po’ di test al banco prova. In realtà, abbiamo finito per fare un sacco di test al banco prova, con quasi 70 tiri. Abbiamo passato più di due giorni a scambiare le coppe dell’olio, installare e rimuovere i vassoi di avvolgimento, cambiare i livelli dell’olio, e fare praticamente qualsiasi altra cosa ci venisse in mente con il sistema di lubrificazione per vedere se potevamo trovare un po’ più di potenza. Invece di limitarci a declamare un sacco di teorie progettuali, volevamo che le nostre scoperte fossero supportate da buoni e solidi dinonumeri. In alcuni casi, le nostre scoperte sono state piuttosto interessanti.

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NTI è una scuola di formazione tecnica che combina una formazione generale in campo automobilistico con corsi studiati appositamente per gli studenti che sperano di entrare a far parte di squadre di corse. Oltre alla fabbricazione, alla formazione del personale dei box e ad altri corsi specifici per le corse, NTI offre anche un programma di costruzione di motori per i suoi studenti. Quando ci siamo rivolti all’amministratore Danny Breuer per lavorare su alcuni test al banco, era ansioso di fornire l’opportunità agli studenti.

Circle Track avrebbe fornito l’hardware, mentre NTI avrebbe fornito ildyno e l’operatore. Breuer chiedeva solo che gli studenti della scuola avessero il tempo di mettere mano al progetto il più possibile. Abbiamo accettato volentieri, dato che non eravamo esattamente impazienti di passare due giorni a scambiare le pentole dell’olio riempite di olio a 190 gradi (per qualche ragione, però, gli studenti sembravano divertirsi. Forse stiamo solo diventando vecchi).

Poiché i test sono stati effettuati per determinare come le diverse caratteristiche delle vaschette di alluminio aiutano a controllare il vento, abbiamo scelto di non utilizzare un motore da corsa di fascia alta per i nostri test. Volevamo invece stabilità e ripetibilità. Per questo, abbiamo optato per una cassa Chevy a blocco lungo. Il 350 V-8 a stock che la Chevy ci ha inviato è più o meno affidabile che mai. Con una compressione 8,5:1 e testine in ghisa standard a 23 gradi, è valutata a 290 CV a 5.100 giri/min e 326 libbre di coppia a 3.750 giri/min. Non esattamente ascreamer, ma dovrebbe essere in grado di ottenere gli stessi risultati per tutto il giorno. Abbiamo finito il blocco lungo con una presa a doppio piano di Weiand, un a650-cfm a quattro barili di Holley, un HEI autonomo ad alta tensione da Mallory, e un sistema di pompa dell’acqua e puleggia da CV Products.

Per testare le nostre teorie sul controllo dell’olio, ci siamo rivolti a Champ Pans, che produce alcune delle migliori coppe dell’olio a coppa umida sul mercato quando si arriva alle corse su pista ovale. Jerry Redetzke ha raccomandato due pentole per il nostro test: una doppia pentola per il kickout (CP100LT), dice che è la più popolare pentola dell’olio a coppa umida di Champ per tutto, dalle scorte in strada ai modelli modificati e tardivi sia su asfalto che su sterrato, e una singola pentola per il kickout (CP1001KO), dice che è “progettata per essere il migliore possibile, a parte il fatto di andare in un sistema a coppa secca”. Redetzke ha anche raccomandato una pompa ad alto volume d’olio di qualità per le pentole, che abbiamo deciso di utilizzare. Per mantenere tutto il più possibile in ordine, abbiamo usato la stessa pompa per ogni test e abbiamo cambiato il pickup a seconda della vaschetta che stavamo utilizzando (le vaschette Champ hanno usato lo stesso pickup mentre la vaschetta di riserva richiedeva un design diverso). La pulizia del pickup su tutte e tre le padelle era di 3/8 di pollice.

Capire il vento

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Per i nostri test, ci preoccupiamo solo di come il controllo dell’olio nel motore influisce sulla potenza dei cavalli. Anche se può essere manipolato per creare potenza, in questo caso non stiamo sperimentando la viscosità o la qualità dell’olio. Per la coerenza, dopo il rodaggio del motore, tutti i test sono stati eseguiti con l’olio sintetico Q Racing di QuakerState. A 15W-50, ci piace perché è un olio di alta qualità che fornirà una buona protezione contro l’abuso che subirà durante i test al banco prova, e la miscela sintetica rimane abbastanza stabile al variare del calore. Ciò contribuirà a rendere i nostri cicli di prova al banco morerellabili, anche se le temperature dell’olio non sono le stesse per ogni tiro.

La rigida definizione di vento è la perdita di potenza causata dall’attrito dell’olio nel motore che entra in contatto senza lubrificazione con le parti mobili all’interno del motore. Nella maggior parte dei casi si tratta di spruzzi d’olio contro i contrappesi della manovella mentre gira. Se c’è uno scarso controllo dell’olio all’interno di un motore da corsa, il vento può causare una perdita di potenza piuttosto significativa. In primo luogo, all’aumentare del numero di giri, la quantità di perdita di potenza per una data quantità di vento aumenta drasticamente. Come liquido, è lo stesso concetto dell’acqua in una piscina che fornisce una resistenza alla perdita di potenza se ci si immerge lentamente la mano dentro. La sensazione di resistenza diventa molto diversa se si fa un tuffo a pancia in giù nella stessa piscina. In secondo luogo, la vita all’interno di un motore da corsa su pista circolare è molto diversa da quella di qualsiasi motore da corsa su strada che percorre l’interstatale. Nelle corse, le curve ad alto g, i circuiti irregolari e le buone vibrazioni dei vecchi motori mettono molta più energia cinetica nell’olio raccolto sul fondo della pentola, il che rende il controllo dell’olio molto più difficile.

Disegni di vaschette per l’olio

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In termini di design delle padelle e della loro qualità quando si tratta di gareggiare, la padella standard è in fondo alla scala evolutiva. Stretta e raramente abbastanza profonda per un adeguato volume di olio, una pentola di riserva è tipicamente poco più di un secchio che contiene l’olio in fondo al blocco. Nell’interesse di mantenere bassi i costi, i produttori raramente si sforzano di controllare l’olio. Questo può andare bene per le auto da strada, ma è sterile per le corse. Per questo motivo le pentole di ricambio sono normalmente consentite, anche nelle classi strettamente Stock.

La caratteristica più evidente per la maggior parte delle padelle da corsa è il calcio d’inizio sul lato destro. Un kickout è un modo eccellente per fornire un maggiore volume all’interno della pentola, riducendo al minimo la profondità complessiva. Una padella profonda è aliabilità perché o è appesa troppo bassa nel telaio (che crea la possibilità di danneggiare la padella contro la superficie della pista), o richiede che il motore sia troppo alto (che alza il centro di gravità dell’auto). Molte padelle da corsa sono dotate di kickout su entrambi i lati, ma nei modelli che utilizzano un solo kickout, è sempre sul lato destro. Questo permette all’olio di rimanere nel kickout mentre l’auto rotola attraverso le curve, il che aiuta a tenerla lontana dalla manovella.

All’interno della padella, è fondamentale che ci sia un mezzo per mantenere l’olio intorno al pickup della pompa dell’olio. In una pentola di riserva, questo si ottiene normalmente con un carter profondo e stretto, ma una pentola da corsa – a causa dei calci – ha normalmente un fondo largo. Mentre l’auto rotola attraverso le curve, accelera e decelera, può essere facile per l’olio nella padella di scivolare via dal pickup. Se c’è anche solo un istante in cui la pompa dell’olio riceve aria invece di un rifornimento costante di olio, può arrivare fino a un motore da corsa. La soluzione è quella di utilizzare un sistema di portelloni a senso unico che permetta all’olio di fluire verso il pickup e non di allontanarsi. Questo sembra semplice, ma ci sono posizioni e dimensioni specifiche per i cancelli che sono incorporate in ogni buon design di vaschetta che assicura che l’olio sia sempre disponibile al pick-up senza accumularsi sotto la manovella.

I nuovi corridori spesso confondono i raschietti e i vassoi per il trasporto del vento, ma svolgono funzioni abbastanza diverse. Ad alti regimi, l’olio tende a “legare” o avvolgere un albero a gomito, causando grandi perdite di potenza. Un raschiatore è un pezzo di lamiera a forma precisa che normalmente si attacca alla rotaia del piatto e utilizza fessure strette che permettono ai contrappesi della manovella di girare senza contatto con il raschiatore. Il raschietto cattura l’olio dalla manovella e permette di drenare nel fondo della padella. Un sistema di ventilazione trainormalmente separa quasi completamente la manovella dalla coppa della padella. Itallows ciò che drena nella coppa per accedere alla coppa (o feritoie passanti o uno schermo), ma rende difficile che l’olio, una volta che è nella coppa, per spruzzare indietro sulla manovella.

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Il test

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Gli istruttori della NTI Luke Woroniecki e Rick Touchette hanno guidato le nostre dinosessioni. Dopo una sessione di rodaggio di 30 minuti per permettere ai sollevatori idraulici a piatto piatto di accoppiarsi con la camma, abbiamo fatto alcuni giri per stabilire l’impostazione della linea di base dell’ora. Il tempo è stato impostato a 38 gradi, il carburatore Holley è stato dotato di 70 getti, e tra il carburatore e l’aspirazione è stato utilizzato un distanziatore aperto da 1 pollice. Una volta stabiliti questi parametri, essi non sono stati scambiati per tutta la durata del test. Abbiamo anche stabilito che mantenendo la temperatura dell’acqua intorno ai 180 gradi F e la temperatura dell’olio intorno ai 195 gradi F, i tiri sarebbero stati il più possibile costanti. Questo ci ha fornito 267,8 cavalli di potenza di picco a 4.300 giri al minuto e 349,7 lb-ftof di coppia a 3.600 giri al minuto con la vaschetta di riserva e 5 quarti di olio. Il Valvecontrol si è sbiadito ben prima dei 5.000 giri al minuto, quindi tutti i tiri sono stati eseguiti tra i 2.500 e i 4.500 giri al minuto. La cellula dyno ha usato il gas da gara Nextel Cup-legale della Nextel Cup. Non è stata la scelta migliore per le nostre teste, che non hanno una camera di combustione super-efficiente (come le teste da gara) e permettono solo una compressione 8,5:1, ma abbiamo visto pochi motivi per cambiarla. C’è certamente più potenza da trovare in questo motore Chevy modificando la messa a punto, ma questa è la combinazione che ritenevamo ci avrebbe fornito la massima ripetibilità.

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Una delle difficoltà di questo test è che le teste di serie e le molle leggere che abbiamo usato hanno limitato significativamente il numero di giri. Il vento diventa un problema molto più pronunciato quanto più velocemente si fa girare il motore, e stavamo guardando a cambiamenti di potenza che erano abbastanza piccoli (come si può vedere dalle tabelle di accompagnamento). Tuttavia, nelle corse, una o due potenze in più possono fare la differenza nel mondo, e i miglioramenti della singola potenza che si vedono nelle tabelle a 3.000 giri/min. si tradurranno probabilmente in tre o quattro a 7.000 in un motore da corsa a pieno regime. Questo non è affatto un test esaustivo che risponde a tutte le domande quando si tratta di controllo dell’olio, ma rivela molto su ciò che accade all’interno di un motore.

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Il Mulo Dyno

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Il nostro motore di prova Chevrolet è stato assemblato pensando alla ripetibilità. Eravamo alla ricerca di cambiamenti nell’intervallo di 1-2 CV, e il mulo da tiro doveva essere in grado di fare tiro dopo tiro in modo coerente. Per questo motivo, siamo stati attenti ai componenti che abbiamo scelto e che rappresentano i pezzi che un pilota può utilizzare, ma che funzionano bene anche attraverso lo sforzo di tiro ripetuto.

Motore

Chevrolet ha fornito un blocco lungo 350 con teste in ghisa a 23 gradi (non-Vortec), a compressione 8,5:1, sollevatori idraulici a punta piatta e tappi principali a quattro bulloni per la stabilità. Le valvole erano 1,94 di aspirazione e 1,50 di scarico. Correttamente regolato per la potenza, il motore è valutato a 290 CV con 326 lb-ft di coppia.

Presa

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Dato che stavamo usando un pacchetto di motori a basso numero di giri, un buon intakemanifold a doppio piano era un must per abbinare correttamente la banda di potenza. La nuova aspirazione ActionPlus di Weiand si adatta perfettamente al progetto.

Carburatore

La stragrande maggioranza di tutti i piloti di auto di serie là fuori utilizza prodotti basati su Holley, quindi questo è quello che volevamo. Abbiamo optato per una quattro canne da 650 cm3 a quattro canne e abbiamo dovuto fare un solo aggiustamento del getto ai getti.

Cintura/tubolari/pompa ad acqua

Un mulo da ginnastica deve essere il più semplice possibile. Non saranno utilizzati, quindi non c’è bisogno di staffe per l’alternatore o la pompa di potenza-sterzo. CV Products produce un set di puleggie per i corridori che utilizza una cinghia a denti quadrati molto adattabile. Abbiamo utilizzato solo la puleggia della pompa dell’acqua e della manovella, e la cinghia dentata ha fatto sì che non avessimo bisogno di un regolatore. Questo è perfetto per i corridori che non vogliono correre un breve evento alternato.

Accensione

Un HEI Mallory è il massimo della semplicità e della facilità d’uso. L’HEIdesign è aggiornato con una bobina a caldo che fornisce un’abbondanza di potenza oltre gli 8.000 giri al minuto.

Accessori

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NTI non aveva mai fatto funzionare nulla sul suo banco, tranne i motori della Nextel Cup, quindi l’aggancio del nostro motore a carter umido ha fornito alcune sfide. Un altro problema che abbiamo incontrato all’ultimo minuto è stato che i coperchi delle valvole di serie non consentivano l’installazione di uno sfiatatoio da corsa o di una valvola di scarico. Bradley Auto Parts è un’officina specializzata nell’assistenza alle auto da corsa di serie a cui ci siamo rivolti per qualsiasi cosa, da un set di coperture per valvole, a una moltitudine di staffe, tappi e adattatori, fino a una guarnizione riutilizzabile per le coppe dell’olio per facilitare i nostri cambi di coppa multipli. Dato che l’azienda è specializzata nelle corse, tutto era in stock quando siamo arrivati a cercare all’ultimo minuto un nuovo set di cavi per le spine.

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