Motori ad aspirazione naturale e sovralimentati contro quelli ad aspirazione naturale

Due modi per scuoiare un gatto: i motori sovralimentati possono produrre potenza, e quindi anche i motori normalmente aspirati. Siete voi a decidere quale sia quello giusto.

Vedi tutte le 13 fotoDave YoungwriterJan 16, 2014

Quando decidiamo di costruire un nuovo motore per uno dei nostri Mopar, vogliamo quasi sempre costruire un motore più potente e più duraturo di quello che sostituirà. E con l’abbondanza di parti aftermarket disponibili tra cui scegliere al giorno d’oggi, rendere più potente è più facile che mai. Sia che si utilizzi il gas della pompa o il carburante per le gare, normalmente aspirato o con una ventola di potenza, ci sono molti modi per costruire il vostro motore Mopar per ottenere una potenza incredibile. Una domanda che ci viene spesso posta è se un motore sovralimentato è più resistente o se produce più potenza di un motore normalmente aspirato. La risposta a questa domanda non è tanto quale motore sia migliore, dato che motori durevoli e potenti possono essere costruiti con o senza compressore, quanto piuttosto quale sia la tecnica migliore per voi. Questo mese descriveremo le differenze dei motori con livelli di potenza simili, sia normalmente aspirati che sovralimentati, e potrete decidere quale sia più adatto al vostro Mopar.

Sappiamo tutti che nelle classi Top Fuel e Funny Car racing, i supercar dominano la giornata. Questa potenza, tuttavia, ha un prezzo, dato che questi motori durano solo un quarto di miglio (in realtà 1.000 piedi) prima di dover essere ricostruiti. Il fatto è che i Mopar che guidiamo e gareggiamo non hanno bisogno di quasi la stessa potenza di un’auto Top Fuel, e costruire un motore di moderata potenza per la nostra auto da strada o da corsa può essere realizzato in diversi modi. Per fare un confronto, descriveremo cosa serve per costruire un motore stradale Mopar con circa 600 cavalli, sia aspirato che sovralimentato, e i vantaggi e gli svantaggi di ogni metodo.

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Nozioni di base e terminologia

Sia i motori normalmente aspirati che quelli sovralimentati si affidano a qualcosa chiamato pressione del collettore (pressione all’interno del collettore di aspirazione) per far entrare aria e carburante nei cilindri del motore. La pressione del collettore è misurata in pollici di mercurio (inHg), che è anche lo standard con cui viene misurata la pressione atmosferica. In un motore normalmente aspirato, la pressione del collettore è limitata alla pressione dell’atmosfera che viene misurata con un barometro (pressione barometrica), mentre un motore sovralimentato può aumentare la pressione del collettore comprimendo l’aria che entra nel collettore. Le condizioni atmosferiche e l’altitudine influenzano la pressione barometrica, ma come standard universalmente riconosciuto i calcoli delle prestazioni si basano su una pressione barometrica di 29,92 pollici di Mercurio a livello del mare.

Per convertire i pollici di mercurio in libbre per pollice quadrato (psi), i pollici di mercurio sono moltiplicati per il fattore .49109778. Quindi una lettura standard della pressione atmosferica barometrica di 29,92 è pari a circa 14,69 psi, che è ciò che aiuta i motori (e le persone) a respirare. Per semplificare le cose, questa pressione atmosferica è generalmente pensata come zero psi, e indicata come tale sulla maggior parte dei manometri per autoveicoli. Qualsiasi pressione al di sopra di questo standard sarà letta come una pressione positiva e qualsiasi cosa al di sotto sarà letta come un vuoto (pressione negativa) sulla maggior parte dei manometri.

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La pressione del collettore di un motore normalmente aspirato (non sovralimentato) è limitata alla pressione barometrica nell’atmosfera. Quindi, a valvola a farfalla aperta, la pressione nel collettore di aspirazione che forza l’aria nei cilindri è la stessa della pressione dell’aria nell’ambiente, né più né meno. A meno di una regolazione dell’acceleratore a farfalla aperta, la pressione nel collettore di aspirazione del motore diminuisce. Questa caduta di pressione è definita come vuoto del collettore, ed è causata dai pistoni che cercano di aspirare più aria nel motore di quanto l’apertura della valvola a farfalla permetta. Quindi, se una certa regolazione dell’acceleratore parziale causa una pressione del collettore di 19,92 pollici di mercurio, e la pressione barometrica è di 29,92 pollici di mercurio, si dice che il motore faccia 10 pollici di vuoto. Questa teoria del vuoto si applica sia ai motori normalmente aspirati che a quelli sovralimentati.

La differenza in un motore sovralimentato è che il compressore (non importa quale sia lo stile), comprime l’aria e forza quell’aria nel collettore di aspirazione, permettendo pressioni del collettore superiori alla pressione atmosferica. Nelle applicazioni automobilistiche, questa aria addizionale pressurizzata viene chiamata spinta, e la pressione è espressa in libbre per pollice quadrato (psi) invece che in pollici di mercurio. Convertire questi cinque pollici in più di mercurio in boost (psi) equivale a 2,45 psi di aria compressa o boost.

Vantaggi del compressore

Ci sono alcuni evidenti vantaggi nell’utilizzo di un compressore sul vostro motore, e il più grande vantaggio è sicuramente il potenziale di potenza. Le prestazioni di un motore sono direttamente correlate alla quantità di aria e carburante che il motore porta nei suoi cilindri, quindi la capacità di forzare l’aria pressurizzata nel motore aumenta drasticamente la quantità di potenza di cui il motore è capace, e più grande è il compressore, maggiore è la potenza. Anche un piccolo compressore può portare il motore stradale a gas a pompa media a 600 cavalli abbastanza facilmente, e più spinta equivale a più potenza. Un altro vantaggio dell’aggiunta di un compressore è che il motore e i componenti della trasmissione hanno solo bisogno di alcuni semplici aggiornamenti, ma non di modifiche selvagge.

Poiché il compressore sta forzando l’aria nel motore, i profili aggressivi delle camme, il porting della testa del cilindro o gli alti rapporti di compressione non sono necessari per ottenere grandi livelli di potenza. Infatti, i motori sovralimentati rispondono agli alberi a camme con angoli di separazione dei lobi più ampi, che favoriscono un minimo dolce e una grande coppia ai medi regimi. E poiché il motore sovralimentato è in grado di erogare una potenza impressionante ai bassi e ai medi regimi, un convertitore di stallo ad alto numero di giri o un rapporto di trasmissione basso non sono di solito necessari per un’accelerazione rapida. Infatti, abbiamo installato dei sovralimentatori su motori di serie e con livelli moderati (4-6 psi) di componenti di trasmissione di fabbrica possono sopravvivere benissimo. E poiché il compressore non sollecita i componenti del motore durante il funzionamento a basso numero di giri a livelli di boost nulli o bassi, i motori sovralimentati tendono a rimanere affidabili e durevoli per lunghi periodi se mantenuti correttamente.

Svantaggi del compressore

Mentre i vantaggi della sovralimentazione possono essere grandi, questi vantaggi hanno un costo in termini di spesa e di complessità. Aggiungere un compressore a un’auto che non era originariamente dotata di un compressore di fabbrica (e nessun Mopar lo era), significa aggiungere un’apparecchiatura sotto il cofano che non solo occupa spazio, ma genera anche calore. Inoltre, poiché la maggior parte dei sovralimentatori automobilistici sono azionati dall’albero motore, sia da un sistema a cinghia che da un sistema di trasmissione a ingranaggi, i normali accessori del motore come l’alternatore, la pompa del servosterzo, la pompa dell’acqua, ecc. hanno quasi sempre bisogno di essere cambiati o modificati in termini di posizione e di percorso della cinghia. L’aria compressa genera anche calore, quindi i kit di sovralimentazione sono spesso dotati di un intercooler, che deve essere posizionato anche nel vano motore, di solito davanti al radiatore, per raffreddare la carica di aspirazione prima di convogliare l’aria nel motore. Anche il sistema di alimentazione dell’auto, compresa la pompa e gli iniettori (sui veicoli a iniezione di carburante), o il carburatore (sui veicoli a carburatore), deve essere all’altezza del compito, poiché ogni volta che viene fornita più aria, deve essere fornito anche più carburante per garantire la corretta miscela di combustione. Anche la messa a punto della fasatura dell’accensione è un’altra considerazione, in quanto le pressioni aggiuntive dei cilindri che si verificano con la sovralimentazione richiedono una riduzione dell’anticipo totale per evitare la detonazione.

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Naturalmente, con l’aumento della pressione di sovralimentazione, diventano necessarie ulteriori modifiche come pistoni forgiati, bielle forgiate e un albero motore forgiato per garantire la durata del motore. In casi estremi, un motore sovralimentato può aver bisogno di essere “O-ringato”, il che comporta l’installazione di un filo di acciaio inossidabile sul ponte o sulla superficie della testa intorno alla camera di combustione, che viene utilizzato con una guarnizione della testa in rame per garantire la tenuta della camera di combustione in applicazioni altamente potenziate. E mentre i motori sovralimentati in genere non hanno bisogno di un aggressivo convertitore di giri al minuto o rapporto di trasmissione, ad un certo punto il convertitore, la trasmissione, i giunti a U, gli ingranaggi e gli assi dovranno essere aggiornati per gestire la coppia aggiuntiva che il motore sta producendo.

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Vantaggi normalmente aspirati

La semplicità è probabilmente il più grande vantaggio di un motore ad alte prestazioni normalmente aspirato (non sovralimentato) in quanto non c’è un compressore, un condotto, un intercooler o un sistema di azionamento che si inserisca nel vano motore. La produzione di potenza nella gamma 600 senza induzione forzata può essere difficile, tuttavia, e spesso richiede alcune modifiche abbastanza importanti al motore sia internamente, come un kit per la corsa e/o componenti interni forgiati, sia esternamente, come le testate, le testate e l’induzione aftermarket. Per ottenere livelli di potenza elevati senza sovralimentazione o altri sistemi di aggiunta di potenza come il turbo o il nitroso, è necessario un albero a camme aggressivo e il motore deve essere spinto ad un regime di giri più alto, il che sacrifica la coppia ai bassi e ai medi regimi.

Il costo inferiore è un altro distinto vantaggio della costruzione di un motore normalmente aspirato, in quanto i sovralimentatori e le apparecchiature associate, come i kit di azionamento, gli intercooler, i condotti e le trasmissioni accessorie, possono essere costosi. Scegliendo di non aggiungere un compressore ad un motore, il denaro risparmiato può essere applicato al motore stesso come elementi come teste cilindri ad alta portata, testate, pistoni ad alta compressione, una camma a rulli e sollevatori, e altri elementi necessari per ottenere grande potenza senza il beneficio dell’induzione forzata. Il raggiungimento di elevati livelli di potenza senza sovralimentatore richiede generalmente una camma con una separazione dei lobi più stretta, una maggiore durata e un sollevamento più elevato per consentire al motore di aumentare il numero di giri e di ingerire più aria e carburante, per cui possono essere necessarie anche modifiche al sistema dell’olio.

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Svantaggi normalmente aspirati

Normalmente i motori ad aspirazione sono limitati alla pressione atmosferica quando si tratta di pressione del collettore, quindi la potenza deve essere ottimizzata in altri modi. La spesa extra deve essere spesa per il passaggio della testa del cilindro, e i profili delle camme più aggressivi richiedono molle pesanti che causano un’usura più rapida delle guide e delle sedi, così come una più frequente sostituzione delle molle. I livelli di compressione devono essere più elevati anche in un motore normalmente aspirato, il che causa un’usura più aggressiva degli anelli e dei cuscinetti a stelo. La maggiore compressione richiesta in un motore normalmente aspirato porta anche a pressioni più elevate dei cilindri in qualsiasi momento in cui il motore è in funzione, non solo quando è sotto spinta come un motore sovralimentato, che richiede una manutenzione o un rinfresco più frequente del motore in confronto.

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Un secondo svantaggio di un potente motore normalmente aspirato è il requisito di parti come un convertitore di stallo sciolto o un differenziale ad alto rapporto di trasmissione per ottimizzare le prestazioni del veicolo. Dal momento che i motori normalmente aspirati fanno generalmente il loro picco di coppia e potenza ad un livello di giri più alto, e in una banda di giri più stretta rispetto ad un motore sovralimentato, l’ingranaggio della vettura e la velocità di stallo del convertitore diventano molto più importanti. Spesso il rapporto di trasmissione più alto richiesto porta ad un elevato numero di giri del motore quando si viaggia in autostrada, causando un’usura del motore più aggressiva. Naturalmente un overdrive di qualche tipo può alleviare questo problema, ma poi la spesa della trasmissione overdrive deve essere aggiunta al costo della costruzione.

Conclusione

Lo scopo di questo articolo non è quello di trarre una conclusione sul fatto che la sovralimentazione sia migliore o peggiore della costruzione di un potente motore normalmente aspirato, ma piuttosto di darvi le informazioni in modo da poter decidere quale sia giusto per il vostro Mopar. Per alcuni di noi, avere un’auto veloce che sembra abbastanza stock è un aspetto auspicabile della costruzione di un veicolo, quindi un motore normalmente aspirato può adattarsi meglio alle nostre esigenze. Per altri, il lamento di un compressore e l’aspetto intimidatorio di un soffiatore che si attacca al cofano può essere proprio quello che cerchiamo, e l’ampia banda di potenza di un motore potenziato può certamente valere la spesa. E se siete ancora indecisi, vi suggeriamo di costruirne uno di ciascuno!

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