Regolamenti del collettore di aspirazione – Prelievi alle prese, parte I

Cosa fare quando le regole impediscono le modifiche al collettore di aspirazione

Vedi tutte e 6 le fotoJim McFarlandwriterEdelbrock Corp.photographerHolley PerformancephotographerJan 1, 2002

I corridori mantengono una costante vigilanza sull’interpretazione delle regole e sulle scappatoie. Come ha commentato una volta Junior Johnson, quando guardano il culo, si lavora sul fronte. E quando guardano la parte anteriore, si lavora sulla parte del culo. Gli allevatori di polli di tutto il mondo, fate attenzione.

Ma nell’interesse di ridurre o mantenere i costi delle corse, alcuni componenti del motore sono passati sotto la regola di nessuna modifica. I collettori di aspirazione rientrano spesso nella categoria delle specifiche, affidando al costruttore la responsabilità di ottimizzare le prestazioni del motore mediante la riprogettazione attraverso l’identificazione e la correzione dei difetti delle parti sostituite a magazzino.

Questa storia ritaglia alcuni dei problemi che consentono di ottimizzare le prestazioni del motore, limitandosi ai collettori di aspirazione specifici, esaminando alcune parti di accompagnamento che possono essere adattate al flusso d’aria regolato. Sembrerebbe che le regole si evolvano a tutti i livelli delle corse, comprese quelle promulgate dai singoli circuiti. Non è un obiettivo di questa storia tracciare delle linee guida su come tali decisioni vengono prese. Piuttosto, è sufficiente approfondire i modi in cui le prestazioni del motore possono essere potenziate partecipando alla selezione delle parti. Ma prima, alcune nozioni di base sui collettori di aspirazione sono state fornite nell’interesse di costruire una base informativa per ulteriori discussioni.

Componenti e caratteristiche di base del collettore di aspirazione

Dal momento che la stragrande maggioranza dei motori a circuito circolare di corrente utilizzano carburatori, ben confinare questo materiale ai collettori di aspirazione a carburazione o a flusso umido. Come tali, questi comprendono una rete di passaggi (pattini) che collegano le porte di ingresso ad uno spazio (plenum). Le guide di scorrimento possono essere collegate al plenum in modo tale da separare ogni altro cilindro in ordine di accensione o terminare in un plenum comune indipendentemente dall’ordine di accensione.

Nel caso del primo, spesso si usa più di un livello o piano, consentendo la separazione dei cilindri in modo che le cariche di aspirazione vengano fornite alternativamente da un piano all’altro. Tipicamente, questi sono etichettati in progettazione a due piani (comuni ai motori di tipo V), mentre i collettori con guide di scorrimento collegate ad un plenum comune sono designati a singolo piano.

Storicamente, l’intervallo di giri del motore in cui si raggiunge la massima efficienza volumetrica (produzione di coppia) caratterizza le differenze tra i collettori di aspirazione a due piani e quelli a singolo piano. Nonostante gli sforzi di alcuni produttori di ridurre i collettori a singolo piano per ottenere prestazioni simili a quelle dei collettori a due piani (e viceversa), i collettori a due piani rimangono la scelta per la coppia a basso e medio regime, mentre i collettori a singolo piano sono più efficienti a regimi più elevati. In generale, queste sono le differenze fondamentali tra i due tipi.

Tra le caratteristiche che influenzano la messa a punto del collettore di aspirazione, la sezione e la lunghezza del canale combinate con il volume del plenum possono essere unite dimensionalmente per migliorare la coppia e la risposta dell’acceleratore. Generalmente, la sezione del canale influisce sul punto di picco della coppia prodotta, mentre la lunghezza influenza la coppia prodotta al di sopra e al di sotto di questo punto. Il volume del plenum, dove c’è spazio sufficiente, può essere fatto in modo che si comporti come un collettore di testa, aumentando la coppia al di sotto del punto di picco della coppia al minuto. Tuttavia, nella maggior parte dei casi, i plenum sono configurati in modo da assistere nella transizione delle miscele aria/carburante dal carburatore al collettore.

Altre caratteristiche di un collettore di aspirazione sono importanti? Certamente. Una è il rapporto tra la base del carburatore e il pavimento del plenum. Visualizzare l’aria e il carburante che viene scaricato da sotto le gole dei carburatori. Due questioni sono immediatamente critiche: la dinamica di trasformare la miscela aria/carburante in canali del collettore di aspirazione (senza incontrare la separazione aria/carburante) e la vicinanza della base del carburatore e del piano del plenum. Attraverso l’uso dei distanziatori del carburatore, entrambi questi problemi possono essere affrontati con successo, se le regole ne consentono l’uso.

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I distanziatori offrono l’opportunità alle miscele aria/carburante di perdere una misura di energia cinetica, uscendo da un carburatore ed entrando nei corridori dei collettori. Se non si ritiene che questo problema sia critico, si consideri la possibilità che le miscele si muovano oltre i 200 piedi/secondo e cambino direzione da verticale a qualcosa che si avvicina all’orizzontale … su una distanza dal pavimento del carburatore da base a piano di meno di sei pollici. L’effetto è simile a quello di infilare un tubo dell’acqua in un secchio. L’aumento dell’altezza del carburatore aiuta ad alleviare il problema della qualità della miscela perturbata durante gli alti regimi, poiché le dimensioni del carburatore diminuiscono, o entrambe le cose.

Perché i collettori di stock e prestazioni differiscono

Non si tratta solo di potere. Oltre a fornire progetti destinati ad aumentare il flusso d’aria, migliorare l’erogazione della miscela cilindro-cilindro e della miscela aria/combustibile è importante per aumentare la durata delle parti del motore. Nei collettori di aspirazione in stock, non è raro scoprire differenze cilindro-cilindro aria/benzina fino a tre o quattro rapporti, dai cilindri più magri a quelli più ricchi, riconducibili a un design improprio del collettore. Solo per questo motivo, soprattutto quando i collettori di aspirazione a stock sono utilizzati per le corse, la disuguaglianza di miscela può portare a parti del motore danneggiate (pistoni, anelli e testate).

Se ai corridori fosse permesso di apportare molteplici modifiche che migliorassero la distribuzione dell’aria e/o della miscela da cilindro a cilindro, problemi di questo tipo potrebbero essere risolvibili. Tuttavia, poiché una migliore distribuzione è uno dei criteri di progettazione dei progettisti di collettori aftermarket e la modifica dei collettori di riserva può essere costosa, la durata del motore è spesso un vantaggio dell’uso di collettori di aspirazione specifici. Il fatto che producano una potenza aggiuntiva è un vantaggio.

Relativo alla dimensione del collettore alla dimensione del motore e al numero di giri

Nel precedente materiale Circle Track, la relazione tra queste variabili è stata discussa a lungo. A titolo di rapida revisione, a meno che non vengano apportate modifiche all’interno di un collettore di aspirazione, più grande è il motore o più alto è il numero di giri, più basso è il regime di rotazione del motore al quale si raggiunge il picco di efficienza del collettore ed ecco perché.

C’è una velocità del flusso d’aria (talvolta chiamata velocità media del flusso) osservata alla coppia di picco o in prossimità di essa, che dipende dallo spostamento del pistone, dal numero di giri e dalla sezione del percorso del flusso. Sebbene questa dimensione sia fissata in un collettore speculare, conoscere la sua influenza sulla produzione di coppia nel motore che si utilizza è utile. Tra i metodi che consentono di individuare la gamma di velocità del motore in cui una specifica area della sezione trasversale del canale dei collettori di aspirazione tende ad aumentare la coppia, il seguente dovrebbe essere familiare … se si è un lettore abituale di CT. E se non lo sei, dovresti esserlo. L’aritmetica va come segue:

Misurare e calcolare l’area di ogni entrata e uscita del canale di aspirazione (sulla flangia della testa del cilindro). Aggiungere i due valori e dividere per due, producendo un’area media della sezione trasversale del canale. Determinare ora il volume di un cilindro (spostamento diviso per il numero di cilindri). Armati di queste informazioni, usare la seguente equazione: Coppia di picco rpm = (88.200 x sezione trasversale media del canale)/volume di un cilindro. Se si assume e si inserisce qualche numero, i risultati appaiono così:

Coppia di picco giri/min = (88.200 x 2,9 pollici quadrati )/43,75ci = 5.946 giri/min

Dove 43,75ci è il volume del cilindro di un motore 350 V-8, 2,9 pollici quadrati è la sezione trasversale media di un collettore di aspirazione runner, e 88.200 è una costante utilizzata per le unità e relativi fattori di conversione.

Perché questo esercizio di valore? Ora conoscete il numero di giri al quale questo particolare collettore di aspirazione spec. è stato progettato per aumentare l’efficienza volumetrica (coppia) e il regime del motore intorno al quale si può iniziare ad ottimizzare altri componenti per supportare la gamma di prestazioni intrinseche dei collettori. Questo è particolarmente prezioso perché le parti compagne del collettore di aspirazione possono ora essere selezionate (o modificate) per contemplare dove il collettore non funziona al meglio e integrare le loro prestazioni di conseguenza.

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Ad esempio, se si ha a che fare con un’aspirazione e la sua coppia di spinta in un intervallo di giri al minuto in cui non si fa funzionare il motore (ma dovrebbe), alcuni cambi di marcia o di dimensioni dei pneumatici possono essere in ordine. Potreste anche voler considerare alcune modifiche dimensionali al sistema di scarico. Magari studiare un albero a camme diverso o dove quello che avete dovrebbe essere posizionato (avanzato o ritardato). In breve, è necessario iniziare a costruire la coppia in una gamma di velocità del motore dove l’aspirazione fissa non lo è.

D’altra parte, anche se il collettore di aspirazione funziona al meglio nell’intervallo di giri che viene preso di mira, cambiare o modificare le parti di accompagnamento per aumentare ulteriormente la coppia in questo intervallo potrebbe essere di ulteriore aiuto. Ma in entrambi i casi, sapere dove il collettore sta fornendo i maggiori guadagni di potenza può aiutare ad analizzare il pacchetto complessivo del motore e le sue prestazioni.

In particolare, queste informazioni possono portare a una selezione più sensata di altre parti del motore in quanto si riferiscono all’intervallo di giri in cui si prevede di far funzionare il motore. In un certo senso, avere a che fare con i collettori di aspirazione delle specifiche non è molto diverso dall’uso di testate per le quali non sono consentite modifiche. È necessario prendere decisioni in merito a (1) un intervallo specifico di regime del motore in cui è richiesta la potenza, (2) limitazioni delle prestazioni delle parti per le quali non è possibile apportare modifiche (in questo caso i collettori di aspirazione) e (3) caratteristiche delle parti di accompagnamento che possono contribuire a compensare le regole che limitano le modifiche.

Alcune linee guida generali per la selezione delle parti di ricambio dell’accompagnatore

Iniziamo con un caso esemplificativo. Supponiamo di avere un motore di 355ci di cilindrata (44,375 ci/cilindro). Il collettore di aspirazione spec. è un progetto a singolo piano a 4V. Misurando la sua area di entrata del corridore (2,75 pollici quadrati) e l’area di uscita (1,98 pollici quadrati), determiniamo una media di 2,37 pollici quadrati. Utilizzando l’equazione fornita in precedenza, il punto di picco di coppia (per questo collettore di aspirazione e supponendo che tutte le guide di sezione uguale) viene calcolato a 4.710 giri/min.

Ora, dobbiamo esaminare l’intervallo di giri al minuto in cui si prevede di far funzionare il motore. Forse wed prima pensava che qualcosa come 4.500-7.000 fosse accettabile, ma ora scopriamo che il collettore di specifiche sarà sul lato in declino della sua produzione di coppia nella fascia bassa della nostra gamma di giri prevista. O regoliamo il range di giri previsto verso il basso o scegliamo dei pezzi che aumentano la coppia al di sopra del range di efficienza dei collettori. In breve, ci piace far sembrare il collettore più grande al motore.

In effetti, potremmo anche considerare dove questo collettore sta funzionando (rispetto al numero di giri) come un vantaggio. Il motore può essere dotato di una camma e di una serie di collettori che funzionano al meglio nell’arco di 5.000-7.000 giri/min, lasciando al collettore di aspirazione il compito di assistere la produzione di coppia per l’accelerazione in uscita. D’altra parte, ci si può ingannare mettendo la dipendenza dal collettore per produrre una coppia molto utile se il motore passava la maggior parte del suo tempo al di sopra dei 5.500 giri/min. Tra i motivi per identificare il numero di giri al quale un collettore di aspirazione è più adatto, questo è chiaramente uno.

Nel caso in cui non abbiate ancora selezionato una serie di dimensioni dell’intestazione, supponiamo di esaminare la prossima volta. Con la consapevolezza che l’area della sezione primaria del tubo influisce su un punto di picco di coppia dei motori (per quanto riguarda i contributi delle testate), decidiamo che un aumento di coppia a 5.500 giri al minuto sarebbe probabilmente un luogo ragionevole per iniziare a considerare i requisiti di passaggio in pista all’uscita di una curva.

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Eseguendo una piccola manipolazione dell’equazione fornita in precedenza, Area della sezione trasversale = Coppia di picco giri al minuto x Volume del cilindro/88.200. Se colleghiamo i valori per il nostro motore di esempio, il tubo primario del collettore deve essere di 1,94 pollici, per produrre una spinta di coppia a 5.500. Dal momento che 2,0 pollici di tubo primario o.d. è la dimensione standard più vicina a 1,94 pollici, un set di collettori costruiti con tubo di 2,0 pollici o.d. dovrebbe ottenere il lavoro fatto.

Ma forse avete già un set di tubi da 1.750 pollici e dovete determinare come si adattano al collettore di specifiche di cui stavamo discutendo. Se lo spessore della parete del tubo primario è di 0,040 pollici (non è raro), il diametro interno è di 1,67 pollici e l’area di 2,19 pollici quadrati. Utilizzando lo stesso approccio matematico applicato al nostro collettore di aspirazione spec., il picco di coppia di torsione per le nostre testate è di circa 4.350 giri/min. Ora abbiamo collettori che raggiungono il loro picco di efficienza nella gamma del nostro collettore spec.

Una soluzione a questo problema è quella di accorciare la lunghezza del tubo primario, aggiungendo così la coppia sopra il picco e rimuovendola dal basso. Tuttavia, questo potrebbe essere considerato un compromesso per affrontare adeguatamente la situazione. L’utilizzo di un set costruito con 2,0 pollici di tubo o.d. (come descritto sopra) non solo va direttamente al problema ma fornisce anche qualche ulteriore opportunità di spostamento della coppia quando si accorcia o si allunga questo tubo di questa dimensione.

Nel reparto alberi a camme, è una regola generale che si specifica un intervallo di giri al minuto in cui si desidera ottenere i guadagni di potenza più significativi. Poiché siete già in modalità di determinazione del numero di giri, la condivisione con il vostro macinino a camme delle gamme di velocità del motore che desiderate affrontare non è solo un’informazione preziosa, ma anche un’informazione abbastanza disponibile. Inoltre, una volta deciso un albero a camme adatto a riempire i vuoti non forniti dal collettore di aspirazione delle specifiche, l’avanzamento e il ritardo della sua posizione di installazione possono aiutare ulteriormente la causa.

Alcuni commenti conclusivi

La conformità delle parti compagne ad un collettore di aspirazione spec. comporta la modifica della forma di base di una curva di coppia dei motori. In particolare, il design della testata/dimensioni e i modelli di fasatura delle valvole possono essere usati favorevolmente. Generalmente, il primo ordine di lavoro è quello di determinare l’intervallo di giri al minuto in cui il collettore di aspirazione spec è più produttivo.

Confrontando queste informazioni con l’intervallo di giri al minuto in cui il motore verrà utilizzato (o dovrebbe essere utilizzato), è possibile selezionare altre parti per aumentare le aree non supportate dal collettore spec. Mentre i miglioramenti della distribuzione dell’aria e della miscela da cilindro a cilindro forniti dai collettori di specifica favoriscono la durata delle parti del motore, è importante determinare dove è necessaria la potenza e il collettore non è di supporto.

La conclusione di questa storia in due parti si concentra su alcune modifiche specifiche che possono essere apportate agli alberi a camme, ai collettori di scarico e ad altri componenti del motore che contribuiranno a personalizzare le curve di coppia per compensare i collettori di aspirazione specifici e fornire potenza dove necessario. Per visualizzare gli scarichi sulle prese, Parte II, cliccare qui.

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