Esercizio sui motori
Allora, buongiorno a tutti.
Il mio dilemma è questo: ho un motore turbodiesel da 2000cc, 4 cilindri, conosco il consumo di cc al minuto alla massima velocità che è di 900 cc/Min. E possibile calcolare quanti mm3/cyc di gasolio iniettano in totale gli iniettori od a iniettore?
Esiste un modo ed una formula?
Il mio dilemma è questo: ho un motore turbodiesel da 2000cc, 4 cilindri, conosco il consumo di cc al minuto alla massima velocità che è di 900 cc/Min. E possibile calcolare quanti mm3/cyc di gasolio iniettano in totale gli iniettori od a iniettore?
Esiste un modo ed una formula?
Risposte
Ciao,
avendo già la portata volumetrica di combustibile, puoi moltiplicare tale valore per 2 (che è il Numero di Effetti, che corrisponde al fatto che un ciclo si compie in due giri di manovella) e dividere per il numero di giri del motore (espresso in giri/min, dato che hai un consumo al minuto).
Per capire il passaggio, basta ragionare sul senso delle unità di misura.
Ottieni così un consumo in cm^3/ciclo, e moltiplicandolo per 10^3 ottieni il risultato in mm^3/ciclo.
avendo già la portata volumetrica di combustibile, puoi moltiplicare tale valore per 2 (che è il Numero di Effetti, che corrisponde al fatto che un ciclo si compie in due giri di manovella) e dividere per il numero di giri del motore (espresso in giri/min, dato che hai un consumo al minuto).
Per capire il passaggio, basta ragionare sul senso delle unità di misura.
Ottieni così un consumo in cm^3/ciclo, e moltiplicandolo per 10^3 ottieni il risultato in mm^3/ciclo.
"Thememe1996":
Ciao,
avendo già la portata volumetrica di combustibile, puoi moltiplicare tale valore per 2 (che è il Numero di Effetti, che corrisponde al fatto che un ciclo si compie in due giri di manovella) e dividere per il numero di giri del motore (espresso in giri/min, dato che hai un consumo al minuto).
Per capire il passaggio, basta ragionare sul senso delle unità di misura.
Ottieni così un consumo in cm^3/ciclo, e moltiplicandolo per 10^3 ottieni il risultato in mm^3/ciclo.
Che diviso 4 (numero iniettori) ottengo mm3/ciclo iniettati dal singolo iniettore!
Grazie!
Altra info che mi risulterebbe utile.
Se conosco il dato che in tot microsecondi un iniettore inietta 85mm3 di carburante ad una pressione di 1600bar.
Posso calcolare quanti microsecondi deve rimanere aperto l'iniettore per inniettarne 100mm3?
Ho provato con il metodo delle proporzioni ma mi sembra molto approssimativo...
Se conosco il dato che in tot microsecondi un iniettore inietta 85mm3 di carburante ad una pressione di 1600bar.
Posso calcolare quanti microsecondi deve rimanere aperto l'iniettore per inniettarne 100mm3?
Ho provato con il metodo delle proporzioni ma mi sembra molto approssimativo...
Ti direi che, come stima, può andare bene la proporzione che hai fatto.
Per calcolare il tempo di iniezione, puoi usare questa formula:
Nella formula, ma.*ε/(n_cyl*n)/α equivale alla massa di combustibile iniettata in un ciclo in un cilindro. Se hai il volume, puoi ricavartela tramite la densità.
Se assumi che la pressione a cui è iniettato il combustibile e la pressione nel cilindro non variano rispetto al caso precedente, così come l’area effettiva dell’iniettore (che considera anche la velocità a cui si apre, che dipende in realtà da quanto combustibile va iniettato), allora anche questi termini sono costanti.
Di conseguenza, il tempo di iniezione è direttamente proporzionale al volume di combustibile da iniettare e puoi usare una proporzione.
Se non hai ulteriori dati, questo credo che sia l’unico modo per stimare il tempo di iniezione; in realtà, però, dato che aumenti del 25% la quantità di combustibile iniettato, credo che la pressione di iniezione dovrebbe aumentare rispetto ai 1600 bar del caso precedente.
Per calcolare il tempo di iniezione, puoi usare questa formula:
Nella formula, ma.*ε/(n_cyl*n)/α equivale alla massa di combustibile iniettata in un ciclo in un cilindro. Se hai il volume, puoi ricavartela tramite la densità.
Se assumi che la pressione a cui è iniettato il combustibile e la pressione nel cilindro non variano rispetto al caso precedente, così come l’area effettiva dell’iniettore (che considera anche la velocità a cui si apre, che dipende in realtà da quanto combustibile va iniettato), allora anche questi termini sono costanti.
Di conseguenza, il tempo di iniezione è direttamente proporzionale al volume di combustibile da iniettare e puoi usare una proporzione.
Se non hai ulteriori dati, questo credo che sia l’unico modo per stimare il tempo di iniezione; in realtà, però, dato che aumenti del 25% la quantità di combustibile iniettato, credo che la pressione di iniezione dovrebbe aumentare rispetto ai 1600 bar del caso precedente.
Utilizzare la formula per tutti i valori la vedo abbastanza ardua per me. Ho preso, per capire se il calcolo è giusto, il tempo conosciuto di 80mm3 e con la proporzione ottenere il valore in microsecondi per iniettare 85mm3(anche questo conosciuto)il tutto a pressione costante (1600bar).
Quindi :
80mm3:1127,2microsec = 85mm3:X
X= (85*1127,2)/80= 1197,65 microsec
Ma il valore in tabella conosciuto per 85mm3 è 1189,6 microsec.
Utilizzando invece una percentuale (+5,5%) il valore ottenuto è 1189,196. Il problema è, sarà la stessa percentuale ogni 5mm3 in più?...
Per la pressione può essere aumentata a 1700bar magari solo durante l'aumento oltre gli 85mm3. Per cercare di iniettare in meno tempo...
Quindi :
80mm3:1127,2microsec = 85mm3:X
X= (85*1127,2)/80= 1197,65 microsec
Ma il valore in tabella conosciuto per 85mm3 è 1189,6 microsec.
Utilizzando invece una percentuale (+5,5%) il valore ottenuto è 1189,196. Il problema è, sarà la stessa percentuale ogni 5mm3 in più?...
Per la pressione può essere aumentata a 1700bar magari solo durante l'aumento oltre gli 85mm3. Per cercare di iniettare in meno tempo...
E niente, ho utilizzato il metodo della proporzione. Vediamo che succede...
Usando la proporzione (alla cui basa c’è la formula che ti ho riportato, che vale per ogni regime) ottieni comunque un risultato abbastanza preciso.
Questo perché non ti allontani troppo dal regime precedente.
In generale, però, la pressione di iniezione e l’area effettiva variano da casistica a casistica e, se non ti danno informazioni a riguardo, non hai alcun modo per capire come varino, se non facendo delle ipotesi.
Questo perché non ti allontani troppo dal regime precedente.
In generale, però, la pressione di iniezione e l’area effettiva variano da casistica a casistica e, se non ti danno informazioni a riguardo, non hai alcun modo per capire come varino, se non facendo delle ipotesi.
La pressione di iniezione la comando tramite elettronica. Quindi sempre a 1600bar.
Anche il numero di giri è costante, in quanto per fare la proporzione, utilizzo un valore conosciuto ad un tot numero di giri ed alla stessa pressione. Quindi in effetti il risultato dovrebbe essere abbastanza vicino. Forse lo scostamento dipende da altre variabili? Forse la temperatura? Oppure il calcolo è teorico ma poi si cerca un tempo che dia risultati ottimali?
Anche il numero di giri è costante, in quanto per fare la proporzione, utilizzo un valore conosciuto ad un tot numero di giri ed alla stessa pressione. Quindi in effetti il risultato dovrebbe essere abbastanza vicino. Forse lo scostamento dipende da altre variabili? Forse la temperatura? Oppure il calcolo è teorico ma poi si cerca un tempo che dia risultati ottimali?
Non è detto che la pressione di iniezione sia costante: appunto, cerchi la soluzione ottimale per ogni regime, e la pressione a cui inietti il combustibile varia tra condizione operative diverse. Proprio grazie all’elettronica puoi variarla.
Quello che dici è corretto e ribadisco che ora mi è chiaro.
La mia domanda è: se comando elettronicamente l'iniettore per restare aperto 1200 microsec, imposto la pressione a 1600bar a 4000 rpm , avrò un totale iniettato di (a titolo di es.) 80mm3 di gasolio. Quanto dovrò impostare l'apertura dell'iniettore perché mi inietti 100mm3 di gasolio sempre 1600bar costanti e 4000rpm?
Con il calcolo con la proporzione (di questo caso specifico e con queste costanti), ottengo un valore che si avvicina ma comunque non uguale a quello calcolato dal costruttore. Ed ovviamente più si va avanti e più lo scostamento si accentua.
Ora volevo capire se, con valori costanti, il metodo della proporzione è cmq corretto, e se lo scostamento è scelto dal costruttore per esigenze di inquinamento o di rendita...
La mia domanda è: se comando elettronicamente l'iniettore per restare aperto 1200 microsec, imposto la pressione a 1600bar a 4000 rpm , avrò un totale iniettato di (a titolo di es.) 80mm3 di gasolio. Quanto dovrò impostare l'apertura dell'iniettore perché mi inietti 100mm3 di gasolio sempre 1600bar costanti e 4000rpm?
Con il calcolo con la proporzione (di questo caso specifico e con queste costanti), ottengo un valore che si avvicina ma comunque non uguale a quello calcolato dal costruttore. Ed ovviamente più si va avanti e più lo scostamento si accentua.
Ora volevo capire se, con valori costanti, il metodo della proporzione è cmq corretto, e se lo scostamento è scelto dal costruttore per esigenze di inquinamento o di rendita...
Come ho detto, coi dati che hai, la proporzione è l’unico metodo possibile. Nota che la proporzione è una semplificazione della formula che ti ho riportato, che vale nel caso più generale.
Il piccolo scostamento che ottieni è dovuto al fatto che l’area effettiva dipende dal tempo di apertura (essa è il valore medio dell’area dell’iniettore durante l’iniezione; siccome il tempo di apertura è più o meno fissato, quanto più rimane aperto l’iniezione e tanto più Aeff cresce), quindi tenerla costante non è del tutto corretto.
Inoltre, nella formula hai una differenza di pressione (tra cilindro al momento dell’iniezione e pressione di iniezione), non una pressione: puoi benissimo tenere la pressione di iniezione costante, ma se aumenti la massa di combustibile iniettato, la pressione nel cilindro aumenta (a causa della maggiore energia introdotta con il combustibile) e quindi la differenza di pressione varia.
Questi due contributi possono essere la causa della discrepanza (comunque piccola) che ottieni.
Il piccolo scostamento che ottieni è dovuto al fatto che l’area effettiva dipende dal tempo di apertura (essa è il valore medio dell’area dell’iniettore durante l’iniezione; siccome il tempo di apertura è più o meno fissato, quanto più rimane aperto l’iniezione e tanto più Aeff cresce), quindi tenerla costante non è del tutto corretto.
Inoltre, nella formula hai una differenza di pressione (tra cilindro al momento dell’iniezione e pressione di iniezione), non una pressione: puoi benissimo tenere la pressione di iniezione costante, ma se aumenti la massa di combustibile iniettato, la pressione nel cilindro aumenta (a causa della maggiore energia introdotta con il combustibile) e quindi la differenza di pressione varia.
Questi due contributi possono essere la causa della discrepanza (comunque piccola) che ottieni.
Grazie. Ora è tutto molto più chiaro. Eccellente spiegazione, grazie.
Ora passiamo all'aria aspirata.
Sempre lo stesso motore mi indica massima quantità aria aspirata 170 g/s
Come poter ottenere i grammi/ciclo del motore e quindi dividendo per 4(cilindri) il valore grammi/ciclo per cilindro?
Stesso calcolo del carburante?
Sempre lo stesso motore mi indica massima quantità aria aspirata 170 g/s
Come poter ottenere i grammi/ciclo del motore e quindi dividendo per 4(cilindri) il valore grammi/ciclo per cilindro?
Stesso calcolo del carburante?
Se il regime che stai studiando aprirà effettivamente la massima quantità di aria, allora su quella applichi gli stessi calcoli che hai fatto per il combustibile.
Tutto fatto e calcolato spero bene.
Ora l'ultima cosa che mi rimane è come modificare gli anticipi.
Ho aumentato i tempi di iniezione, informando la centralina elettronica (non ingannandola), quindi ora la ECU sa come iniettare fino a 110mm3 di gasolio, anche se ne inietto fino a 102-105mm3 perché ho come limite il tempo di iniezione ora allungato anche se ho aumentato la pressione da 1600bar a 1800bar laddove ho aumentato i tempi ad alti rpm. Ma nonostante questo si presenta il fumo.
Allora credo di fermarmi con i tempi ma gestire gli anticipi di iniezione per fare bruciare bene tutto il gasolio e non iniettare troppo dopo il PMS.
Ma come si leggono? E come si modificano le SOI? Ma soprattutto di quanto?
Qui mi serve davvero una grande mano.
Ora l'ultima cosa che mi rimane è come modificare gli anticipi.
Ho aumentato i tempi di iniezione, informando la centralina elettronica (non ingannandola), quindi ora la ECU sa come iniettare fino a 110mm3 di gasolio, anche se ne inietto fino a 102-105mm3 perché ho come limite il tempo di iniezione ora allungato anche se ho aumentato la pressione da 1600bar a 1800bar laddove ho aumentato i tempi ad alti rpm. Ma nonostante questo si presenta il fumo.
Allora credo di fermarmi con i tempi ma gestire gli anticipi di iniezione per fare bruciare bene tutto il gasolio e non iniettare troppo dopo il PMS.
Ma come si leggono? E come si modificano le SOI? Ma soprattutto di quanto?
Qui mi serve davvero una grande mano.
Per questa domanda che mi fai, non si tratta più di un “Esercizio sui Motori”, come il titolo della discussione.
La formula che ti ho dato (e il metodo della proporzione) è solo una via veloce per avere una idea quantitativa del tempo di iniezione necessario (o, se questo è noto, di qualche altro parametro).
Per poter quantificare la variazione di anticipo in funzione del numero di giri (e andrebbe anche studiato in funzione del carico applicato al motore), non si può più farlo con calcoli a mano.
Bisogna per forza declinare lo studio nel caso pratico in esame: parametri come la forma della camera di combustione, la posizione degli iniettori, il tipo di iniettori, la quantità di gas esausti di ricircolo, l’ambiente in cui lavora il motore, il numero di iniezioni per ciclo, ...
Sono tanti i parametri da considerare e non c’è una regola aurea che regola tutto.
Come linea guida si può dire che: siccome il problema principale del Diesel è dare al combustibile il tempo necessario per miscelarsi all’aria, se il numero di giri aumenta, anche l’anticipo deve aumentare. Così come se il carico scende (e ci sono temperatura e pressione minori nel cilindro), l’anticipo deve aumentare. Ma non c’è un aumento fissato che va bene per ogni caso.
Comunque, si sta parlando di variazioni di 10-15 gradi più o meno come range.
Inoltre, la turbolenza gioca un ruolo fondamentale e questa va considerata.
La formula che ti ho dato (e il metodo della proporzione) è solo una via veloce per avere una idea quantitativa del tempo di iniezione necessario (o, se questo è noto, di qualche altro parametro).
Per poter quantificare la variazione di anticipo in funzione del numero di giri (e andrebbe anche studiato in funzione del carico applicato al motore), non si può più farlo con calcoli a mano.
Bisogna per forza declinare lo studio nel caso pratico in esame: parametri come la forma della camera di combustione, la posizione degli iniettori, il tipo di iniettori, la quantità di gas esausti di ricircolo, l’ambiente in cui lavora il motore, il numero di iniezioni per ciclo, ...
Sono tanti i parametri da considerare e non c’è una regola aurea che regola tutto.
Come linea guida si può dire che: siccome il problema principale del Diesel è dare al combustibile il tempo necessario per miscelarsi all’aria, se il numero di giri aumenta, anche l’anticipo deve aumentare. Così come se il carico scende (e ci sono temperatura e pressione minori nel cilindro), l’anticipo deve aumentare. Ma non c’è un aumento fissato che va bene per ogni caso.
Comunque, si sta parlando di variazioni di 10-15 gradi più o meno come range.
Inoltre, la turbolenza gioca un ruolo fondamentale e questa va considerata.
Per calcolo anticipo intendo questo:
Conosco il grado di anticipo SOI calcolato dal costruttore calcolato (per es.) a 1600 bar pressione rail per 85mg di gasolio a 4000 giri/min
Quindi per iniettare 85mg di gasolio è calcolato, a condizioni standard, un SOI di 27° dal PMS.
Per adattare il nuovo valore SOI, sempre nelle stesse condizioni utilizzate dal costruttore, a 1800bar di 85mg di gasolio a 4000rpm, utilizzo questa formula:
Rpm*6*(tempo iniezione di 85g a 4000rpm a 1800bar)/1000000 ed ottengo il nuovo valore EOI (end of injection). In base a questo valore, modifico il valore SOI originale per fare finire l'iniezione al PMS (0°).
La stessa formula la utilizzo per calcolare il tempo di iniezione di quantità diverse e pressioni rail diverse.
È corretto?
Conosco il grado di anticipo SOI calcolato dal costruttore calcolato (per es.) a 1600 bar pressione rail per 85mg di gasolio a 4000 giri/min
Quindi per iniettare 85mg di gasolio è calcolato, a condizioni standard, un SOI di 27° dal PMS.
Per adattare il nuovo valore SOI, sempre nelle stesse condizioni utilizzate dal costruttore, a 1800bar di 85mg di gasolio a 4000rpm, utilizzo questa formula:
Rpm*6*(tempo iniezione di 85g a 4000rpm a 1800bar)/1000000 ed ottengo il nuovo valore EOI (end of injection). In base a questo valore, modifico il valore SOI originale per fare finire l'iniezione al PMS (0°).
La stessa formula la utilizzo per calcolare il tempo di iniezione di quantità diverse e pressioni rail diverse.
È corretto?
"Thememe1996":
Ti direi che, come stima, può andare bene la proporzione che hai fatto.
Per calcolare il tempo di iniezione, puoi usare questa formula:
Nella formula, ma.*ε/(n_cyl*n)/α equivale alla massa di combustibile iniettata in un ciclo in un cilindro. Se hai il volume, puoi ricavartela tramite la densità.
Se assumi che la pressione a cui è iniettato il combustibile e la pressione nel cilindro non variano rispetto al caso precedente, così come l’area effettiva dell’iniettore (che considera anche la velocità a cui si apre, che dipende in realtà da quanto combustibile va iniettato), allora anche questi termini sono costanti.
Di conseguenza, il tempo di iniezione è direttamente proporzionale al volume di combustibile da iniettare e puoi usare una proporzione.
Se non hai ulteriori dati, questo credo che sia l’unico modo per stimare il tempo di iniezione; in realtà, però, dato che aumenti del 25% la quantità di combustibile iniettato, credo che la pressione di iniezione dovrebbe aumentare rispetto ai 1600 bar del caso precedente.
Se invece voglio calcolare il tempo di iniezione a 1800 bar per (ad es.) 85mm3.
Prendo il tempo in microsecondi di 85mm3 a 1600 bar e faccio una proporzione inversa a 1800bar?
Qualcuno invece mi consiglia di operare in % .
Per esempio in altre mappe iniezione dello stesso identico motore (anche se con iniettori piezoelettrici invece che a solenoide) lo scostamento dai valori di 1600 bar a quelli di 1800 bar sono del -5% . Questo in particolar modo dai 40mm3 in su.
Ma il tuo ricalcolare le varie quantità a 1800 giri/min invece che a 1600 giri/min è perché vuoi aumentare la pressione di iniezione a pari carico del motore, o perché stai aumentando quest’ultimo?
Allora le sto ricalcolando a 1800bar perché ho necessità di iniettare, a pieno carico, più gasolio in una finestra di iniezione che non si dilunga troppo, perché altrimenti a 1600bar andrebbe troppo oltre il PMS. Invece a 1800 bar sposto soltanto un po' le SOI anticipando l'iniezione di max 6-8 gradi a medi regimi e quasi nulla agli alti.
Inoltre per la fine iniezione sto cercando di calcolarla in coincidenza del PMS, mentre da originale finisce spesso alcuni gradi dopo. Ora, non sapendo le differenze tra iniettare prima o dopo il PMS, ho accolto un consiglio di farle terminare al PMS.
Però i calcoli delle durate non so se sono corretti.
Inoltre per la fine iniezione sto cercando di calcolarla in coincidenza del PMS, mentre da originale finisce spesso alcuni gradi dopo. Ora, non sapendo le differenze tra iniettare prima o dopo il PMS, ho accolto un consiglio di farle terminare al PMS.
Però i calcoli delle durate non so se sono corretti.
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