Effetti del tuning dei motori (teorie)

Ciao.

Ho provato a stimare o calcolare approssimativamente gli effetti derivanti dalla sostituzione degli iniettori nei motori VP 37.
Poiché il seguente testo potrebbe contenere errori, chiedo espressamente correzioni, integrazioni, ecc., al fine di eventualmente trasformarlo in un ulteriore articolo specialistico (qualora Rainer lo ritenga opportuno).

Eventualmente. Al momento, non posso fornire informazioni dettagliate sui problemi relativi a immagini inappropriate, a causa della mancanza di fonti affidabili.


L'effetto di nebulizzazione desiderato durante l'iniezione si ottiene perché il carburante viene accelerato a velocità elevate nelle "zone di restringimento" dei fori degli iniettori, e il getto, a contatto con l'aria, si "frammenta".
Ad esempio, la superficie totale di passaggio di un ugello a 5 fori da 205 è di circa 0,165 mm².
Quando si utilizza un motore TDI da 81 kW, per immettere una quantità di carburante pari a circa 40 mg o circa 50 mm³ attraverso questa sezione durante un tempo di iniezione stimato di 1 millisecondo (corrispondente a 24 gradi dell'albero motore a 4000 giri al minuto), il carburante deve essere accelerato a circa 300 m/s.

Nella realtà, si verificano alcuni effetti indesiderati: le alte pressioni, che raggiungono valori intorno a 1000 bar (circa), causano un rigonfiamento elastico delle tubazioni di iniezione, il carburante viene compresso in una certa misura e le perdite di tenuta nella pompa e negli iniettori assorbono una parte della quantità di carburante erogata, che dipende dal diametro del pistone della pompa e dalla sua corsa.

Poiché la pressione di iniezione necessaria per accelerare il carburante aumenta in modo quadratico con la velocità di rotazione (la pressione trasferisce energia cinetica al carburante, e la velocità è proporzionale alla velocità di rotazione), queste perdite si manifestano principalmente nella gamma di velocità di rotazione più alta.
Per compensare, è necessario aumentare il volume di iniezione in modo appropriato, ovvero si continua a deviare parte del combustibile e si prolunga la durata dell'iniezione per la quantità di combustibile che, con una durata di iniezione non corretta, non passerebbe più attraverso gli iniettori.
Questa relazione tra giri al minuto, escursione del sensore albero motore e quantità di iniezione è specifica per ogni motore e viene memorizzata nella curva caratteristica della pompa dell'unità di controllo del motore (EDC).

La correzione della quantità di carburante a pieno carico nella gamma di giri più alta può essere visualizzata, ad esempio, durante un test su strada con VAGCOM, registrando un gruppo di valori che include giri/minuto, quantità di iniezione e tensione del servofreno. Mentre la quantità di iniezione dovrebbe rimanere sostanzialmente costante a partire dal raggiungimento della pressione di sovralimentazione massima fino all'inizio della limitazione, la tensione del servofreno aumenta con l'aumentare dei giri.



Modificando il diametro del foro per scopi di ottimizzazione, ad esempio sostituendo un ugello da 205 a 216, si aumenta la superficie totale di passaggio di circa 0,183 mmq.
In condizioni altrimenti invariate, la velocità di iniezione diminuisce a circa 270 m/s, e la pressione di iniezione necessaria per accelerare il carburante aumenta in modo quadratico con la velocità (o, in quarta potenza del diametro dell'orifizio), raggiungendo circa l'81% del valore iniziale.

Ciò riduce (oltre allo stress di pressione su tutti i componenti coinvolti) le perdite descritte tra il volume di pompaggio e la quantità di iniezione, in modo che la compensazione del volume di pompaggio, che rimane invariata, ora risulta eccessiva. Di conseguenza, una maggiore quantità di carburante arriva nel cilindro, principalmente nell'intervallo di giri più elevati, dove si verificano i fenomeni sopra descritti. Si verificano perdite.

L'aumento della pressione di ritorno del gas (RWG) a parità di quantità di iniezione fornisce un'indicazione approssimativa dell'effetto massimo derivante dalla sostituzione degli iniettori standard con iniettori di "dimensioni maggiori". Maggiore è l'aumento della pressione di ritorno del gas, maggiori sono le perdite dell'impianto di iniezione. L'aumento di prestazioni ottenuto esclusivamente tramite la modifica dell'iniettore non può mai superare la quantità di energia "persa" a causa delle inefficienze.

In particolare, quando si utilizza un sistema di tuning elettronico senza un adeguato aumento della pressione di sovralimentazione, l'eccesso di aria può essere completamente assorbito da ugelli più grandi, causando un notevole aumento delle emissioni di fuliggine.

Inoltre, la velocità di rotazione dell'albero motore viene aumentata fino a quando non si ristabilisce un equilibrio tra le perdite totali del motore e la quantità di carburante iniettata.

Poiché una determinata quantità di carburante entra nel cilindro più rapidamente, la combustione si concentra leggermente di più nella zona del punto morto superiore (PMS), il che in genere rende il funzionamento del motore più "duro", ma può anche migliorare l'efficienza del carburante e quindi portare a un risparmio di carburante.

Purtroppo, la riduzione della pressione di iniezione compromette la nebulizzazione, in modo simile a come se il motore girasse a un regime inferiore, in proporzione al rapporto delle aree di flusso (quindi, a parità di numero di fori, al quadrato del rapporto dei diametri dei fori).
Di conseguenza, si ottengono valori di emissione più elevati, soprattutto a bassi regimi, il che potrebbe comportare la revoca dell'omologazione del veicolo.

Ciao Ulf,

Avrei anche un'osservazione da fare, dopo aver ricevuto una consulenza da un gentile dipendente Bosch:

- infatti, in queste considerazioni idrauliche, è necessario anche tenere conto della lunghezza dell'orifizio, che varia a seconda delle diverse ugelli .

Ho appena riscontrato un problema: ho un set di nuovi iniettori per il mio 1Z, che hanno un diametro di foro leggermente maggiore, ma sono più lunghi. Un tecnico della Bosch mi ha detto che gli effetti di una sostituzione non sono così facili da calcolare. Comunque, i miei nuovi iniettori sono destinati al 1Z americano, per il quale sono previsti limiti di emissione di particolato più severi. Quindi, con questi iniettori, si dovrebbe produrre meno particolato . Tuttavia, non so cosa sia diverso nelle impostazioni dell'EDC di tali veicoli. Quindi, probabilmente dovrò provare a vedere cosa succede (anche se non mi fa molto piacere).

Un'altra cosa è che avevo pensato di sostituire le tre centraline senza sistema di riduzione catalitica (NHG) con quelle destinate al mercato americano, dato che il sistema NHG è nuovo. Tuttavia, un tecnico della Bosch mi ha fortemente sconsigliato di installare centraline con diametri o lunghezze dei fori diverse. Le vibrazioni che si generano potrebbero danneggiare gravemente i cuscinetti principali dell'albero motore.

Per il tuo esempio di calcolo, di quante rpm aumenterebbe, in media, la velocità massima? Sarebbe importante saperlo per la revisione periodica.

Ciao,
Cosa c'è con le valvole di iniezione didi da 216?
La minore velocità del flusso di carburante viene compensata dalla maggiore pressione di iniezione, quindi direi che la nebulizzazione non peggiora.
Considerando che le ventiquattro valvole hanno una pressione di iniezione leggermente superiore rispetto alle diciotto valvole, e di conseguenza c'è più carburante nel cilindro.

L'assunzione che le perdite dovute a infiltrazioni siano in diminuzione è corretta.

Certo, per ridurre le perdite di carico nelle linee di iniezione, si possono utilizzare linee di iniezione con una sezione trasversale maggiore.

tim27 ha scritto:

La minore velocità di consumo di carburante viene compensata dall'aumento della pressione di iniezione, quindi direi che la nebulizzazione non peggiora.

Ciao Tim,

Considerando teoricamente il principio di Bernoulli, ciò significa che, al diminuire della velocità del flusso, l'altezza di pressione (cioè la pressione sulla parete) aumenta necessariamente (in questo caso, avresti ragione). Naturalmente, ciò presuppone che la portata fornita dalla pompa sia costante. Questa, però, aumenta, quindi Ulf ha ragione e la pressione diminuisce.

tim27 ha scritto:

Ciao, Cosa c'è con le valvole di iniezione didi da 216? La minore velocità del flusso di carburante viene compensata dalla maggiore pressione di iniezione, quindi direi che la nebulizzazione non peggiora. Considera che, in fin dei conti, gli iniettori da 205 hanno un po' più di pressione rispetto a quelli da 184, e di conseguenza ho anche più carburante nel cilindro...

Ciao Tim,

Sembra che tu stia confondendo la pressione di apertura delle ugelli con la pressione nel sistema durante l'iniezione (quest'ultima è a cui mi riferisco nel post originale).

Immagina di collegare direttamente il tubo dell'iniezione al cilindro: pensi che, anche con un diametro di uscita di pochi millimetri, si possano generare centinaia di bar di pressione nel tubo, quando il carburante può fuoriuscire liberamente dal tubo?

Se non fosse così, siamo fondamentalmente d'accordo: più piccolo è il diametro dell'iniettore, maggiore è l'ostruzione che si crea a monte e, di conseguenza, maggiore è la pressione; e viceversa.

Citazione:

Ah, per ridurre le perdite di sezione nelle linee di iniezione, si possono utilizzare linee di iniezione con una sezione maggiore

.
Aha... e se l'ugello del tubo da giardino è intasato (e quindi esce poca acqua), compri un tubo più spesso, metti lo stesso ugello sporco e subito torna a funzionare .

-> Una catena è forte quanto il suo anello più debole, o forse mi sbaglio...

ulf ha scritto:

Ah... e se l'ugello del tubo da giardino è intasato (e quindi esce poca acqua), compri un tubo più spesso, metti lo stesso ugello non pulito e tutto torna a funzionare:?:

Ciao Ulf,

Teoricamente, avrebbe ragione, a condizione che la portata del flusso sia costante (principio di Bernoulli)... mi sono corretto di nuovo sopra. L'afflusso aumenta notevolmente, quindi la pressione sulla parete si riduce effettivamente.

haehnlein ha scritto:

teoricamente avrebbe ragione, a condizione che la quantità di fluido sia costante (Bernoulli)... mi sono corretto di nuovo sopra. L'afflusso, però, aumenta notevolmente, quindi la pressione sulla parete, in realtà, diminuisce.

Ciao Christian,

Ho dei lievi dubbi se la legge di Bernoulli sia applicabile in questo caso; la conosco solo...
Per gas.
2. nella pratica, come ugello Venturi per anemometri aeronautici, che genera una depressione in un punto di strozzatura accelerando l'aria.

È chiaro che la "pressione misurata perpendicolarmente" (e quindi l'effetto di aspirazione) è più bassa dove la velocità del flusso è maggiore.

Qui si parla di sovrapressione per accelerare il flusso del carburante.
E praticamente ogni pompa reale sviluppa la pressione massima quando la portata di uscita è minima (o nulla).

Quindi, più piccola è l'apertura dell'ugello, maggiore è la pressione e, di conseguenza, la forza che accelera il combustibile a velocità sempre più elevate (trascurando, in linea di principio, le perdite di attrito dovute agli effetti superficiali tra l'ugello e il combustibile).
Oppure, dove si trova il punto logico critico?

haehnlein ha scritto:

È necessario, infatti, tenere conto anche della lunghezza del foro dell'ugello in queste considerazioni idrauliche, che varia a seconda dei diversi ugelli . Al momento, ho un problema: ho acquistato un set di nuovi iniettori per il mio 1Z, che hanno un diametro di foro leggermente maggiore, ma sono più lunghi. Un tecnico della Bosch mi ha detto che gli effetti di una sostituzione non sono così facili da calcolare. Inoltre, i miei nuovi iniettori sono destinati al 1Z americano, per il quale sono previsti limiti di emissione di particolato più severi. Quindi, con queste ugelli, dovrebbe crearsi meno fuliggine. Un'altra cosa è che avevo pensato di sostituire le tre centraline senza sistema di riduzione catalitica (NHG) con quelle destinate al mercato americano, dato che il sistema NHG è nuovo. Tuttavia, un tecnico della Bosch mi ha fortemente sconsigliato di installare centraline con diametri o lunghezze dei fori diverse. Le vibrazioni che si generano potrebbero, ad esempio, danneggiare gravemente i cuscinetti principali dell'albero motore.

Ciao Christian,

Questo è facilmente comprensibile, poiché l'area di contatto tra l'ugello e il carburante aumenta con la lunghezza del foro, rallentando così il carburante e riducendo la quantità di iniezione.
Per compensare, si allarga il foro, il che, come descritto, aumenta nuovamente la quantità.

Come si differenzia fondamentalmente il profilo di spruzzo di un piccolo foro stretto da quello di un foro lungo e più grande (con la stessa esigenza di pressione per un determinato flusso) ->

Citazione:

Per il tuo esempio di calcolo, di quanti giri al minuto, stimativamente, aumenta la velocità massima ? Sarebbe importante saperlo per la revisione periodica

.

Buona domanda - l'ho posta anche io più volte, purtroppo finora senza ottenere una risposta precisa .

In questi casi, per ogni "autista di mezzi pesanti", arriverà il momento della verità, al più tardi con la prossima visita di controllo. Lì, il suo motore viene stressato su un nmax, e se il regime di giri è troppo alto, deve, a quanto pare, tornare indietro così tante volte finché non va tutto bene, e nel frattempo, ad ogni tentativo, spende soldi per le revisioni .
Quindi, lo proverei prima da solo, anche solo per risparmiare, e eventualmente lo modificherei finché non funziona perfettamente.

Non posso comunque stimare con certezza l'effetto. In ogni caso, dipende anche da quanto "ripidamente" la quantità di iniezione viene ridotta nel campo di limitazione della potenza tramite il sistema EDC.

Su richiesta, eliminato.

diesel.gustav ha scritto:

Secondo la mia esperienza, non è la gamma di giri superiore ad essere critica, ma quella inferiore. Perché: molta benzina, ma poca aria di combustione!

Ciao diesel.gustav,

cioè, il consumo è più alto nel mio intervallo di giri preferito .

diesel.gustav ha scritto:

Tuttavia: Forse gli austriaci sono più indulgenti. Le officine specializzate in veicoli a motore conoscono il problema delle misurazioni dell'opacità dei gas di scarico durante l'accelerazione. Attualmente, abbiamo una percentuale di diesel del 70% sui veicoli nuovi e forse circa il 50% nel parco auto esistente. Molte aziende hanno occasionalmente "problemi" con i clienti a causa delle misurazioni dell'opacità dei gas di scarico e, nei rapporti tecnici, tendono ad essere più prudenti.

Anche da noi... almeno, secondo la mia esperienza con il tecnico della TÜV . Lui cerca di "imbrogliare" l'apparecchio di misurazione con un'accelerazione il più possibile lenta... Conseguenza: il motore sale di giri 20 volte .

Su richiesta, eliminato.

diesel.gustav ha scritto:

Ma non può essere questo, ciò che un automobilista diesel serio cerca.

Sono stato di nuovo troppo precipitoso con il mio nuovo kit di iniettori (beh, non è ancora stato montato). La cosa più importante per me è che l'auto consumi poco... non è una Ferrari. Ma c'è una cosa che non capisco: i miei nuovi iniettori sono per il motore 1Z americano, e lì i limiti di emissione di particolato sono più severi. Significa che, nel campo di carico massimo, i valori di fuliggine sono effettivamente più bassi, oppure il motore americano 1Z ha una curva di funzionamento diversa per l'ESP ?

haehnlein ha scritto:

... i miei nuovi iniettori sono progettati per il motore americano 1Z e lì i limiti di emissione di particolato sono più severi.

Ciao Christian,

Non riesco proprio a capire questa affermazione, dato che negli Stati Uniti il carburante diesel ha specifiche completamente diverse (e peggiori).
La principale differenza rispetto al diesel europeo è il contenuto di zolfo, che negli Stati Uniti può variare tra 500 e 1200 ppm (superiore a 50 ppm nell'UE). Di conseguenza, le emissioni di particolato di un motore 1.9 TDI negli Stati Uniti (indipendentemente dall'uso di altri iniettori) sarebbero probabilmente molto peggiori. Inoltre, solo in California esistono normative sulle emissioni diverse per i veicoli diesel, e Volkswagen non ha mai ufficialmente venduto il motore 1.9 TDI in quella regione. Chi voleva un TDI lì, lo comprava semplicemente come auto temporanea nel paese vicino e andava tutto bene (le leggi sulle emissioni si applicano solo al primo immatricolazione ).
Penso che il problema sia più legato al valore di cetano molto più basso (42-45) del diesel americano rispetto al diesel europeo (49). Il motore diesel americano è molto meno incline all'accensione e, senza modifiche, sicuramente non può competere con il motore TDI.
Il motivo per cui non ci sono ancora modelli PD TDI negli Stati Uniti è dovuto anche alla scarsa qualità del diesel. Per questo motivo, anche il numero di modelli CDI è molto basso negli Stati Uniti. E il filtro antiparticolato che, comunque, negli Stati Uniti non è un problema, dato che funziona solo con il diesel a basso contenuto di zolfo.

[quote="Bertil"] Questa affermazione è difficile da comprendere, dato che negli Stati Uniti il carburante diesel possiede specifiche completamente diverse (e peggiori). [quote]

Ciao Bertil,

...così mi ha raccontato un gentile dipendente di Bosch.

Citazione:

Il cattivo diesel è anche il motivo per cui (ancora) non ci sono PD TDI negli Stati Uniti.

Non credo (ho visto un programma a riguardo di recente): l'immagine dei diesel è pessima negli Stati Uniti (e il prezzo rispetto alla benzina), inoltre, gli americani si sono assicurati una quantità considerevole di carburante per i prossimi decenni … quindi, tra dieci anni, non ci saranno più auto diesel là.

Le mie :?iniettori sono anche compatibili con il sistema AEY tedesco... cosa ne pensi...? Dovrei semplicemente installarli (le differenze nella sezione trasversale sono, credo, 0,164 per quelli vecchi e 0,174 per quelli nuovi) o rivenderli ?

Ciao Christian,

haehnlein ha scritto:

...così mi ha raccontato un gentile dipendente di Bosch.

In questo caso, ha cercato di pescare in acque torbide.

Citazione:

Non credo (ho visto un programma a riguardo di recente): l'immagine dei motori diesel è pessima negli Stati Uniti (e il prezzo rispetto alla benzina è molto più alto).

Certo...

Citazione:

... e inoltre, gli americani si sono assicurati una considerevole quantità di carburante per i prossimi decenni .

Non è vero! Le riserve di petrolio stimate sono sufficienti solo per circa 25-30 anni, a livello mondiale! Non credo che sia possibile per gli Stati Uniti assicurarsi ora riserve per decenni. Le "riserve di emergenza" degli Stati Uniti, destinate esclusivamente a veicoli militari e governativi, coprono circa 6-12 mesi!

Citazione:

...allora tra dieci anni non ci saranno più farmacie lì.

Negli Stati Uniti, da circa cinque anni, si cerca di adeguare gli standard dei motori diesel a quelli europei, ma questo progetto ha subito un duro colpo con l'amministrazione di G.W. Bush, e le normative statunitensi sono rimaste in vigore. Questo garantisce ai produttori di automobili americani una certa posizione di monopolio nel settore dei motori diesel. I motori diesel europei (PD-TDI e CDI o HDI-FAP) necessitano assolutamente del gasolio europeo (a basso contenuto di zolfo e con un elevato numero di cetano)!
Se andate sul sito web di VWoA, noterete che è ancora disponibile il motore VP37 TDI da 90 CV! E questo nel 2003! In Europa, i motori VP37 sono stati dismessi dalla produzione da Volkswagen già nel maggio 2002!

Citazione:

-- Nella pagina 4 sono visibili le diverse varianti del motore. Le mie

iniettori sono anche compatibili con il sistema AEY tedesco... cosa ne pensi...? Dovrei semplicemente installarli (le differenze di sezione sono, credo, 0,164 per quelli vecchi e 0,174 per quelli nuovi) o rivenderli http://www.vw.com/Brochure/pdfs/jetta.pdf?

Certo, proverei volentieri, ma dovresti fare molta attenzione e osservare attentamente il motore.