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[IVAN]

E' ora di tornare a bomba sullì'argomento principale della discussione.
Per migliorare le prestazioni ...

Come ricordato nel corso motore dell'anno scorso, bisogna intervenire su tre aspetti ("rendimenti") fondamentali:

riduzione degli attriti e delle perdite meccaniche
miglioramento del riempimento della cilindrata
miglioramento della combustione
...
ah beh, poi naturalmente se aumentiamo anche la cilindrata il compito é più facile !!!

1- La riduzione degli attriti, o delle perdite meccaniche in genere, tralasciando tutta la teoria, si può riassumere nella riduzione della potenza spesa per attrito, e per le forze di inerzia, che dipendono dal peso degli organi a moto alternato (bielle e pistoni) e dalla loro velocità lineare media...

Tradotto in termini concreti:
bielle alleggerite, pistoni alleggeriti e con mantello ridotto, contrappesi dei volani alleggeriti e minore corsa imposta dall'albero motore.
A questo proposito, il valore fatidico dei 20 m/sec il 750 lo raggiunge a 9680  giri/min, mentre il 900 e il 1100 già molto prima. a  8670 giri/min. Questo significa che il 750 può girare più forte di 1000 giri a parità di sollecitazioni meccaniche rispetto al 900/1100 , solo per il fatto di avere la corsa più corta... Bene

2 - Il miglioramento del riempimento consiste nel fare in modo di fare entrare la maggior quantità d'aria e benzina attraverso la testata. Un po' come mettere molti più vestiti nella stessa valigia. Un parametro importante é la velocità nei condotti al regime di coppia massima, deve essere alta , ma non deve superare il valore critico di 0,5 per l'indice di Mach. Questo valore, nei motori del CB viene raggiunto molto presto, già verso i 7-8000 giri, dopo di che il riempimento cala rapidamente e con esso anche la coppia. La potenza  da quel punto in poi comincia ad appiattirsi e a scendere ... potendo avere un diagramma di distribuzione con più incrocio al PMS si può sfruttare meglio l'effetto dell'inerzia nei condotti e quindi trarne vantaggio per il riempimento

In termini pratici:
occorrono valvole pù grandi, una maggiore alzata delle camme e i condotti con un basso coefficiente di attrito (testa flussata) La combinazione migliore la si ottiene con la testa del 900/1100 e le camme del 1100... Abbastanza bene, ma in realtà occorrerebbe aumentare il passaggio attraverso le sedi, allargandole , ma soprattutto migliorare radicalmente i condotti di aspirazione e scarico (vedere oltre) e la lunghezza dei collettori, di aspirazione ma anche di scarico...

3 - Il miglioramento della combustione, consiste nel fare in modo che tutta la miscela aria benzina venga "accesa" il più rapidamente possibile in tutto il volume della camera di scoppio e cercare di aumentare la pressione della combustione e quindi la spinta sul pistone e la coppia.

In termini pratici:
questo si ottiene aumentando l' effetto della turbolenza alla fine della compressione, mediante la forma della camera , sfruttando l'effetto dello "squish" ed aumentando il rapporto di compressione "reale" fino al valore massimo permesso dal tipo di benzina
Visto che al punto 2 abbiamo già scelto la testa giusta, dovremme lavorarla bene per raggiungere lo scopo...
 
Dopo tutto questo discorso, si profila una serie di motori ipotetici, tutti a corsa corta, da valutare con le simulazioni teoriche per vedere cosa possono offrire:

Motore 1
Testa del 900/1100 e camme del 1100
Pistoni del 900, da 67.5mm presi dal kit BIG BORE del 900
Albero motore del 750 , con corsa 62 mm e bielle 750/900
Cilindrata risultante 885 cc (un bel 750 maggiorato, quasi un 900)
Motore 2
Testa del 900/1100 e camme del 1100
Pistoni del 1100, da 70mm
Albero motore del 750 , con corsa 62 mm e bielle sempre del 1100 a causa degli spinotti da 17mm
Cilindrata risultante 955 cc (un bel 900 maggiorato)
Motore 3
Testa del 900/1100 e camme del 1100
Pistoni del 1100, spwciali (tipo Wiseco) da 72mm
Albero motore del 750 , con corsa 62 mm e bielle sempre del 1100 a causa degli spinotti da 17mm
Cilindrata risultante 1010 cc (un altro bel 900 maggiorato)
Motore 4
Testa del 900/1100 e camme del 1100
Pistoni del 1100, speciali (tipo Wiseco) da 74mm
Albero motore del 750 , con corsa 62 mm e bielle sempre del 1100 a causa degli spinotti da 17mm
Cilindrata risultante 1066 cc (un 1100 corsa corta)

[Shark]

Ivan che dire ...leggere le tue argomentazioni di ingegneria meccanica peraltro spiegate alla tua maniera così assimilabile anche a chi ingegnere non è , è sempre molto affascinante..  
Io voto per il motore n°4  
corro a cercare un albero del 750...  

[IVAN]

 
Troppo buono Lorenzo, ma almeno aspetta di leggere il resto: abbiamo appena cominciato e la lista della spesa potrebbe essere lunga ...
 

[Shark]

Troppo buono Lorenzo, ma almeno aspetta di leggere il resto: abbiamo appena cominciato
 

ambè..allora aspetto... questo topic mi sta intrigando parecchio sopratutto perchè un mio 900 sacrificale che tu ricordi bene giace nell'officina sociale in attesa di stupri... 

[Gabro]

perchè invece non fare uno stroker 750 con albero motore 900/1100?!!?

[IVAN]

Ciao Gabro!
interessante, anche se questo va in direzione contraria alle mie tesi ... ma perché no?
Anzi, è una bella idea, così mettiamo a confronto le due filosofie

Allora, oltre ai quattro motori ipotizzati abbiamo anche:

Motore 5
Testa e camme del 750
Cilindro del 900 a 9 alette, incamiciato a 62mm
Pistoni del 750, da 62mm
Albero motore del 900 , con corsa 69 mm
Cilindrata risultante 832 cc (un bel 750 Stroker)

Bene, chiudiamo qui la selezione, direi. Nel fine settimana farò le "prove al banco" e posterò i risultati.
Poi parleremo delle sostanziali modifiche da fare alle teste e ai condotti...
 

[criz]

fantastico ivan!
Seguo tutti i tuoi post e come hanno detto prima, con le tue spiegazioni rendi semplici cose che non lo sono..

son curioso, ma usi software di simulazione o "solo" teoria e calcoli da ingegnere?

[IVAN]

fantastico ivan!
Seguo tutti i tuoi post e come hanno detto prima, con le tue spiegazioni rendi semplici cose che non lo sono..
son curioso, ma usi software di simulazione o "solo" teoria e calcoli da ingegnere?

Sono contento che ti piaccia, criz. Le simulazioni le faccio con un software specifico ...

[IVAN]

Non sono fuggito all'estero! Sto solo facendo più simulazioni di quanto previsto ...
Ho inserito i dati dei vari componenti, in modo separato, ognuno con i suoi valori caratteristici, misurati oppure ricavati dai manuali di officina o dalle prove al banco.

Questo vale per: blocco motore (imbiellaggio-cilidri-pistoni), testa, camme, scarichi  e carburatori, per ognuno dei 3 motori standard da 750/900/1100. In totale sono 15 sottogruppi, e non é stato uno scherzo ...

Poi ho "assemblato" i 5 motori ipotetici, mischiando i componenti come indicato in precedenza, e per ciascuno ho simulato la prova al banco "virtuale". Sto preparando le slide e una di queste sere le posto ...

Ne sono venute fuori un bel pò di considerazioni   

[BigC]

Sono moooooooooooolto curioso 

[IVAN]

CB900F - Esperimenti su motore e prestazioni

Ecco i risultati della simulazione. Nei diagrammi che seguono sono rappresentate solo le potenze alla ruota, le curve di coppia le ho tralasciate per non affollare troppo le immagini.
Il software fornisce anche una serie completa e impressionante di parametri, su tutto l'arco di regimi , ed anche una simulazione grafica con l'andamento delle pressioni nei condotti ad ogni angolo di rotazione dell'albero motore. Tutti questi dati hanno un sicuro effetto: CURANO L'INSONNIA, quindi ve li risparmio !

Ripeto ancora una volta: più che i valori assoluti, conviene concentrassi sulle differenze fra le varie curve. Per chiarezza riassumo le caratteristiche dei motori:

Motore 1
Testa del 900/1100 e camme del 1100
Pistoni del 900, da 67.5mm presi dal kit BIG BORE del 900
Albero motore del 750 , con corsa 62 mm e bielle 750/900
Cilindrata risultante 885 cc (un bel 750 maggiorato, quasi un 900)
Motore 2
Testa del 900/1100 e camme del 1100
Pistoni del 1100, da 70mm
Albero motore del 750 , con corsa 62 mm e bielle sempre del 1100 a causa degli spinotti da 17mm
Cilindrata risultante 955 cc (un bel 900 maggiorato)
Motore 3
Testa del 900/1100 e camme del 1100
Pistoni del 1100, spwciali (tipo Wiseco) da 72mm
Albero motore del 750 , con corsa 62 mm e bielle sempre del 1100 a causa degli spinotti da 17mm
Cilindrata risultante 1010 cc (un altro bel 900 maggiorato)
Motore 4
Testa del 900/1100 e camme del 1100
Pistoni del 1100, speciali (tipo Wiseco) da 74mm
Albero motore del 750 , con corsa 62 mm e bielle sempre del 1100 a causa degli spinotti da 17mm
Cilindrata risultante 1066 cc (un 1100 corsa corta)
Motore 5
Testa e camme del 750
Cilindro del 900 a 9 alette, incamiciato a 62mm
Pistoni del 750, da 62mm
Albero motore del 900 , con corsa 69 mm
Cilindrata risultante 832 cc (un bel 750 Stroker)


Cominciamo con i tre motori standard 750/900/1100




Seguono i motori "piccoli" al disotto del litro di cilindrata, cioè:
750 e 900 standard a confronto con i motori:
1 da 886  con 88 HP
2 da 955  con 92 HP
5 da 832  con 80 HP



Il Motore 5 é il 750 "Stroker" proposto da Gabro,  che sembra avere prestazioni stranamente simili a quelle del CB900F standard pur essendo "solo" di 832 cc . Ci deve essere una spiegazione, ma non è la sola sorpresa,

infatti guardiamo l'ultima slide, con i motori superiori a 1000cc, rappresentati dalle due curve più alte e cioè:

Motore 3 da 1010cc con 95 HP   Alesaggio 72x62
Motore 4 da 1063cc con 93 HP   Alesaggio 74x62
Motore CB1100F da 1063cc con 94 HP e Alesaggio 70x69



Interessante il confronto fra gli ultimi due, con la stessa cilindrata di 1063 cc, ma un rapporto corsa alesaggio molto diverso: La potenza é praticamente la stessa, in barba alle premesse tecniche fatte all'inizio, sul migliore rendimento meccanico della soluzione a corsa corta ...

Il motivo di queste due comportamenti strani c'è , lo dicono i tabulati forniti dal software ...
il migliore rendimento meccanico della corsa corta viene "annullato" dal contemporaneo peggioramento del rendimento volumetrico all'aumentare dell'alesaggio. In effetti con l'alesaggio più piccolo da 62mm, il motore in proporzione funziona meglio !!!

La spiegazione sta tutta nella testa, quella del motore ovviamente! Qui abbiamo una situazione poco felice per la forma della camera di scoppio, misura delle valvole, e forma dei condotti, soprattutto quelli di aspirazione
  ... ma ne parliamo la prossima puntata.

[criz]

fantastico, ora voglio un bel 750 Stroker da 832cc!
Chi ha da vendere cilindri e albero motore del 900? 

[IVAN]

fantastico, ora voglio un bel 750 Stroker da 832cc!
Chi ha da vendere cilindri e albero motore del 900? 

Già, però dato che ci sei potresti mettere anche i pistoni del 900, senza incamiciare a 62 ...
quindi finiresti per avere un 900 cc ...

oppure montare uno spessore in alluminio sotto il cilindro del 750 per alzarlo di circa 7mm , come fatto da un certo Kazuo Yoshima della OMT a Toronto, Canada

 

CB900F - Esperimenti su motore e prestazioni

[criz]

oppure montare uno spessore in alluminio sotto il cilindro del 750 per alzarlo di circa 7mm , come fatto da un certo Kazuo Yoshima della OMT a Toronto, Canada

Non ti voglio "inquinare" il topic ma.. spessore,  pistoni 750, e albero motore del..

[IVAN]

CB900F - Esperimenti su motore e prestazioni

Allora, riassumendo a parole i risultati delle prove al banco virtuale risulta che:

- aumentando la cilindrata , aumentano le prestazioni in modo proporzionale, GRAZIE
- adottando una corsa corta e un alesaggio grande, a parità di cilindrata, le prestazioni rimangono più o meno le stesse, vedi il motore #4 da 1063 cc confronto al motore standard di pari cilindrata
- al contrario, con un alesaggio piccolo e una corsa lunga, questo rendimento è migliore e quindi vengono fuori prestazioni migliori del previsto, come il motre 832 che raggiunge quasi i livelli del 900 

Il software di simulazione conferma che questi motori respirano "male" quando diventano "superquadri" e potrebbero girare più forte e dare più potenza?

Il software non può dirti "Aho!, controlla un po' sto fatto!" Però, interpretando bene l'analisi ti da degli indizi...e a questo punto interviene il cervello umano, che deve essere sempre collegato e vigile ...

allora ho fatto un'indagine seria sulla testa dei CB, confrontandola con il famoso "motore a uovo" MOTOBI 250 6TIRANTI da competizione, e con la testa di un DUCATI 749 "testa stretta"...tanto per gradire


L'"indagine seria" significa che mi sono rilevato le misure della camera di scoppio e ne ho fatto un disegno in scala. Eccolo.  Prendetevi qualche secondo e guardatelo per bene. Al di sotto delle due valvole ho disegnato una serie di semicerchi, che danno l'idea della misura dei vari pistoni, da 62mm a 74mm ...


La camera di scoppio è effettivamente molto piccola e sacrificata, con le valvole molto inclinate, molto piccole e soprattutto molto vicine fra di loro ! 

Con una misura di soli 53 mm e per un pistone da 62 mm come quello del 750 va più che bene.
Non può andare bene per un pistone da 74mm, che vorrebbe due valvole almeno da 30mm ciascuna.

Fino ai medi regimi non ci sono problemi, ma quando un pistone da 74 mm cerca di respirare attraverso due valvole da 26mm, va in apnea e comincia a soffocare ! 


Il brutto è che due valvole di aspirazione più grosse FISICAMENTE non ci stanno, perchè sono già troppo vicine a quelle di scarico, solo 4 mm,  e nella fase di incrocio vano in collisione già con una alzata di appena 3mm. Questo limita l'uso di camme con un incrocio decente.

Quindi occorrerebbe allontanare le valvole fra di loro, portando l'angolo da 62 gradi almeno a 50 gradi. A quel punto si potrebbero montare valvole più grosse con una alzata ed un incrocio maggiori.

Allo stato attuale, le camme sono l'unico sistema per fare passare un po' più aria, ma il beneficio è limitato dalla architettura della testa.

INTENDIAMOCI  Non sto dicendo che è un motore sbagliato, ma non è nato per le prestazioni estreme. Piuttosto un motore robusto e con un tiro formidabile a tutti i regimi. Da questo punto di vista molto indovinato.

Il progetto del 750 è stato portato a 900 e poi a 1100, mantenendo praticamente le stesse misure di quello piccolo. Ottima cosa per la produzione, ma le prestazioni rimangono quelle di un motore sportivo, molto guidabile e generoso, che può essere tirato fino alla fascia rossa, ma che "in alto" oltre i i 9.000  non "spinge". Ci arriva. volendo, ma non spinge.

Bisogna anche chiedersi: Ma chi vuole arrivare a 11.000 giri? 

Probabilmente nessuno. Si fa per fare un paragone con i motori moderni, che spesso girano tranquillamente a 12-13.000 e fanno accapponare la pelle e arricciare l'asfalto.


Rendimento della combustione

Un altro punto migliorabile è la forma della camera di scoppio: a capanna, o "pentroof" per dirla all'inglese. Una forma molto più efficente è quella resa famosa della Suzuki, giù dagli anni 90 con la sua TSCC (twin swirl combustion chamber),

[headmbusacncbv.gif]

Dove la valvole sono quasi racchiuse da due "semicamere" fatte in modo da aumentare la turbolenza e quindi poter migliorare molto la combustione e contenere il fenomeno del battito in testa anche con rapporti di compressione elevati: due elementi fondamentali per chi cerca le prestazioni.


Anche la Ducati adotta una forma simile ...


Per finire, la forma dei condotti di aspirazione

I carburatori di tutti i CB sono più stretti della bancata dei cilindri, e i  raccordi in gomma sono curvi, anzi sono "ad angolo" specialmente il #2 e #3.

Anche i condotti interni alla testa hanno un angolo, circa 18 gradi, e in sostanza entrano nella camera di scoppio in diagonale, dall'interno verso l'esterno ...

La linea del condotto , il suo asse, è orientato dritto dritto sulla valvola più esterna, ed è questa che si prende la maggior parte del (misero) flusso che riesce a passare.


La valvola interna rimane nascosta, dietro l'angolo, e rimane anche sotto-alimentata 

La prova è semplice: prendete un tubo di gomma, quelli da giardino, e infilatelo dentro il condotto di una testa smontata e senza valvole. Aprendo il rubinetto l'acqua entra nel condotto ed esce quasi tutta dalla valvola esterna: ci siamo capiti !

A questo punto, più che lucidare i condotti a specchio, bisognerebbe cercare di deviare il flusso in misura uguale sulle due valvole, aprendolo di più sulla valvola interna, in modo di sfruttarle entrambe al massimo. Poi certo occorre ridurre la "poccia" da cui esce la guida-valvola: è uno specie di dissuasore sulla strada verso la camera di scoppio...

L'ideale sarebbe allontanare fra loro i carburatori e spostare l'angolo dei condotti in modo di entrare dritti in mezzo alle due valvole, come nella foto seguente, sempre del Ducati 749, impressionante per linearità ed efficenza ...


Per finire, una sorpresa: il Motore 4 con circa 125 HP alla ruota, con:

 le valvole di aspirazione da 32mm e scarico 24mm
 camme WEBER 118
 condotti modificati e flussati a dovere
 compressione portata a 12:1 e camera TSCC

EDIT
Valvole da 32 e 24mm non entrano fisicamente nella testa del CB, ma se fosse possibile con la bacchetta magica del software. Il confronto con il motore 1100 di serie sarebbe esaltanteante !!!
La curva di coppia del motore di serie comincia a scendere dopo i 7000 giri, mente in questo ipotetico motore rmarrebbe costante fino a 9000 giri , con un incremento di potenza notevoel !!