Topic: CBWIKI – Carburatori diretti e a depressione (Letto 8050 volte)

IVAN · « **il:** 27 Febbraio 2012, 01:43:58 »

CBWiki – Carburatori diretti e a depressione - I parte

Ma perché farne due tipi? Non ne bastava uno solo? Che differenza c'è in pratica? Qual è meglio? Cosa dobbiamo sapere per farli funzionare bene?

Un po' di storia?
Parlando di carburatori per moto giapponesi, ci troviamo di fronte due schieramenti ben definiti da diversi decenni: HONDA con Keihin e Yamaha-Suzuki-Kawasaki con Mikuni. Che mi risulti, fino dagli anni '70, cioè dagli albori dell'export giapponese verso l'occidente, le case sono rimaste fedeli ai loro fornitori di fiducia.

Le moto si sono evolute nel tempo, e carburatori ne hanno affiancato l' evoluzione fino dalla iniziale ricerca delle prestazioni, poi della riduzione dei consumi, ed infine nella corsa per il rispetto degli standard sulle emissioni, dettati soprattutto dagli stati americani più sensibili.

Il carburatore a comando diretto, ha segnato un predominio assoluto nei motori da competizione giapponesi (ed europei) ed anche nella produzione di serie, soprattutto sui motori a due tempi.

Quando lo stato della California, maggiore “consumatore” di motociclette, cominciò a dettare legge per la riduzione delle emissioni, tutte le case furono costrette a correre ai ripari in vario modo, ma i carburatori furono fin da subito individuati come il componente più determinante per raggiungere lo scopo.

Ma cos'è poi la carburazione?
Il motore a scoppio, per funzionare ha bisogno di alimentarsi esclusivamente con una miscela di gas, che contenga ossigeno gassoso O2 , il comburente, e un composto di carbonio e idrogeno CxHy, il combustibile.

Il mix così composto può bruciare in qualsiasi condizione. Brucerebbe bene anche sott'acqua, perché contiene tutto quello che serve per sviluppare una fiamma.

Una miscela adatta allo scopo sarebbe potrebbe essere aria (O2+N2) e metano (CH4), ma potrebbe andar bene anche ossigeno ed acetilene. Basti pensare al famoso cannello ossi-acetilenico, che viene usato anche dai sommozzatori per lavori subacquei.

In questo caso é sufficiente dosare una certa portata di gas metano, con una certa portata di aria. Si tratta di due gas a diverso peso molecolare, ma pur sempre di due gas. Il dosaggio può essere tranquillamente fatto a volume, visto che le pressioni in gioco sono basse, ed il gas può essere considerato a volume costante.

I primi motori a scoppio andavano a gas e avevano un “gasogeno” a bordo, ma lasciamo perdere: era il tempo dei pionieri. Anche con le bombole, non é che siano mai state tanto comode, figuriamoci per le moto.

La benzina apparve subito molto più pratica e più performante (vedere il seguito), ma quando si cominciò ad usarla, sorse subito la necessità di trasformarla da liquido in gas, in modo da farla digerire al motore. Si trattò subito di dover inventare un “attrezzo” che compisse questa trasformazione in maniera continua e controllata.

I tedeschi, pionieri dei motori a scoppio, e amanti della precisione formale, chiamarono l'attrezzo in questione "Vergaser", che in italiano suona come “gasificatore”, per sottolineare bene la sua funzione di trasformare un liquido in un gas.
Tutti gli altri, noi compresi, lo chiamarono più o meno nella stessa maniera, “carburatore”, cioè un attrezzo che serve a “carburare”, cioè a cedere carburante. Che sia sbagliato non si può certamente dirlo, ma francamente viene a meno l'idea della sua funzione primaria.

Allora, il carburatore cede sì carburante all'aria che entra nel motore, ma per fare questo deve prima trasformare la benzina liquida in qualcosa di simile ad un gas, quindi deve fare il “gasificatore”.

Lo sappiamo tutti che basterebbe far bollire il liquido per trasformarlo in vapore, ma non possiamo certo pensare di far bollire la benzina dentro al carburatore, e neanche pretendere che evapori da sola nello stesso istante che viene risucchiata nel venturi. Non c'è abbastanza tempo!!!

Ci vuole un altro sistema, occorre aumentare a dismisura la superficie di contatto fra aria e benzina, producendo una specie di “nebbia” di goccioline finissime di benzina, simile alla nebbia che esce da una bomboletta spray di insetticida, e che evapora quasi subito, mischiandosi con l'aria.

Ed è proprio questa nebbia che esce dagli ugelli e si diffonde nel 'venturi', dove evapora durante il percorso verso la valvola di aspirazione, dove deve arrivare completamente evaporata, senza più gocce liquide.

Questa trasformazione è fondamentale ed avviene in un punto ben preciso del carburatore, il polverizzatore, che, lo dice la parola, polverizza il liquido in tante goccioline finissime come particelle di polvere.

Più precisamente, la benzina passa attraverso al getto del massimo, entra nel polverizzatore, dove si scontra con una corrente d'aria che arriva dall'apposito getto calibrato posto all' ingresso, sul cornetto e che la polverizza. Prosegue il percorso in salita sotto forma di spray e infilandosi fra il polverizzatore e lo spillo conico entra nel venturi, come rappresentato a destra della figura seguente.

E al minimo?

Anche al minimo serve lo spray, mica solo al massimo! Infatti il getto del minimo, il famoso “Pilot Jet”, manda la benzina a polverizzarsi contro una corrente di aria, in un mini-polverizzatore incorporato, prima di farla entrare nel venturi, tramite due piccoli fori: uno proprio sotto alla saracinesca, ed uno, poco più a valle, controllato alla famosa vite del minimo, chiamata da molti CB-isti “Vite del Pilot” , cioè vite del minimo, che controlla l' uscita dello spray quando la saracinesca è chiusa, cioè al minimo, come si vede a sinistra della figura precedente.

Si ma allora, dov'è la differenza?

La differenza comincia proprio a questo punto, dove la benzina spray entra dentro al venturi, passando fra la differenza di diametro che c'è fra lo spillo conico infilato dentro al polverizzatore e la sua parete interna.

Il polverizzatore rimane fermo al suo posto, mentre lo spillo si muove assieme alla saracinesca e quindi fa passare tanto più spray quanto più la valvola si alza. E qui i due tipi di carburatore si salutano, ed ognuno segue la sua strada, anzi direi che ognuno segue i suoi ideali:

- il carburatore diretto, segue ciecamente i comandi del pilota, senza disobbedire agli ordini, anche a costo di affogare il motore

- il carburatore a depressione, i comandi del pilota li interpreta e basta, cercando di preparare al meglio un'alimentazione sempre ottimale per il motore

Il seguito a fra poco ...

Regole della discussione

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IVAN · « **Risposta #1 il:** 28 Febbraio 2012, 17:46:23 »

Presentazione della discussione

CBWiki – Carburatori diretti e a depressione - seguito

La differenza c'è, eccome!

Questi due modi di interpretare il movimento della saracinesca ( o valvola del gas) fanno una enorme differenza, che può essere analizzata in questo modo:
Sappiamo che la valvola del gas e lo spillo conico sono solidali, anche se la sporgenza dello spillo dalla valvola é regolabile su quattro o cinque posizioni.

Quindi , mano mano che la valvola si alza, lascia passare più aria, e allo stesso tempo lo spillo lascia passare più benzina polverizzata, e se tutto va bene, il rapporto di aria e benzina rimane costante e quindi siamo a posto …. o no?

No, non è cosi semplice, infatti:

1- La quantità di aria che passa sotto la valvola del gas, la decide il motore in base al suo regime di rotazione, e quindi alla sua 'fame' di aria. Più il motore gira, più aria aspira.

2- Oltre a questo, per una data apertura di gas, l'aria che entra assume una certa velocità ed una certa pressione. Questa pressione é sempre inferiore alla pressione atmosferica, per cui spesso si dice che crea una 'depressione' o un 'vuoto'.

4- E' proprio questa depressione che risucchia benzina nebulizzata dal polverizzatore attraverso la strozzatura dello spillo conico.

3- La velocità dell'aria, a un dato numero di giri, dipende dalla apertura della valvola del gas. Più si apre, più la velocità scende, e viceversa, e allo stesso modo, la depressione.

5- Purtroppo la depressione dell'aria non é direttamente proporzionale alla velocità, ma al suo quadrato.

Una bella complicazione!

In realtà, la complicazione é arrivata solo con l'arrivo sulle norme anti inquinamento. Nel tentativo di diminuire la quantità di gas incombusti rilasciati allo scarico, si é cercato un sistema per dosare esattamente la benzina in rapporto all'aria, in ogni condizione di utilizzo: in rettilineo, salita, discesa, sia in accelerazione che in decelerazione.

Occore dosare abbastanza benzina per avere buone prestazioni, ma non troppa in modo che il motore la possa bruciare tutta ad una temperatura ottimale.

Soluzione: Carburatori a depressione, o CV !
Per fare un dosaggio esatto di benzina è necessario tenere costante qualche parametro. In modo che la cosa sia più gestibile.

Il carburatore a depressione realizza un sistema dove la velocità e la depressione dell'aria nel 'venturi' siano sempre costanti. Ah sì! Non per niente vengono chiamati CV, cioè Costant Velocity, o Constant Vacuum. E' l'uovo di Colombo! La quadratura del cerchio!

In questo modo il risucchio di benzina nebulizzata dal polverizzatore é governato 'solo' dalla differenza di diametro fra spillo e polverizzatore, cosi come la portata di aria 'solo' dalla posizione della valvola del gas. Quindi, una volta trovata la messa a punto ottimale, la carburazione rimane costante a prescindere dal polso del pilota.

Seguiamo passo passo quello che succede dentro un carburatore CV

Il motore è tranquillamente in moto, al minimo, 1100 giri, si sta scaldando, mentre il pilota si mette il casco e fa i suoi controlli: documenti, chiavi, soldi, cellulare … bene. Giù la levetta dell'aria, non serve più.

Guardate bene la figura e immaginate la scena.

La valvola del gas 3 di ogni carburatore è ancora tranquillamente adagiata in basso, e la poca aria sibila nel sottile spazio sotto di lei, trascinandosi appresso lo spray nebulizzato che esce dal sistema del minimo, 8-9, come detto in precedenza... il foro 4 sotto la valvola del gas 3 è in comunicazione con la parte superiore 1 del depressore, mentre la parte inferiore 2 è in comunicazione con la zona del cornetto di aspirazione... Questa è la nostra finestra aperta del nostro studio, mentre la farfalla 10 è la porta: capirete subito cosa intendo, andiamo avanti...

La depressione, o il risucchio, è al suo valore standard, e si trasmette in ugual misura al di sotto e al disopra del pistone nel depressore, tenendolo fermo al suo posto, sotto la spinta del suo peso. Tutto tranquillo, il motore borbotta sornione ...

Colpo di 'gas' … e colpo di scena. Le valvole a farfalla 10 si aprono di colpo ed è come in casa, quando c'è vento: La finestra dello studio è aperta, ma la porta é chiusa. Anche li è tutto tranquillo, solo un po' d'aria vicino al davanzale...

Poi, di colpo entra qualcuno ed apre la porta... e in un istante tutti i fogli dalla scrivania volano fuori dalla finestra, e la finestra si chiude sbattendo!
Stessa cosa nel CV: le valvole a farfalla si aprono di colpo ed entra la corrente d'aria che si dirige verso la valvola del gas. La depressione che regnava dietro alle farfalle, e che 'succhiava' verso il basso il pistone nel depressore, cambia di colpo, mentre quella sopra al pistone, impiega più tempo ad adeguarsi, perché l'aria deve passare attraverso il piccolo foro calibrato 4 sotto la valvola del gas !

Risultato: di colpo la valvola del gas viene risucchiata verso l'alto e la molla comincia a comprimersi, opponendosi sempre di più al fenomeno. Se non ci fosse la molla, sai che botta! Come la finestra dello studio, che sbatte per la corrente !

Le regole del gioco...
La molla in effetti è l'arbitro del gioco, e funzione come una centralina elettronica. La sua azione consente alla valvola del gas di salire, ma solo fino a bilanciare la depressione sopra e sotto con il peso dell'ambaradan e, in definitiva, a mantenere costante la velocità e la depressione dell'aria sotto la valvola. Questo a sua volta determina una polverizzazione sempre costante.

La nebbia di benzina è omogenea e costante ad ogni regime, nonostante il polso schizofrenico dell'omino col casco, che ignaro della cosa smanetta a volontà, fregandosene altamente di tutto il lavoro frenetico che si svolge fra le sue ginocchia.

.. non vanno cambiate
Si, il gioco funziona bene fino a quando l'omino con il casco non decide di togliere i filtri e montare i cornetti con le reticelle, acquistati su Ebay...

Certo, l'airbox non è molto sportivo! … E quel filtro poi! … Le valvole a farfalla sono bella invenzione, però, accidenti, devono essere anche una bella ostruzione di flusso... anche a tutto gas limiteranno parecchio! E poi c'è anche la farfalla dello starter in mezzo ai piedi...
Ma poi è giusto dire: a tutto gas o è meglio dire: a tutta farfalla?...
E, la valvola del gas si apre tutta, a tutto gas? …. Bella domanda! Mah, penso di si, … forse. Ma perché il carburatore é ovale anziché tondo? Mah! Occhi a mandorla: carburatore ovale, no?

E se poi a un quarto di gas il motore esita, cosa cambio? Regolo le viti del Pilot o cambio i getti del minimo? O del massimo? O quelli dei medi? Ma no: allargo i fori sotto le valvole gas, oppure monto molle più rigide! Oppure il Kit che ho appena comperato …
La situazione non è semplice, con questi CV … meglio lasciarli stare così come sono congegnati: funzionano proprio bene! Roba da giapponesi!

E i carburatori diretti?

Nei carburatori con il comando diretto, succede che è il pilota, con il suo polso e la sua sensibilità che decide il corretto dosaggio della benzina, calibrando con attenzione l'apertura più adatta della valvola in base al regime del motore e al carico del motore.

Così facendo, se ha il polso 'smanettone' e poco allenato, il più delle volte tende a d aprire sempre un po' troppo rispetto alla reale necessità del motore, affogandlo.

Ma cosa significa esattamente 'affogandolo' ?

Torniamo un attimo indietro, alla dipendenza fra velocità dell'aria e (de)pressione, e al fatto che le due cose non sono proporzionali ma dipendono dalla radice quadrata... e facciamo un esempio.
Un CB900F, con i carburatori diretti da 34mm che gira a 7200 giri, é in grado di aspirare fino a circa 27 litri di aria al secondo, per ogni cilindro.

Ho il gas aperto a metà. In questo caso metà significa metà di 34, cioé esattamente 17mm.
La velocità dell'aria sotto la valvola è di circa 30 metri al secondo e la depressione é di 54 mm di colonna d'acqua, mmca.

Se l'omino col casco spalanca il gas di colpo, la velocità scende di colpo alla metà, 15 metri al secondo, la depressione scende a soli 13.5 mmca, lo spillo conico è tutto alto e butta fuori tutta la benzina di cui è capace, nebulizzata poco e male, mentre l'aria è sempre la stessa, con il risultato di ingolfare il motore!

E' una situazione estrema, che nessun CB-ista si sognerebbe di trovarsi, ma è adatta per rendere l'idea...

Vantaggi e svantaggi
Allora il carburatore CV è molto migliore?
Tutto sommato, sì. Anche per un uso sportivo, la risposta è sempre sì... a patto di lasciarlo stare così com'è, con i filtri, le valvole a farfalla, messe di traverso alla gola del carburatore, e poi anche quelle dello starter.

I carburatori diretti, a tutta apertura sono una delizia aerodinamica: un condotto tondo e liscio, senza asperità alcuna, resa al 100%. Se si cercano le prestazioni, oppure solamente il look corsaiolo, sono ideali. Anche la messa a punto é più facile, ma lasciamo stare le emissioni ed i consumi. No comment!

Ma con i diretti, non c'è verso: la centralina di comando é nel polso dei chi guida, e quindi i risultati dipendono dal manico …

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