Calcolo della curva di coppia senza un banco a rulli (lungo)

[rekjasdsadsae3kkklnsadds]

A richiesta ecco le istruzioni dettagliate!
Calcolo della curva di coppia
Senza un banco a rulli

DICHIARAZIONE DI NON RESPONSABILITA`

Mi dichiaro al di sopra di ogni responsabilita` di eventuali danni a cose o persone derivanti dall'applicazione, su strade aperte al traffico o no, del seguente procedimento! Allacciate sempre le cinture di sicurezza e rispettate il Codice Della Strada!

INTRODUZIONE

Calcolare la curva di coppia della propria auto senza un banco a rulli? E` possibile!

Ho ideato un foglio di calcolo che mediante alcuni principi fisici, formule matematiche e dati tecnici conosciuti permette di conoscere la curva di coppia alla ruota della propria auto e ricavarne un grafico per una veloce comprensione dei valori.

I requisiti fondamentali per questa prova sono tre:

- Un tratto di strada completamente pianeggiante e chiuso al traffico
- Una videocamera digitale con una buona qualita` ed un buon numero di fotogrammi al secondo
- Alcuni dati tecnici della propria auto

COME E` POSSIBILE

Conoscendo il peso dell'auto e la sua accelerazione da un regime x1 ad un regime x2 in ogni istante (per convenienza, ad intervalli discreti) e` possibile ricavare mediante alcune formule qual'e` la forza necessaria, quindi la coppia, per effettuare tale accelerazione. Dato che la prova si svolge in movimento, per ottenere il valore corretto di coppia alla ruota dovranno essere aggiunti gli attriti dovuti all'aerodinamica ed alle gomme.
L'accelerazione dell'auto viene ricavata attraverso il contagiri, e ricavati da esso la velocita` del veicolo mediante i dati della grandezza delle gomme e i rapporti del cambio.

Perche' il contagiri? Non e` impreciso?
Il contagiri, avendo un'escursione di movimento molto ampia (in media sui 180 gradi), permette di avere una precisione di vari ordini di grandezza maggiore da questo punto di vista rispetto al tachimetro. Il tachimetro e` inoltre soggetto ad un margine di tolleranza spesso voluto dalle Case automobilistiche, oltre che ad essere imposto dalla legge.

Un contagiri digitale e` migliore o peggiore di uno analogico?
Il contagiri digitale e` assai migliore di uno analogico! Se avete la possibilita` di usare un contagiri digitale (a cifre), usate quello, la precisione ottenibile nel calcolo e` infinitamente maggiore, e se i dati forniti e le condizioni di prova sono corretti e` possibile avere risultati dalla precisione comparabile alla rilevazione su un banco a rulli vero e proprio! Il top sarebbe un log dei giri da OBD a frequenza di campionamento elevata, ma non tutti hanno a disposizione l'attrezzatura necessaria. La videocamera e` un metodo piu` accessibile.

PARTE 1: LA VIDEOCAMERA ED IL SUO POSIZIONAMENTO

La videocamera e` il punto cardine della prova: essa sara` usata per filmare il contagiri, e dunque l'accelerazione dell'auto in una data marcia. E` fondamentale che abbia due buone caratteristiche:

- Qualita`: E` preferibile che il video non sia compresso in maniera tale da rendere molto difficile l'identificazione dei piccoli spostamenti della lancetta del contagiri
- Risoluzione: Deve avere una buona qualita` per permettere di identificare al meglio le varie tacche del contagiri e la posizione della lancetta ad essere relativa. E` raccomandata almeno una risoluzione QVGA (320x240)
- Fotogrammi al secondo (fps): E`, forse piu` della risoluzione e della qualita` video, il parametro essenziale per il buon esito della prova. Essenzialmente, maggiore e` il numero di fps, maggiore e` l'accuratezza dei risultati che si possono ottenere. Sono raccomandati almeno 15 fps, molto meglio se 30 fps, l'ottimo e` rappresentato dai 60 fps. Il numero di fotogrammi al secondo indica in breve la precisione temporale con il quale si puo` analizzare la lancetta del contagiri: e` ovvio che piu` piccolo e` l'intervallo di tempo apprezzabile, migliore e` la precisione ottenibile.

Anche il posizionamento e` importante.
La videocamera deve essere posizionata in maniera tale che l'obiettivo sia esattamente centrato al perno del contagiri, o meglio, deve essere posto perpendicolarmente. Perche'? Con una visione obliqua del contagiri, specie con alcuni obiettivi grandangolo, si viene a creare un errore di parallasse e prospettico che rende molto difficile l'individuazione dell'effettiva posizione della lancetta rispetto alle tacche intermedie, con perdita di precisione e di tempo. Fare in modo che il contagiri venga inquadrato nella sua interezza, si deve vedere nel video praticamente solo esso! In caso di contagiri con cifre digitali, questi suggerimenti cadono.
Inoltre e` preferibile che la videocamera, anche per motivi di sicurezza, sia fissata in qualche modo al volante, per ridurre le vibrazioni ed i movimenti sussultori che possono dare luogo a sfocature e quindi perdita di precisione. Ingegnatevi! Se proprio non potete fissare la videocamera, cercate di tenerla il piu` fissa possibile senza traballamenti, e chiaramente, attenzione alla sicurezza!

PARTE 2: LA STRADA, LE CONDIZIONI DI PROVA

Le condizioni di prova sono importantissime, in quanto possono variare anche notevolmente i risultati ottenuti. Tuttavia non e` difficile avere una prova corretta da questo punto di vista. Occorre seguire alcuni principi:

- Pendenza della strada: Per evidenti motivi, la strada deve essere assolutamente in piano. Qualsiasi variazione di pendenza, sia in discesa che in salita, incidono negativamente sull'accuratezza dei risultati della prova. Cercate di trovare una strada il piu` pianeggiante possibile, se possibile usate Google Earth per verificare blandamente se la strada che percorrete presenta una pendenza.
- Condizioni del manto stradale: Il manto stradale deve essere il piu` regolare possibile ed ovviamente eseguita su asfalto. La prova non deve essere influenzata da buche, asfalto molto rugoso, che possono incidere in maniera significativa sul moto del veicolo, rischiando anche di farvi perdere il controllo in accelerazione.
- Condizioni meteorologiche: Assicuratevi che non ci sia vento che possa interferire in alcun modo sul moto del veicolo. Non eseguire la prova sotto la pioggia o su fondo stradale bagnato, ghiacciato od innevato.

PARTE 3: LA METODOLOGIA DI PROVA

Ok, abbiamo quindi appurato che la videocamera deve essere fissa, di buona qualita`, perpendicolare al contagiri, filmarlo nella sua interezza, la strada completamente piana, perfetta, in condizioni meteo perfette. Ora c'e` il momento clou: lo svolgimento della prova.

- Portate il motore alla temperatura di esercizio
- (importante) Disattivate il maggior numero possibile di accessori elettrici (luci, condizionatore, ventilatore, ecc)
- (importante) Chiudete completamente tutti i finestrini
- Accendete la videocamera
- Posizionatevi sulla strada in maniera sicura
- Portatevi in seconda marcia, quindi scendete, frenando lentamente, fino al minimo numero di giri che l'auto riesce a tenere senza accelerare da sola
- Fate partire la registrazione
- (importante) Accelerate al massimo, evitando di correggere troppo spesso la direzione dell'auto con il volante, se possibile e se cio` non compromette la sicurezza della prova
- Continuate a premere l'acceleratore al massimo fino al raggiungimento della zona rossa oppure il limitatore di giri
- Frenate in sicurezza, accostandovi sulla strada e terminate la videoregistrazione

Se accelero a fondo in seconda marcia le ruote slittano. Va bene?
No! Se le ruote slittano provate in terza marcia. La prova non deve essere condizionata da slittamenti di alcun genere.

Se accelero a fondo a bassi regimi la frizione slitta. Posso parzializzare?
No! Parzializzando viene completamente compromessa la prova. Provate a partire invece che dal minimo numero di giri che l'auto riesce a mantenere, da un regime superiore a quello della coppia massima. Consiglierei di adottare una frizione rinforzata in ogni caso.

Posso evitare di raggiungere la zona rossa od il limitatore? Ho paura per il motore
Nelle auto moderne c'e` il limitatore apposta per prevenire danni. Alla temperatura di esercizio un fuorigiri e` praticamente ininfluente per la vita del motore. Se tuttavia credete che cio` possa provocare problemi, potete anche fermarvi prima. Senza esagerare dall'altro verso pero`!

PARTE 4: DOPO LA PROVA

Che fare quindi dopo aver filmato l'accelerazione dal contagiri? Dovete prima di tutto mettere il video su internet! Se non avete un server privato dove poter uploadare i vostri filmati potete usare uno di questi servizi hosting file gratuiti:

http://www.filefactory.com/
http://www.sharebigfile.com/
http://www.filehosting.cc/
http://www.rapidsharing.com/
http://upload2.net/

In seguito dovrete fornire alcuni importantissimi dati della vostra auto, che serviranno per la computazione della curva di coppia ricavata dal video che avrete uploadato:

- Marcia utilizzata durante la prova
- Rapporti del cambio incluso quello al ponte
- Dimensione delle gomme usate durante la prova
- (importante) Peso dell'auto nel momento della prova**
- Cx (coefficiente di penetrazione dell'aria), S (superficie frontale dell'auto)
- (opzionale) Peso di una ruota
- (opzionale) Peso e diametro del volano, meglio se direttamente il suo momento di inerzia
- (opzionale) Altitudine e temperatura dell'aria; temperatura del liquido di raffreddamento

** Il peso dell'auto, posti gli altri dati come corretti, e` fondamentale per ricavare valori numerici per la curva di coppia che si avvicinino alla realta`. Con un peso approssimativo ma non reale si ottiene la forma corretta della curva di coppia, ma valori numerici puramente indicativi. Tenete bene a mente questo.

Dopo aver ricevuto questi dati li usero` nel mio foglio di calcolo (che essendo complesso ed alquanto incompleto, non me la sento per il momento di darlo via, mi spiace) e tirero` fuori le curve di coppia e potenza alla ruota.

ALCUNI VIDEO DI ESEMPIO

Alfa Romeo 147 1.9 MJtd 140hp
http://www.shirakawaakira.net/potenz...enethor%5D.avi

Il video ha una buona qualita` e buon numero di fps, ma non e` centrato al contagiri, ne' lo inquadra in esclusiva. In compenso non ci sono distorsioni che rendono complicata l'individuazione della posizione della lancetta rispetto alle tacche.
Questa la curva di coppia alla ruota rilevata: http://www.shirakawaakira.net/img/al...19mjtd_140.png
Questa la curva di coppia al motore rilevata da una rivista estera: http://www.shirakawaakira.net/img/140mjtd.png

Volkswagen Golf IV 1.6 16v 105hp
http://www.shirakawaakira.net/potenz...Baptivo%5D.avi

Il video e` complessivamente buono (buona qualita`, fps) anche se la videocamera non e` ben fissata.
Questa la curva di coppia alla ruota rilevata: http://www.shirakawaakira.net/img/vo...golf16_105.png

Fiat Punto II Sporting 1.2 16v 80hp
http://www.shirakawaakira.net/potenz...rand7%5D_1.mpg

Buoni fps, qualita` accettabile ma la videocamera non e` ben centrata e non e` fissa.
Questa la curva di coppia alla ruota rilevata: http://www.shirakawaakira.net/img/fi...rting_80_2.png
L'auto aveva qualche problema al flessibile dello scarico

Opel Corsa B 1.4i 60+ hp
http://www.shirakawaakira.net/misc/provaacceldivx.avi

Buona centratura, videocamera fissata, ma qualita` nella sufficienza e numero di fotogrammi al secondo appena accettabili. Questo video riguardava la mia ex Opel Corsa con un po' di modifiche (Airbox, filtro, scarico) prima e dopo la regolazione dell'anticipo di accensione su settaggi piu` spinti (video a destra).
Questa la curva di coppia alla ruota rilevata prima: http://www.shirakawaakira.net/img/corsamenoanticipo.png
Questa la curva di coppia alla ruota rilevata dopo: http://www.shirakawaakira.net/img/corsapiuanticipo.png

CONCLUSIONE

Credo di aver detto tutto, se avete domande o delucidazioni da chiedere scrivete e cerchero` di rispondervi. Mi raccomando la sicurezza su strada e rispettate le avvertenze che vi ho dato sulle modalita` della prova.

[rekjasdsadsae3kkklnsadds]

Mi ricordo che qualcuno fosse interessato a queste istruzioni che ho postato integralmente in questo thread.

[Vins_cb]

Originariamente inviato da ShirakawaAkira

Mi ricordo che qualcuno fosse interessato a queste istruzioni che ho postato integralmente in questo thread.

Forse io

Ma comunque mi avevi già risposto....
Probabilmente qualcun altro te lo ha chiesto più di recente

[ninja750]

con i dati che so della mia verrebbe su un calcolo troppo impreciso

[aceto876]

Idea interessante. La forma delle curve dovrebbe venire molto bene, e i tuoi esempi lo confermano. I valori assoluti sono molto soggetti all'imprecisione del sistema di misurazione. Se è buona, saranno buoni anche i risultati. Adesso domande:

Fai anche la correzione della potenza con le condizioni ambientali. Domanda: perchè? (non che io pensi che sia sbagliato).
Immagino che il peso di una ruota ti serva per il suo momento d'inerzia, giusto?

Vedo che sei anche te un malato di excel come me (chi mi conosce lo sa e anche qui ho dato sfoggio del mio delirio). Allora, dato che sicuramente anche i tuoi fogli partiranno da cose semplici per diventare viavia mastodontici con macro varie, integrali numerici e chi più ne ha più ne metta, ti do un'idea su un fatto di cui magari non hai tenuto conto (e che non so voglio pensare a come lo potresti calcolare): lo scorrimento degli pneumatici che in qualche modo svincola i giri della ruota dalla velocità.

[Satviolence]

Originariamente inviato da aceto876

lo scorrimento degli pneumatici che in qualche modo svincola i giri della ruota dalla velocità.

Prepararsi una tabella di correzione alle varie velocità usando i dati letti, per esempio da un GPS?

[rekjasdsadsae3kkklnsadds]

A dire il vero la correzione in base alla temperatura ambientale non e` ancora implementata, ma ho pensato che potrebbe essere utile per il futuro farmi dare quel tipo di dato gia` adesso. Fino adesso ho fatto senza.

Si`, il peso di una ruota mi serve per calcolare il suo momento di inerzia, anche se comunque rispetto al volano ha un'influenza molto minore.

Alle velocita` in cui la prova e` eseguita, in base alle formule che ho, invece, la resistenza al rotolamento degli pneumatici e` assimilabile come costante. Questo valore e` dato dalla moltiplicazione fra coefficiente di resistenza al rotolamento (ho un po' di tabelle con valori indicativi per diversi tipi di pneumatico, in ogni caso quelli piu` larghi e sportivi hanno un coefficiente piu` elevato di quelli fuel saver) per il peso dell'auto.

[aceto876]

Originariamente inviato da Satviolence

Prepararsi una tabella di correzione alle varie velocità usando i dati letti, per esempio da un GPS?

Io pensavo sempre più ad una implementazione della magic formula, ma si può fare...

[Viking]

Originariamente inviato da ShirakawaAkira

Mi ricordo che qualcuno fosse interessato a queste istruzioni che ho postato integralmente in questo thread.

sì ero io, grazie per il 3d, sabato dovrei riuscire a fare la prova

[aceto876]

In effetti pensandoci, usare la magic formula non sarebbe un problema. Il problema sarebbe trovare i parametri da metterci dentro per ciascuna vettura.

Se però la prova la facessimo con una marcia alta, le forze di trazione sarebbero piccole e di conseguenza anche lo scorrimento del battistrada (ah, poi il raggio di rotolamento come lo consideri?). Inoltre con una marcia alta ridurresti anche l'inerzia equivalente delle masse volaniche collegate al motore che sono difficiline da valutare. Certo di contro hai due cose:
1.aumentano le resistenze di rotolamento e quelle aerodinamiche. Ma queste forse sono un po' più facili da modellare.
2.tirare a limitatore la quinta significa ritiro della patente

Io direi di usare la prova in due marce diverse in modo da vedere quanto varia dall'una all'altra.

PS: io a suo tempo aprii un 3d dove facevo vedere i miei risultati con un foglio di calcolo che partiva dalle curve del motore per arrivare al diagramma delle velocità e delle accelerazioni. Il tuo foglio in pratica è l'inverso del mio!

[rekjasdsadsae3kkklnsadds]

Il problema e` che le condizioni atmosferiche reali non sono come in una galleria del vento, e la prova dal minimo al massimo dei giri potrebbe, a partire dai 120 km/h circa in poi, essere influenzata in maniera piuttosto sensibile da vento, turbolenze, eccetera, senza poi considerare che nessuna strada e` in perfetto piano e prolungare a dismisura il tempo necessario per accelerare puo` dare problemi anche da questa parte.

Il metodo piu` affidabile fin'ora secondo me e` effettuare la prova in seconda o terza marcia da entrambi i sensi della strada di test, a brevissima distanza nel tempo, per poi fare la media delle rilevazioni. Chiaramente aumentando il numero di prove aumenta ulteriormente la precisione ottenibile dal sistema. Attenzione pero` che con i motori sovralimentati la turbina puo` entrare in pressione differentemente da una marcia all'altra...

Riguardo al foglio di calcolo: interessante come l'idea di fondo sia la stessa Aceto, pero` ti garantisco che non ho mai visto quel thread !

[aceto876]

Fare più test una all'andata e uno al ritorno mi pare che sia un buon modo per pareggiare la eventuale pendenza della strada. La terza marcia potrebbe essere un buon compromesso.
Ci vorrebbe un sistema indipendente dalla vettura per calcolare la valocità indipendentemente dallo scorrimento, ma questo esula nettamente dal tuo scopo.
Per quanto riguarda i mie calcoli,se vuoi dargli un occhio! Eventualmente poi ce li scambiamo i fogli

[rekjasdsadsae3kkklnsadds]

Ah! Il tuo thread l'avevo gia` letto parecchio tempo fa ma rivederlo ora mi da' idee interessanti per ampliare il mio foglio di calcolo con altre funzionalita`!

Attualmente oltre al grafico delle curve di coppia e potenza l'unico grafico significativo sul mio e` questo: http://www.shirakawaakira.net/img/13mjagila.png

[PHCV]

Appena sistemo il contagiri della mia (ho cambiato alternatore e devo allungare il filo del contagiri perchè su questo lo spinotto e posizionato dalla parte opposta

[rekjasdsadsae3kkklnsadds]

Bene!
Come detto, se poi installi un contagiri digitale a cifre aggiornato in tempo reale, i risultati sono estremamente piu` affidabili.

[rekjasdsadsae3kkklnsadds]

up

[joden]

macchina: Ferrari F430

Peugeot 206 1.4hdi 3p

fatta in 2a
considerando il gasolio e il mio peso direi sui 1070kg

http://www.filehosting.cc/file/14255...06038-rar.html

ps: il manto stradale nn era proprio regolarissimo

[rekjasdsadsae3kkklnsadds]

Mi servirebbero dimensione delle gomme, rapporti del cambio o velocita` delle marce a 1000 giri (dal libretto d'uso e manutenzione). Inoltre, se possibile e se hai tempo prova ad eseguire il test in terza marcia, dato che la videocamera ha un basso numero di fps ed un dettaglio non elevatissimo, dunque devo compensare in qualche modo. Il centraggio era ottimo comunque.

PS: la Peugeot 206 HDI 5p e` stata pesata da Quattroruote 1176 Kg.

[rekjasdsadsae3kkklnsadds]

Usando la velocita` del tachimetro, a colpi di interpolazioni ed approssimazioni varie, mi e` uscita questa curva di coppia alla ruota:


44.3 kW @ 3750 giri, 134.7 Nm @ 2750 giri.
Dati alla ruota.

Nei motori turbocompressi la curva di coppia reale e` piu` realistica rilevando la potenza con rapporti piu` alti, dato che la turbina ci mette un po' di tempo prima di raggiungere la pressione massima di sovralimentazione. Forse, da qui, il buco ai bassi.

[GrandeLucifero]

Sicuramente ottimo, ma abbastanza impreciso.
Soprattutto x la potenza dissipata nell' aeroodinamica.

P.S. Se la frizione slitta, con l'acceleratore a fondo, significa che è
ora di cambiarla !