Diesel vs Benzina [56k warning]

[Goldrake_xyz]

Originariamente inviato da aceto876
.....
Trascurando le perdite dovute agli attriti della trasmissione
questa potenza alle ruote è la potenza che viene fornita dal
motore, a cui va poi sottratta la potenza assorbita
......

Permettimi, alcune considerazioni :
La potenza trasmessa alla ruota è minore della
potenza all' albero, specialmente sulle 4x4
e bisogna anche considerare l'aerodinamica della macchina.

In particolare mi piacerebbe sapere i dati dei due motori
che hai preso come riferimento, alesaggio, corsa, ecc.ecc. e se
sono common rail di 1a o 2a generazione.
(x il benzina conta anche la presenza di un variatore di fase ...)

Comunque il Diesel, come dal 1° grafico già a 2000 giri ha
una potenza molto superiore al benzina.
E quindi sono proprio questi regimi ad essere utilizzati
durante la guida normale.

Ti sei posto il problema del perchè una moto ha un motore
che ha la potenza massima a 12000 g/min, mentre un
motore diesel di un Tir ha la potenza massima a 2500 g/min ?

certo è che a parità di cilindrata da un benzina si possono
ottenere molti più cavalli, questo era fuori dubbio !
te l'immaggini una Ferrari Diesel ?

In ogni modo è innegabile che l'efficenza di combustione
del diesel è molto migliore del benzina, e questo unito
al minor prezzo del gasolio, e che il gasolio non è infiammabile,
già mi sembrano delle ragioni sufficenti x comprare Diesel.

[aceto876]

Originariamente inviato da Goldrake_xyz
Permettimi, alcune considerazioni :
La potenza trasmessa alla ruota è minore della
potenza all' albero, specialmente sulle 4x4
e bisogna anche considerare l'aerodinamica della macchina.

Sono state volutamente trascurate perchè non sarebbe cambiato nulla. Il rendimento sarebbe simile per le due motorizzazioni considerate. Quindi le curve sarebbero state tutte un pochino più basse, ma gli andamenti e le conclusioni non sarebbero cambiate. Sarebbe stata una leggerezza nel caso di un confronto tra due schemi meccanici diversi.
L'aerodinamica invece è stata considerata. Il calcolo della velocità max nasce dal confronto tra la forza disponibile e la forza consumata da aerodinamica e rotolamento. La somma delle due resistenze si vede nelle figure 2, 3 e quelle simili. E' la parabola azzurrina che incrocia a 206km/h la forza disponibile in V marcia.

In particolare mi piacerebbe sapere i dati dei due motori
che hai preso come riferimento, alesaggio, corsa, ecc.ecc. e se
sono common rail di 1a o 2a generazione.
(x il benzina conta anche la presenza di un variatore di fase ...)

Il benzina è un motore 1800 abbastanza normale con 16 valvole e variatore di fase. Il turbodiesel è un 2000 16v con turbo a geometria variabile e common rail di prima generazione. Ma sulla generazione non sono così certo.

Comunque il Diesel, come dal 1° grafico già a 2000 giri ha
una potenza molto superiore al benzina.
E quindi sono proprio questi regimi ad essere utilizzati
durante la guida normale.

Innegabile. Il succo del mio discorso è però che i 2000 giri del diesel non sono confrontabili con i 2000 del benzina, dato che il diesel è oltre il 50% del regime di potenza, mentre il benzina è ben sotto la metà. Il benzina, al 50% del regime di potenza max, ha potenze del tutto con il diesel nella stessa condizione.

Ti sei posto il problema del perchè una moto ha un motore
che ha la potenza massima a 12000 g/min, mentre un
motore diesel di un Tir ha la potenza massima a 2500 g/min?

Non credo che siano due casi confrontabili. Io ho di proposito preso due motori equivalenti per prestazioni e destinazione, e li ho "messi a lavorare" in condizioni il più possibile uguali, in modo da non avere l'influeza (o per lo meno di ridurla) dei fattori esterni al motore stesso.

certo è che a parità di cilindrata da un benzina si possono
ottenere molti più cavalli, questo era fuori dubbio !
te l'immaggini una Ferrari Diesel ?

Ma infatti qui non volevo discutere sul fatto che uno possa avere prestazioni assolute superiori all'altro. Infatti li ho presi il più "uguali" possibile per vedere come si comportano a parità di tutto. Io volevo solo dire la mia opinione sulla erogazione di ciascuno. Cioè che i diesel moderni hanno prestazioni simili ai benzina pari destinazione, che però pagano in termini di ristretta fascia di utilizzo. Fatto che non è un limite grandissimo, dato che, come ho detto in precedenza, l'uso normale cade nella stretta fascia di regimi medioalti ( 2000-4000giri/min ) in cui il diesel dà il meglio di sè. In un certo senso il diesel è molto ottimizzato per la fascia di uso + frequente.

In ogni modo è innegabile che l'efficenza di combustione
del diesel è molto migliore del benzina, e questo unito
al minor prezzo del gasolio, e che il gasolio non è infiammabile,
già mi sembrano delle ragioni sufficenti x comprare Diesel.

Su questo non si discute. Se facessi abbastanza chilometri converrebbe sicuramente e lo comprerei. Questi pregi fanno chiudere anche tutti e due gli occhi sui difetti di erogazione ristretta del diesel. Soprattutto in virtù del fatto che su strada il motore si tiene spesso sopra la metà vuota dell'erogazione. Per questo sui diesel si diffondono i cambi a 6 rapporti, per far sentire ancora meno l'erogazione "appuntita", esigenza che i motori otto di pari caratteristiche non sentono.

[Goldrake_xyz]

Bene, in generale siamo d'accordo

Quindi il succo della questione è che con il benzina
per avere delle prestazioni ci devi dare giù di acceleratore = mantenerlo sù di giri (e attirare gli sguardi della Polis che associano motore imballato = velocità eccessiva)
Mentre con il Turbo Diesel viaggi a 2000 giri è si ha
già il motore in pieno tiro.
Vedere ad esempio 4R di questo mese pag.158
Motore 2.0TDI 81x95 mm 18:1 140CV a 4000 g/m
coppia max 320Nm da 1750 a 2500 g/m (miracoli dell' elettronica _)
Ehm, fidati, il Turbo del Diesel spinge già dal minimo !

A proposito, hai per caso calcolato la pressione media nei
cilindri dei nuovi motori TD ?

ciao.

[aceto876]

C'è da dire che quelle sono curve dichiarate e quindi da prendere con le molle. Poi per la parte a coppia costante non è che sia un gran miracolo. Basta ridurre il gasolio iniettato dove il motore "sfora" i 320Nm. Si sarebbe potuto tagliare a 210Nm e farla piatta da 1200 a 4300 giri.
Se trovo un diagramma rilevato di quel motore provo ad usare quello, ma non è un motore molto + evoluto di quello che ho usato io. Anzi temo che l'erogazione sia vuotina la sotto anche per quel motore, che mi pare paghi un discreto turbo-lag sotto i 1700-2000. Mi pare di ricordare. E a giudicare dalla pagella di pag 161 credo di ricordare bene.

Un appunto che posso muovere a me stesso è che i diagrammi potenza-coppia sono misurati in condizioni quasistatiche e non contano che invece la variazione di giri in realtà può essere rapida durante una accelerazione(ad esempio fenomeni di turbolag non compaiono nel diagramma perchè se misuri a n costante anche il turbo ormai è andato a regime). D'altra parte non saprei che fare diversamente per tenerne conto.

Dai se trovo un altro diagramma rilevato provo a vedere che salta fuori.

edit: Un confronto interessante sarebbe tra il 1800T e il 2500TDI della passat. Stessi cavalli + o meno (si possono normalizzare le curve per avere gli stessi kW per entrambi), entrambi turbo non molto tirati. Secondo me si vedrebbe in modo ancora più forte che il valore di coppia max non è significativo nel confronto tra motori diversi, e che il benzina ha un'arco fruttabile più ampio.
Solo che dovrei scavare nel mio "archivio prove" che sta in cantina

[aceto876]

Ho trovato un diagramma al banco del motore 2000TDI Audi-VW (Automobilismo 12-04 pag 153) e l'ho confrontato col "mio" diesel. Non ci sono grosse differenze, a parte qualche kW in+ per il VW. Anzi mi pare più vuotino il VW come erogazione complessiva. Ma cmq sono differenze piccine

[Goldrake_xyz]

Originariamente inviato da aceto876
Ho trovato un diagramma al banco del motore 2000TDI Audi-VW (Automobilismo 12-04 pag 153) e l'ho confrontato col "mio" diesel. Non ci sono grosse differenze, a parte qualche kW in+ per il VW. Anzi mi pare più vuotino il VW come erogazione complessiva. Ma cmq sono differenze piccine....

Effettivamente hai ragione, 4R trascura un pò troppo le
misure al banco prova, sembra piuttosto che siano orientati
a strapazzare le macchine sulla loro pista privata
e a mettere in copertina delle macchine che non provano...

Bene, dalla curva della coppia mi pare di capire che al minimo il
Diesel stà sui 10 Kgm, il che non è poco, se confrontato con
un' aspirato a precamera della stessa cilindrata o un benzina.

Da alcuni rapidi calcoli ho visto che con una coppia di 32Kgm
alesaggio x corsa = 81 x 95.5 mm, la forza media sul bottone di
biella è sui 670 Kg mentre la pressione media è di 13 Kg/cmq
(spero di aver fatto bene i calcoli ..._)
che sono sollecitazioni di tutto rispetto, anche considerando
il fatto che ci si stà avvicinando ai 100 CV/litro.
Ah, devo dire che ho guidato un diesel di 2000 cc con la valvola
waste gate che rimaneva leggermente aperta, e posso assicurarti che a
"full throttle" accelerava come un'ape 50cc

Comunque devo farti i complimenti x l'impegno che hai messo
nel riportare grafici e funzioni in maniera molto precisa e dettagliata.

Saluti.

[aceto876]

Ti ringrazio del complimento. Questa roba dei grafici è nata a mio uso e consumo. Nel senso che mi sono chiesto come l'andamento delle curve dei due motori faccia sì che il diesel dia una chiara impressione di superiorità. Cioè, avevo in mente più o meno come sarebbero dovute andare le cose, ma volevo vedere numericamente se sarebbe venuta una conferma quantitativa alle mie ipotesi. Allora mi sono fatto un fogliettino di calcolo con le sue brave macro. E man mano che facevo mi venivano altre cose da confrontare e le ho aggiunte per vedere che risultati venivano fuori. Alla fine era una cosa interessante per me e mi sono detto:"magari a qualcun altro può interessare" e quindi ho cercato di riordinare le idee per postarle (la genesi effettiva del foglio di calcolo non ha seguito un percorso logico....).
Il risultato è questo qua, che ovviamente è in stile accademicissimo perchè alla fine anni di studi ti rovinano dentro

[aceto876]

Cmq Goldrake devo ammettere che ho sbagliato sul conto del motore VW, perchè come ho detto io bisogna guardare le curve di potenza adimensionalizzate rispetto al regime di potenza max.



quindi il VW ha prestazioni migliori su strada. Intuitivamente puoi spiegarlo col fatto che avendo la potenza + in alto ha rapporti più corti rispetto al "mio diesel" e quindi a una data velocità avrà a disposizione + potenza e quindi avrà più accelerazione.

Sono un mito : propongo una visione alternativa e poi sono io il primo a non curarmene.....

[ninja750]

Originariamente inviato da Goldrake_xyz

Ehm, fidati, il Turbo del Diesel spinge già dal minimo !

E come mai tutti i common rail che ho provato fino ad ora sotto i 1500 sono *morti*?

Il confronto interessante sarebbe a parità di tecnologia.. ovvero turbodiesel vs turbobenzina anche a parità di cilindrata coppia o quello che volete.. sarebbe interessante non trovate?

[jumpermax]

Originariamente inviato da ninja750
E come mai tutti i common rail che ho provato fino ad ora sotto i 1500 sono *morti*?

Il confronto interessante sarebbe a parità di tecnologia.. ovvero turbodiesel vs turbobenzina anche a parità di cilindrata coppia o quello che volete.. sarebbe interessante non trovate?

ebbasta con sti turbobenzina... ma vi siete fissati? I motori di tipo differente non si valutano a parità di cilindrata... un wankel o un 2T altrimenti avrebbero partita facile in questo discorso...

[evelon]

Originariamente inviato da jumpermax
ebbasta con sti turbobenzina... ma vi siete fissati? I motori di tipo differente non si valutano a parità di cilindrata... un wankel o un 2T altrimenti avrebbero partita facile in questo discorso...

Infatti si fissa una caratteristica (es coppia o potenza o consumo...) e si vede nelle altre come si comportano

[aceto876]

Per il turbobenzina o per i due tempi o quello che vuoi non ci sarebbe nessun problema. A parte trovare una curva di potenza al banco.....
Credo che sarebbe sì un bel confronto quello tra un turbobenzina e un turbodiesel. Magari le due golf GTI da 150cv. Ma dovrei cercare in cantina dei diagrammi rilevati.
Io dico che vincerebbe il benzina, ma è una mia boutade del momento. Ovviamente poi ci sarebbe il discorso del cambio a 6 marce della TDI che richiederebbe grosse modifiche alle mie macro excel, che ho scritto in modo molto semplice e quindi molto rigido. Infilarci una sesta marcia significherebbe cambiarle del tutto....Se volete togliamo una marcia alla TDI, ma col motore appuntito che ha sarebbe svantaggisissimo se usato per confrontare le due vetture. Per confrontare i due motori invece non sarebbe sbagliato, dato che le condizioni sarebbero "pari"

[alimatteo86]

Dalle leggi della dinamica del veicolo sappiamo che, con ottima approssimazione, la potenza assorbita dall'avanzamento del veicolo a velocità costante a causa della resistenza aerodinamica e di rotolamento è P(assorbita)=A*v^3 + B*v dove v è la velocità del veicolo, A e B sono due coefficienti sperimentali che dipendono appunto da rotolamento e aerodinamica. La velocità massima si avrà quando tutta la potenza del motore sarà assorbita dall'avanzamento P(max)=A*vmax^3 + B*vmax

dove hai trovato i valori A e B?
mi interesserebbe moltissimo

[aceto876]

Io in realtà li ho riciclati da una esercitazione di Costruzione di Autoveicoli (per quello ho scelto una SW da famiglia e non qualche modello dai pruriti sportivi), dove avevo fatto un calcolo tramite Cx e sezione frontale per per il contributo ad A dell'aerodinamica, mentre avevo usato delle curve di resistenza degli pneumatici per calcolare B e il contributo ad A del rotolamento.
In pratica bastano i dati di 4r di velocità max e di potenza assorbita a 100km/h (o 130, adesso non ricordo) per avere due punti del grafico potenzaassorbita-velocità.
La potenza assorbita sarà pari alla forza resistente per la velocità e quindi

P_assorbita=A*V^3+B*V

Basta ora trovare i coefficienti A e B che facciano passare la curva per i due punti che hai (100km/h; P100) e (Vmax; Pmax) e il gioco sarebbe fatto. L'unico problema è che non ricordo se i dati sono omogenei. Nel senso che le potenze da considerare sono quelle alle ruote, e non ricordo se il dato di potenza fornito da 4r a 100km/h sia alle ruote o al motore. Allo stesso modo Pmax non necessariamente è la potenza massima del motore per il rendimento della trasmissione (cioè la potenza max alle ruote), ma è la potenza disponibile a velocità max. Come faceva infatti notare Goldrake, non sempre la velocità max si raggiunge a regime di potenza max.
Secondo me dovresti cercare di incrociare i dati di 4r (potenza a 100km/h) con quelli di Automobilismo (V max, Potenza motore a V max, rendimento della trasmissione). Questo ti potrebbe portare a dei valori verosimili e "rilevati" dei due coefficienti.
Ad ogni modo ad alte velocità il contributo di B è abbastanza piccolino e quindi fai una approssimazione buona considerando solo il coefficiente A (infatti nei miei grafici si vede che l'intercetta della curva delle resistenze è molto vicina allo zero ed in pratica è una parabola col vertice nell'origine). Se trascuri B, sono sufficienti i dati di Automobilismo a velocità max.

Quando ho fatto l'esercitazione, mi ricordo che avevo fatto una verifica per vedere se i miei A e B calcolati corrispondessero con quelli "da rivista". E coincidevano abbastanza bene. L'unica cosa che mi sfugge è appunto se la potenza a 100km/h di 4r sia alle ruote o al motore.

[evelon]

Originariamente inviato da aceto876
Per il turbobenzina o per i due tempi o quello che vuoi non ci sarebbe nessun problema. A parte trovare una curva di potenza al banco.....

Infatti sarebbe un confronto interessante visto che nei fatti la parità del parametro cilindrata è quella più usata e quindi il confronto è plausibilissimo

[baldoz]

Interessantissima discussione, penso che il fatto che il diesel sia stato pensato per l'utilizzo medio che se ne fa tutti i giorni, sia la sua chiave di successo nel campo del consumo di carburante e delle sue prestazioni accettabili nei confronti di un benzina.

Tuttavia è dimostrato che, tirando al massimo, un benzina sta davanti ad un diesel di pari potenza.

Solo una domanda: Non è che la coppia disponibile alle ruote possa influire in condizioni di strada pendente?
Cioè, abbiamo capito che in condizioni di strada piana non ottiene vantaggi, anche perchè il diesel ha rapporti più lunghi (che vanno ad abbassare la coppia alla ruota), però come si comporterebbero le due auto in salita?

[aceto876]

In salita la diffrenza principale sta nel fatto che la quota costante della forza resistente, cioè B, viene aumentata dalla componente lungo la direzione della strada della forza peso. Cioè

B=B0+m*g*sen(alfa)

Con B0 valore di base del coefficiente B di cui ai post prima; m massa del veicolo; g accelerazione di gravità; alfa angolo di pendenza della strada rispetto all'orizzontale. Se si vuole usare la pendenza in percentuale diventa

B=B0+m*g*p/radq(1+p)

Con p pendenza percentuale divisa per cento, ossia se la pendenza è il 20% allora p=0,20.

[baldoz]

Quindi, semplicemente, è come se le due auto avessero un aerodinamica peggiore (hanno una forza che impedisce l'avanzamento).
Non va a cambiare quindi nulla sul piano della differenza diesel/benzina... ?

[aceto876]

Dato che la pendenza dà una forza costante, non è proporio come se fosse resistenza aerodinamica. Diciamo che assomiglia un po' di più ad avere le ruote sgonfie.

Tornando a Jumpermax (che mi accusa di essere sfaticato, invece qualcosa ho fatto ) sulla questione dell'inerzia del motore, ho costruito un paio di nuovi fogli di calcolo per calcolarli partendo dai cicli termodinamici. In pratica costruisco un ciclo indicato per ciascuno dei due e calcolo il momento d'inerzia in modo che la rotazione di ciascun motore sia sufficientemente regolare. Un casino. Ci ho perso una marea di tempo. Cmq i risultati sono finalmente quelli attesi

diesel 0,23Nms^2
benzina 0,17Nms^2

Cioè il diesel necessita di più inerzia, a causa della maggiore irregolarità della coppia motrice (causata sia dal ciclo termodinamico che dalle maggiori forze d'inerzia dovute alle masse alterne)

[aceto876]

Giusto per vanagloria, metto anche le immagini dei due cicli termodinamici

Diesel