Consumo carburante

[lovaz]

Salve... premetto che ho gia' cercato nel forum e da altre parti e non ho trovato niente di utile, comunque...
Da un po' di tempo mi e' venuta la curiosita' di sapere in che condizioni un'automobile consuma meno.
Mi verrebbe da pensare che piu' aumentano i giri piu' salga il consumo, ma d'altra parte sul manuale c'e' scritto che a regimi troppo bassi (non dice quanto bassi, pero') aumentano consumi ed emissioni.

Da qualche parte ho sentito anche che in discesa, senza toccare l'acceleratore e oltre una certa soglia (1500 rpm?) nei motori a iniez. el. viene tagliato l'afflusso di benzina e quindi il consumo e' nullo.

Poi, la coppia massima c'entra qualcosa?

Grazie a chiunque sapra' darmi qualche dritta.

[Coyote74]

Per diminuire i consumi dovresti stare vicino alla soglia di massima coppia (che naturalmente cambia da macchina a macchina) e mantenere un'andatura costante.

[f@bio80]

guidare in regime di coppia massima significa beccare il momento di massimo rendimento del motore, in pratica equivale, a sensazione, ad andare via spedito con un filo di gas

[f@bio80]

e cmq sì, il diplay della mia macchina segna 0.0 l/100km di consumo istantaneo in discesa senza gas ma con MARCIA INSERITA, se vado giù in folle invece segna 0.5

[Athlon]

Originariamente inviato da f@bio80

e cmq sì, il diplay della mia macchina segna 0.0 l/100km di consumo istantaneo in discesa senza gas ma con MARCIA INSERITA, se vado giù in folle invece segna 0.5

Se il motore viene trascinato dalle ruote si attiva il cosiddetto "Cut-Off" cioe' si blocca completamente la mandata della benzina.

Questo dispositivo c'e' su tutte le iniezioni elettroniche ed in alcuni carburatori.

Quando gli RPM scendono sotto un certo regime viene ripristinata la mandata di benzina per evitare che il motore si spenga.

[cn73]

Generalmente si consuma meno tenendo una marcia alta a bassi giri... senza però chiedere improvvise accelerazioni, affondando ad esempio il piede in quinta marcia da 60 km/h...


Questa cosa della coppia non mi quadra... un'auto consuma notoriamente meno a 80-90 km/h in V ... a quella velocità io sono al massimo a 3000 giri...e la coppia massima ce l'ho oltre i 4800 giri

[Athlon]

Originariamente inviato da cn73

Generalmente si consuma meno tenendo una marcia alta a bassi giri... senza però chiedere improvvise accelerazioni, affondando ad esempio il piede in quinta marcia da 60 km/h...


Questa cosa della coppia non mi quadra... un'auto consuma notoriamente meno a 80-90 km/h in V ... a quella velocità io sono al massimo a 3000 giri...e la coppia massima ce l'ho oltre i 4800 giri

Il punto di coppia massima e' il regime di massimo rendimento volumentrico del motore , il consumo minimo e' dato dal punto di massimo rendimento termodinamico della macchina; quindi le due cose sono decisamente slegate.

Inoltre la resistenza cresce con il quadrato della velocita' quindi la velocita' di minimo consumo si trova quasi sempre molto in basso.


Quindi anche se al minimo o a bassissimi RPM il rendimento del motore e' scarso sia dal punto di vista termodinamico che dal punto di vista volumentrico (a causa della farfalla chiusa e dei diagrammi non ottimizzati per quel regime)
si consuma meno perche' la resistenza all' avanzamento e' molto ridotta.

[plutus]

Originariamente inviato da cn73

Questa cosa della coppia non mi quadra... un'auto consuma notoriamente meno a 80-90 km/h in V ... a quella velocità io sono al massimo a 3000 giri...e la coppia massima ce l'ho oltre i 4800 giri

la coppia max indica il massimo rendimento del motore che non coincide necessariamente col minimo consumo

[plutus]

Originariamente inviato da Athlon

Il punto di coppia massima e' il regime di massimo rendimento volumentrico del motore , il consumo minimo e' dato dal punto di massimo rendimento termodinamico della macchina; quindi le due cose sono decisamente slegate.

Inoltre la resistenza cresce con il quadrato della velocita' quindi la velocita' di minimo consumo si trova quasi sempre molto in basso.


Quindi anche se al minimo o a bassissimi RPM il rendimento del motore e' scarso sia dal punto di vista termodinamico che dal punto di vista volumentrico (a causa della farfalla chiusa e dei diagrammi non ottimizzati per quel regime)
si consuma meno perche' la resistenza all' avanzamento e' molto ridotta.

ecco detto molto meglio

[aceto876]

Nell'intorno della coppia massima hai il minimo consumo SPECIFICO in termini di grammi di combustibile consumato per cavallo per unità di tempo.
Ma ciò non corrisponde al consumo minimo in km/litro. Innanzi tutto la coppia massima ce l'hai nel punto in cui i rendimenti sono massimi col gas spalancato. Il rendimento è alto in queste condizioni full-throttle, ma la potenza è alta e i consumi di conseguenza (sei in piena accelerazione tra le altre cose, quindi è quasi ovvio).
Se viaggi a velocità più o meno costante la potenza che ti serve è solo quella necessaria a vincere la resistenza all'avanzamento (aerodinamica, rotolamento etc), la quale è di solito piuttosto contenuta a velocità basse.
Se tieni il motore in prossimità della coppia massima in questa condizione di marcia, verosimilmente hai la farfalla molto parzializzata. Questa strozza il condotto d'aspirazione, abbattendo il rendimento volumetrico del motore e aumentando le perdite di pompaggio, e di conseguenza abbatte il rendimento complessivo del motore (il consumo specifico si impenna). Molto meglio usare marce alte e aprire di più la farfalla. Così il motore eroga la stessa potenza per vincere la resistenza, ma le minori perdite date dalla minore strozzatura alzano il rendimento e abbassano il consumo specifico.
Dato che la potenza erogata è la stessa, minore consumo specifico equivale a più km/l. In sostanza per consumare poco meglio marce alte e un po' di acceleratore in più che regime di coppia massima e un filo di gas.

Poi tra l'altro a gas parzializzato la curva di coppia è molto diversa e il massimo di sicuro è a giri più bassi a causa della strozzatura data dalla farfalla.

[aceto876]

In realtà non è sempre vero che a maggiori aperture della farfalla corrispondono maggiori rendimenti e potenze. Nei motori piuttosto spinti, a regimi bassi si può assistere alla inversione della farfalla, cioè oltre una certa % di gas la potenza invece che aumentare si riduce. Questo avviene perchè ai bassi regimi fasature ampie e condotti corti, ottimizzati per gli alti regimi, risultano sfavorevoli al riempimento. Le onde di pressione, che ai regimi alti arrivano al posto giusto al momento giusto per riempire il cilindro, ai regimi bassi arrivano all'altezza delle valvole al momento sbagliato andando a sottrarre carica utile dal cilindro. Se però parzializziamo la farfalla, questa finisce con l'attenuare le onde di pressione che hanno effetto negativo e di conseguenza aumenta la potenza. Ovviamente questo aumento di rendimento viene ad un certo punto bilanciato dal fatto che comunque stiamo strozzando il condotto e le perdite di carico aumentano. C'è quindi un valore di apertura della farfalla ottimo in cui la potenza erogata è massima.

[aceto876]

Ho trovato il grafico del consumo specifico. Prometto di non postare altro.


Tratto dal Manuale dell'Ingegnere Meccanico Hoepli

Come avevo già detto qui, la Pressione Media Efficace è proporzionale alla coppia erogata dal motore. Quindi l'asse verticale è come se fosse quello della coppia motrice. A coppie più alte a parità di numero di giri corrisponde una maggiore apertura della farfalla (in pratica la forma della linea subito sotto a pme max DIN è la forma della curva di coppia a tavoletta). Si vede bene che il consumo specifico a gas parzializzato cresce moltissimo e con lui i consumi. Meglio aprire di più il gas a bassi giri con le marce lunghe

[Athlon]

Originariamente inviato da aceto876

Ho trovato il grafico del consumo specifico. Prometto di non postare altro.

invece devi postare molto di piu' .. l'argomento mi interessa

[sinergine]

Originariamente inviato da aceto876

Meglio aprire di più il gas a bassi giri con le marce lunghe

Non ricordo dove l'ho letto ma in effetti consigliavano questo per ridurre i consumi...

[aceto876]

Già sono tronfio della mia superbia, se poi mi stuzzichi...

Potrei ad esempio postare il grafico relativo ad un motore benzina e un motore diesel. Stavolta in 2D

Benzina


Diesel


La fonte è un po' particolare, quindi non è che le immagini siano buone buone.
Stando alla figura, anche per il diesel vale il discorso delle marce alte. Infatti se tracciassimo le curve a potenza costante (iperboli PME*n=costante) si vede che otteniamo consumi migliori a giri bassi e alti carichi, anche se in questo caso il fatto è meno evidente che col motore a benzina. Infatti nel diesel non c'è la farfalla. Rimane il fatto che la potenza consumata per attrito interno cresce al crescere dei giri, mentre dal lato opposto un carico maggiore comporta un minore eccesso di ossigeno che riduce l'efficienza della combustione.
Bisogna anche dire che i diesel sono turbo di solito, e la presenza di una turbomacchina rende molto diversi i transitori (il grafico immagino si riferisca a condizioni stazionarie). Perciò probabilmente ai fini del consumo il fatto di stare sotto la zona di intervento del turbo peggiora i consumi specifici nei transitori dato che durante la fase di lag il gasolio aumenta ma l'aria no e l'eccesso di ossigeno scende (con tanto di secchiate di carbonella dallo scarico). Nel grafico sto fatto del turbo si vede un po' da come si chiudono le isole di isoconsumo nella parte in alto a sinistra.

[Topomoto]

Originariamente inviato da sinergine

Non ricordo dove l'ho letto ma in effetti consigliavano questo per ridurre i consumi...

Si, per consumare meno basta viaggiare con la marcia più alta possibile (ovviamente senza imballare il motore).
Anche nelle prove delle riviste, quando rilevano il consumo minimo, lo fanno nella marcia più lunga a velocita tipo 50-60km/h.

[f@bio80]

Originariamente inviato da Athlon

Se il motore viene trascinato dalle ruote si attiva il cosiddetto "Cut-Off" cioe' si blocca completamente la mandata della benzina.

Questo dispositivo c'e' su tutte le iniezioni elettroniche ed in alcuni carburatori.

Quando gli RPM scendono sotto un certo regime viene ripristinata la mandata di benzina per evitare che il motore si spenga.

scusate l'ignoranza
ma se la mandata di carburante viene azzerata, il motore come fà a rimanere in moto? cioè in quel momento sta girando comunque tutto? e senza miscela dentro i cilindri?

[aceto876]

In rilascio sono le ruote a trascinare il motore. In pratica l'energia spesa è quella cinetica del veicolo e viene consumata per vincere tutti gli attriti vari compresi quelli del motore e della trasmissione. I gas in camera di combustione subiscono in pratica un ciclo freddo a sola aria (che per altro è in pratica sempre la stessa dato che la farfalla rimane chiusa e non permette il ricambio.

[cn73]

Interessante aceto! Senti, mi spieghi bene questo grafico?



E poi due domande, in base alle tue considerazioni...
1)Sono in V marcia a velocità basse...per riprendere velocità meglio affondare il piede o scalare? (per i consumi)
2)Meglio frenare scalando o premendo la frizione e basta (in folle) ?

Grazie

[aceto876]

Questo è come il grafico 3D (velocità di rotazione, pressione media efficace, consumo specifico) che ho messo per primo, solo che è stato schiacciato in 2D (velocità di rotazione, pressione media efficace). Per riportare il consumo specifico sono tracciate le curve di livello che sono tutti quei punti in cui il consumo specifico è costante. Ad esempio all'interno della curva di livello a 260g/kWh, il consumo specifico è sempre inferiore a tale soglia. In pratica riesci a vedere (all'incirca) il consumo specifico in ogni condizione di funzionamento.
Sul numero di giri c'è ben poco da dire.
Sulla pressione media efficace, come ho già detto, è proporzionale alla coppia del motore (se guardi la formula, in pratica la PME è una sorta di coppia specifica). Quindi ad un regime fissato la PME dipende dal grado di apertura della farfalla (non in modo proporzionale, dato che si potrebbe avere anche l'inversione della farfalla). Bassa PME = poco gas.
Il consumo specifico di carburante è il rapporto tra il carburante consumato e l'energia meccanica fornita dal motore. In pratica si fa girare il motore per un certo tempo in una certa condizione e si divide il peso in grammi del carburante consumato per il prodotto tra i kW forniti e il tempo in ore.
Di fatto questo è l'inverso del rendimento complessivo del motore.

      m
C = -----
     P*t

C = consumo specifico
m = massa consumata
P = potenza erogata
t = tempo

       Em     P*t      1
eta = ---- = ----- = -----
       Ec     m*H     C*H

eta = rendimento complessivo del motore
Em = energia meccanica erogata
Ec = energia chimica consumata
H = potere calorifico inferiore del combustibile (44kJ/g = 0,0122kWh/g sia per benzina che per gasolio).

[Piccolo OT]
Faccio notare che il potere calorifico rispetto al peso è circa uguale per benzina e gasolio, ma dato che il gasolio ha una massa volumica maggiore (cioè un litro di gasolio pesa di più), un litro di gasolio contiene più energia di uno di benzina. E anche questo aiuta i diesel a fare più km/l.
[/Piccolo OT]

Domanda 1
Dipende da quello che vuoi fare. La ripresa che ottieni con una marcia alta è inferiore a quella con una marcia bassa. Se però vuoi accelerare il veicolo nello stesso modo (tipo passare in entrambi i casi da 70 a 100 km/h in X secondi) il consumo è minore con la marcia alta per lo stesso discorso di cui sopra. In quinta pigi a tavoletta mentre in quarta basta metà gas. Quindi in quinta poni il motore in condizioni di minore consumo specifico e di fatto consumi meno.
Se invece intendi andare a tavoletta in quarta e in quinta, il discorso consumo si complica, dato che le potenze (e quindi i tempi di ripresa) sono diversi. In quarta impiegherai una potenza maggiore e quindi la portata di combustibile sarà maggiore, ma l'operazione richiede meno tempo. Comunque credo di non sbagliare nel dire che in quarta complessivamente consumi di più anche così.

Domanda 2
Molto meglio scalare in modo da sfruttare il cut-off. Durante il cut-off (che di solito avviene in rilascio sopra i 1500 giri) il consumo è nullo. Quindi più tempo il motore sta in questa condizione più carburante risparmi. Se premi la frizione invece il motore spende carburante per rimanere in moto. Puoi interpretarlo come una sorta di recupero energetico. In pratica recuperi l'energia per tenere in moto il motore dall'energia cinetica del veicolo invece che dalla benzina. La frazione che recuperi è piccola ma meglio che niente (nelle auto elettriche invece il recupero in frenata è molto importante).

EDIT: dimenticavo di dire che Drehzahl è il numero dei giri (se non si fosse capito) e Effektiver Mitteldruck è la pressione media efficace. La curva limite in alto ha la stessa forma della curva di coppia massima col gas a tavoletta.