Motori fb, rendimenti e scelta propulsore

[Blackfin]

Ho voluto aprire questa discussione perché ritengo utile fare un po' di chiarezza in un campo dove si "incrociano" molte correnti di pensiero, ognuna giustificata da un approccio diverso.
Non è semplice rispondere alla domanda: quale motore è più efficace in termini di prestazioni/consumi?
Ovviamente il progresso tecnologico nei materiali, nelle lavorazioni e dell'elettronica ha portato per tutti i Marchi a migliorare enormemente il risultato di questo rapporto ma gli approcci sono stati diversi per ognuno di essi. Prima di fare.degli esempi è bene chiarire che il valore in questione è il risultato di 3 diversi "rendimenti": quello termico, quello meccanico e quello idrodinamico.
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[Blackfin]

Il passaggio da motori a 2 tempi a quelli a 4 tempi è stato originato proprio da questa esigenza. Nei vecchi 2T era molto elevato il rendimento volumetrico (cioè in rapporto alla.cilindrata) ma la combustione era "sporca" , nel senso che essendo governata dall'apertura delle luci nei cilindri, con il necessario "incrocio" del diagramma di distribuzione, causava grosse perdite allo scarico di carburante incombusto, quindi elevati consumi in rapporto alla potenza erogata. I 4T anche se carburati riducevano di molto il fenomeno per la migliore separazione delle fasi che si sviluppavano su 2 giri invece che uno. Ulteriore progresso sia nei 2T che 4T si è avuto con il passaggio da carburatori a iniettori. Nei 4 T iniezione indiretta (cioè nel collettore di aspirazione) nei 2 T diretta nei cilindri. Questo ha consentito anche di ridurre in questi ultimi la percentuale di olio per la lubrificazione che finiva nello scarico e che a basso regime tendeva a sporcare le candele.
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[Blackfin]

Il miglioramento dei consumi nei 4T ha avuto come rovescio della.medaglia un incremento dei pesi dei propulsori, in genere di provenienza automotive. Un 70 2T pesava se non ricordo male una 80ina di kg. Un Suzuki 70 ne pesava 162. Quindi ne soffriva il rendimento idrodinamico (per.il peggiore assetto dello scafo) e, anche se in.misura.meno percettibile, quello meccanico per maggiori attriti e inerzie dei componenti meccanici. Si migliorò il rendimento termodinamico dei 4T con motori plurivalvole che migliorarono il riempimento dei cilindri e la respirazione.ad.alti regimi, con fasatura variabile per elevare la coppia a regimi medio-bassi, con alimentazioni lean-burn per diminuire i consumi a regime costante. Questa la strada seguita da Honda, Yamaha e Suzuki.
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[Alex FISI]

E poi

[Blackfin]

In che modo l'elettronica ha influito sul miglioramento del rendimento termodinamico dei motori? I primi motori a iniezione hanno rappresentato un progresso enorme, in particolare per i 2T, in realtà nei 4T, nella prima fase della loro introduzione, il vantaggio consisteva solo in un marginale miglioramento del rendimento ai regimi intermedi rispetto ai carburati. Questi ultimi lo vedevano peggiorare rispetto a quello a wot cioè a farfalla del carburatore completamente aperta per le perdite di carico che peggioravano il rapporto aria/benzina e l'ottimale riempimento dei cilindri. La mappatura elettronica dell'iniezione consentiva di correggere questo difetto rendendo l'erogazione di coppia e potenza meglio distribuita ai diversi regimi. Rovescio della medaglia: le ristrette tolleranze dei "passaggi" negli iniettori li rendevano più sensibili dei carburatori all'utilizzo di benzine di peggiore qualità degradandone o addirittura impedendone il funzionamento. Così introduciamo un aspetto essenziale nei motori marini: l'affidabilità.
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[Gian]

Interessante post Nicola

Premetto che l'osservazione è da semplice utilizzatore.
Lo scorso WE sul lago maggiore clauding76 ed io abbiamo provato i nostri yamaha 100 4 t.

Il mio è datato, del 2005 , ed è a carburatori
Quello di roby molto è molto più recente (se ho capito due anni circa) con pochissime ore ed è ad iniezione.

Bhe..... più o meno vanno uguali in termini sia di prestazioni che di consumi.

Vorrei capire quindi in che termini pratici un iniezione sia migliore di uno a carburatori, cosa che evidentemente sarà così ma che non riesco a comprendere appieno.
In altre parole, l'energia che viene trasmessa dal motore all'elica e la sua modalità di erogazione (che poi sono quelle che a noi interessano) che differenze hanno tra i due diversi tipi di propulsori?


gian

[Francomaffio]

Bhe..... più o meno vanno uguali in termini sia di prestazioni che di consumi.

Scusa Gian se ci credo poco, certo ad un confronto occhiometrico tutti i motori vanno allo stesso modo soprattutto montati su scafi diversi con carichi differenti ed eliche non uguali salvo rilevanti differenze di CV .
Concorderai che un confronto reale basato su un minimo di parametrizzazione parallela è qualcosa di diverso, anche senza utilizzo di metodologie scientifiche o strumentali che sarebbero ancora più accurate.
Ciao Franco

[Blackfin]

Prima di riprendere l'argomento secondo un certo filo logico (con calma, anch'io sono in relax ) riprendo i feedback di Gian e Franco dando ragione a ... tutt'e due! Come detto sopra, nei motori meno sofisticati (com'è il 100 yam) il vantaggio dell'iniezione è solo marginale e limitato alle fasi transitorie di accelerazione, mentre a regime costante si annulla quasi. Anzi può capitare come era nel mio 40/60 carburato, che abbia consumi (seppur di poco) inferiori alla versione iniezione per l'assenza della pompa di iniezione che, anche se fosse ad azionamento elettrico e non meccanico, comunque sottrae energia a quella erogata per la propulsione peggiorando leggermente i consumi. Le cose cambiano sostanzialmente nei motori più complessi di cui dirò.
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[Gian]

Bhe..... più o meno vanno uguali in termini sia di prestazioni che di consumi.

Scusa Gian se ci credo poco, certo ad un confronto occhiometrico tutti i motori vanno allo stesso modo soprattutto montati su scafi diversi con carichi differenti ed eliche non uguali salvo rilevanti differenze di CV .
Concorderai che un confronto reale basato su un minimo di parametrizzazione parallela è qualcosa di diverso, anche senza utilizzo di metodologie scientifiche o strumentali che sarebbero ancora più accurate.
Ciao Franco

Certo hai ragione Franco. Sul metodo scientifico non si scherza.
Era solo una considerazione generale che andrebbe fatta su uno stesso mezzo. Ma tra il selva di roby ed il mio differenze ve ne saranno certo. Ma non enormi.
Roby a occhio spuntava un paio di nodi di più, forse poco più.

gian

[Francomaffio]

In linea di massima hai ragione pure Tu, per noi utenti comuni soprattutto se poco smanettoni come me (Tu sei abituato a spingere di più... ) , anche a mio parere le migliorie non portano a variazioni significative e realmente apprezzabili.
Ciò conferma che il Tuo occhio da Ing è ancora molto affidabile.
Ciao

[Blackfin]

L'evoluzione conseguente al crescente impiego dell'elettronica va comunque valutata considerando un aspetto essenziale: il mercato dei fuoribordo è diversi ordini di grandezza inferiore, come dimensioni a quello automotive e perfino a quello motociclistico. Già in questi ultimi, per risultare competitivi in termini di prezzi è molto diffusa la joint venture e le collaborazioni tra le diverse Marche per condividere i costi di progettazione e sviluppo di nuovi propulsori. Così come la progettazione e sviluppo dell'elettronica sono devolute a poche Ditte specializzate. Di conseguenza è ovvio che nel passaggio ai fb a 4T si è attinto a piene mani a componenti automotive. Il propulsore del già citato Suzuki 70 (primo tipo) era "pari pari" quello della Suzuki Swift 1,3 Lt.
Risvolto della medaglia: pesi eccessivi collocati a sbalzo sullo specchio di poppa oltre a due altri aspetti meno conosciuti dai non tecnici.
1. La collocazione verticale di un blocco cilindri progettato per lavorare orizzontale creava asimmetrie nella lubrificazione e nel raffreddamento del cilindro posto in alto rispetto a quelli sottostanti;
2. Il circuito di raffreddamento di un motore d'auto o di moto è sigillato, fatto per funzionare con un liquido ad hoc e, per migliorare il rendimento termico, a temperature vicine o leggermente superiori a quella di ebollizione dell'acqua. Non è così per i fb: il circuito è aperto e il liquido non è "controllato" : acqua marina o di fiume spesso anche inquinata o contenente depositi di vario genere. Problemi conseguenti: i condotti di un circuito sigillato erano troppo stretti per non risentire nel tempo di occlusioni varie che progressivamente ne provocavano il surriscaldamento. I termostati che regolavano le temperature di funzionamento erano tarati per fermarla a circa 65°C, ben lontane da quella di ebollizione, con un drastico taglio del rendimento termico.
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[Silver_Haze]

L'iniezione elettronica é la naturale evoluzione del carburatore..
In primis i costi....costano meno una scheda elettronica,3 o4 iniettori ed una pompa che 3 o 4 carburatori.
Sull'iniezione manutenzione pressoché assente..sopratutto a lungo termine e sopratutto (il vero plus) il controllo della carburazione e la sua "autocorrezione" riuscendo quindi a rientrare nei parametri di enissione sempre piú restringenti.
Su un carburato non c'é feedback.
Controllando la carburazione si ottengono rendimenti piú alti riuscendo a far lavorare il motore a rapporto stechuometrico perfetto.
Inoltre su un'iniezione si riesce a gestire l'erogazione sull'apri/chiudi iniettando e bruciando solo il carburante che serve
Sono convinto che 2 motori identici uno iniezuone e l'altro carburato...a velocitá costante possono anche consumare "uguale"....ma sull'apri chiudi nel mosso l'iniezione consuma meno.

Sui motori marini magari é meno accentuato....ma sulle moto lo stesso motore iniezione o carburato cambia totalmente l'erogazione.
Con l'iniezione si riescono a spremere piú cavalli ma la rabbia all'apertura del gas di in carburato non ha confronti.


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[Blackfin]

Il progresso sensibile nell'adozione dell'iniezione elettronica si è avuto quando, come nei motori auto, si sono montati dei sensori in grado di "leggere" il dosaggio delle diverse componenti del gas di scarico. Sulla base si questi dati è stato possibile alla centralina che pilota l'iniezione elettronica, variare per ogni regime di giri (corrispondente alle diverse aperture della farfalla del condotto di aspirazione) punto di inizio, fine e durata dell'iniezione di carburante. Questo ha avuto questi effetti positivi: migliorare il rendimento termico, diminuire i consumi e il potere inquinante dei gas di scarico. L'adozione della distribuzione plurivalvole nei 4T ha incrementato il rendimento volumetrico (cioè in rapporto alla cilindrata e, quindi al peso del fb) per rendersene conto basta confrontare, a parità di potenza erogata, la cilindrata di un fb con quella di un efb (nel quale il peso è meno importante).
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[svago]

Vorrei capire quindi in che termini pratici un iniezione sia migliore di uno a carburatori, cosa che evidentemente sarà così ma che non riesco a comprendere appieno.
In altre parole, l'energia che viene trasmessa dal motore all'elica e la sua modalità di erogazione (che poi sono quelle che a noi interessano) che differenze hanno tra i due diversi tipi di propulsori?


gian

la vera chicca dell'iniezione controllata viene dal fatto di poter gestire i giusti parametri quasi in tempo reale


ma ancor oltre nei fuoribordo più evoluti a discapito di una minor coppia quando non serve, la possibilità di smagrire ulteriormente il logico rapporto stechiometrico combustibile/aria con lo scopo di garantire la potenza appena sufficiente per mantenere lo sforzo costante cui è chiamato a fare. (velocità di crociera stabile in primis)

[Blackfin]

A conferma di quanto asserito da Svago e Silver e peraltro già accennato da me sopra, nell'utilizzo, i motori marini di imbarcazioni plananti, si trovano a fronteggiare richieste di coppia motrice completamente diverse rispetto a quelli per autotrazione. Questi ultimi, specie in città o nei tortuosi percorsi montani, raramente operano a regime e/o coppia costante. La presenza di brevi accelerazioni e frenate comporta un maggior lavoro nelle fasi transitorie. Invece nei motori fuoribordo l'unica fase transitoria importante, che richiede il picco di coppia motrice, è il passaggio da dislocamento a planata. Da qui la necessità di disporre di elevati valori di coppia a regime medio-basso. La gran parte dei lunghi trasferimenti in mare si effettua invece a regime pressoché costante. Ecco che, a partire da Suzuki, si è pensato di modificare il rapporto aria/benzina (detto rapporto stechiometrico che è considerato ottimale intorno a 11/1) in modo da avere dei consumi minori, si è così passati a volumi di aria molto maggiori. Ciò è stato possibile grazie all'elettronica che, oltre a rilevare la minore esigenza di coppia e a modificare il suddetto dosaggio raccoglieva i dati di sensori allo scarico e anche in testata per rilevare indesiderati fenomeni di detonazione della miscela aria/benzina (cosiddetti battiti in testa) facilitati all'alterato rapporto stechiometrico.
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[sergetto2]

. Ecco che, a partire da Suzuki, si è pensato di modificare il rapporto aria/benzina (detto rapporto stechiometrico che è considerato ottimale intorno a 11/1) in modo da avere dei consumi minori, si è così passati a volumi di aria molto maggiori. Ciò è stato possibile grazie all'elettronica che, oltre a rilevare la minore esigenza di coppia e a modificare il suddetto dosaggio raccoglieva i dati di sensori allo scarico e anche in testata per rilevare indesiderati fenomeni di detonazione della miscela aria/benzina (cosiddetti battiti in testa) facilitati all'alterato rapporto stechiometrico.
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Blackfin,
Ma la farfalla da chi è commandata?

[Blackfin]

La farfalla viene comandata dall'acceleratore, cioè dal monoleva che comanda anche avanti/retro. Normalmente con un tirante meccanico (telecomando), nei più sofisticati (drive by wire) con un controllo elettronico digitale. Quest'ultimo anche in fase transitoria di accelerazione tende a controllare l'apertura della farfalla per ridurre consumi e inquinamento. Nei vecchi carburati, un'apertura molto repentina, attraverso la pompetta di ripresa originava un getto di benzina nel diffusore di aspirazione, da qui quanto detto da Silver, meno potenza max ma maggiori sensazioni di accelerazione rispetto a quelli ad iniezione. Difetti: maggior consumo carburante, rischio di ingolfamenti, candele che si sporcavano, maggiore inquinamento e nell'autotrazione maggior consumo pneumatici.
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[svago]

@ Blackfin: La tua relazione su questo argomento non proprio comodo e quindi coraggiosa mi è piaciuta molto, nonostante il dettaglio rimane comprensibilissima!!

[Blackfin]

Ti ringrazio Maurizio, anche se sono convinto che sono argomenti che conosci meglio di me!

[Gommoclassic]

Sarebbe interessante poter fare delle prove pratiche per verificare il reale rendimento termodinamico dei propulsori ...

Mi sono reso conto che i parametri che normalmente si leggono sui libretti sono realmente poco utili e fuorvianti!
Trovo invece interessante, il dato del consumo rispetto alla velocità e le miglia percorse, sotto questo aspetto i nuovi motori sono molto efficienti, per esempio viaggiando con un 7,5 m ed un honda 225 con ben 11 persone a bordo sui 20 nodi abbiamo avuto un consumo di 1 litro a miglio praticamente lo stesso consumo che avevo io con il vecchio Xp 521 da solo su uno smontabile da 460 a 13 nodi ....

Tornando all'esempio di prima se ci fossimo soffermati a leggere i consumi dichiarati da libretto avremo letto 80 litri ora per il 225 cv e 11 litri ora per il 521, ...

Ma nella pratica invece, il 225 cv in condizioni reali di navigazione è risultato notevolmente più efficiente, e tradotto in euro, molto meno proibitivo di quanto i dati dichiarati a libretto lasciavano intendere!

Questo fa veramente meditare!