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Soluzioni 4 farfalle
La soluzione più performante sull'aspirazione è il passaggio ad un aspirazione 4 farfalle.
La soluzione 4 farfalle porta dei vantaggi che non risiedono solo in un miglioramento della potenza massima. La 4 farfalle portano dei vantaggi enormi in termini di erogazione, qualità della curva di potenza e regolarità ai bassi regimi.
La maggioranza degli operatori tende a sovrastimare la'pporto delle 4 farfalle in termini di potenza massima e a sottostimare o ignorare gli altri benefici.
In realtà in termini di potenza massima non vi è una grande differenza tra un'aspirazione monofarfalla e un 4 farfalle.
Una volta che si sono impostate le geometrie ottimali e le lunghezze ottimali dei condotti di un buon collettore di aspirazione monofarfalla, le potenze massime raggiungibili sono simili alla soluzione 4 farfalle.
Non a caso l'evoluzione delle potenza massime è continuata a ritmo costante anche dopo l'abbandono della soluzione 4 farfalle della Saxo Kit Car e il passaggio al monofarfalla della Super 1600.
A questo proposito sono interessanti i dati di banco presenti nell'area test che mettono a confronto le performance di un collettore 206 Super 1600 con un'aspirazione 4 farfalle ottimizzata nella lunghezza delle trombette. Il test è visionabile cliccando qui.
La soluzione a 4 farfalle è globalmente molto superiore a quella monofarfalla. Il collettore Peugeot Sport prevale solo bassi regimi. Ai medi regimi giri la soluzione 4 farfalla da un vantaggio enorme tra i 10 e i 16 cv. Agli alti regimi le potenze tendono a convergere. Non abbiamo proseguito il test ma è evidente la vocazione del collettore monofarfalla a dare il meglio agli alti regimi dove registra un ritardo di soli 5 cv (pari al 2,5% della potenza sui valori oggetto del test); mentre ai medi regimi il delta a sfavore è molto importante.
Il risultato è coerente con quanto riscontrato sulle vetture Citroen Sport nel momento del passaggio dalla Saxo Kit Car alla prima Super 1600 monofarfalla. Le potenze massime erano simili, ma la Kit Car aveva un vantaggio enorme nei regimi intermedi, oltre ad un'erogazione molto più pulita e regolare.
Uno grosso vantaggio dell'aspirazione 4 farfalle è la regolazione del minimo. Con alberi a camme molto spinti, le 4 farfalle consentono di trovare un minimo regolare molto più facilmente ed a un numero di giri altrimenti impossibile con il monofarfalla.
Lunghezza trombette di aspirazione
Un aspetto importante per la resa dell'aspirazione 4 farfalle è la lunghezza delle trombette di aspirazione. Variando la lunghezza delle trombette di aspirazione si modifica tutta la curva di potenza.
Abbiamo svolto diversi test a banco per valutare la lunghezza ottimale delle trombette. Alla fine abbiamo scelto la versione e trombette lunghe da 160 mm (confermando, se mai ce ne fosse bisogno, la correttezza delle scelte di Citroen Sport ai tempi della Kit, che usava lunghezze simili).
Le tabelle e nel grafico sotto riportano un confronto tra le trombette da 40 mm e trombette da 160 mm (su cui cadrà la scelta e con le quali verrà poi sviluppata la mappa). Per i dettagli del test cliccare qui.
Le trombette da 40 mm garantiscono circa 1 cv di potenza massima e un allungo leggermente superiore, ma da 4.000 a 6.500 giri sono indietro di 5-7 cv, con punte di 10 cv in meno. Mentre 1 cv a 7.500 giri non è avvertibile, i delta di 5-10 cv tra 4.000 e 6.000 giri sono assolutamente rilevanti.
Sono state testate anche trombette da 80 e 120 mm con risultati intermedi.
Il grafico mette in evidenza come la soluzione a trombette lunghe sia decisamente più performante.
Installazione aspirazione 4 farfalle su Saxo
Su motori TU5JP4 i diametri farfalla consigliati sono di 42-45 mm. La lunghezza ottimale delle trombette si trova attorno a 160 mm.
L'installazione di 4 farfalle sulla Saxo è un'operazione abbastanza complessa a causa delle posizione del motore e dell'esiguo spazio presente tra le farfalle e il vano motore.
Proprio la lunghezza delle trombette lunghe causa un ingombro gestibile solo tagliando la paratia del vano motore e sfruttando la zona della vasca tergicristalli.
Tutte le soluzioni adottate da Citroen Sport e Peugeot Sport prevedono il taglio della traversa nella zona dei numeri di telaio.
Solo trombette da 40-60 mm sono alloggiabili senza alcuna modifica alla carrozzeria. Per questo motivo nella maggioranza delle applicazioni stradali si utilizzano trombette corte da 40 mmche evitano la complessità di gestire modifiche di carrozzeria nella zona dei numeri di telaio. Nella foto un esempio di installazione con trombette corte.
La posizione genera anche problemi per alloggiamento di un sistema filtrante efficace.
Nella maggioranza dei casi si risolve il problema lasciando le farfalle libere protette da una retina metallica o installando dei filtri a spugna che vanno a coprire le trombette (soluzione non ottimale in termini di resa).
E' possibile comunque ricavare un cassonetto che riceve aria un filtro alloggiato sul frontale della vettura (tipo Saxo Cup ad esempio).
Alcuni kit in commercio prevedono un airbox costruito secondo questo criterio. Nelle foto operazioni di banco su motore R2 con soluzione 4 farfalle Dbilas e la soluzione GMC Motorsport.
Il limite di questo tipo di soluzione, naturalmente sta nel fatto che limita la lunghezza delle trombette.
Per utilizzare trombette lunghe, in occasione dell'evoluzione 2008 della mia Saxo, con MC Motortecnica, avevamo realizzato una soluzione con una logica simile a quella della Saxo Kit Car.
Quindi trombette da 160 mm alloggiate mediante realizzazione di una vasca nella zona dove alloggiano i tergicristalli con filtro a pannello che respira direttamente a ridosso del parabrezza.
Per evitare problemi avevamo evitato di tagliare la traversa, passandoci sotto e mantenendo i numeri di telaio.
Il filtro utilizzato era quello della C2 Super 1600.
Questa soluzione ha però evidenziato dei limiti. Teoricamente il punto in cui si trovava il filtro (sotto la plastica del tergicristallo e sotto la copertura nera in alluminio visibile in foto), a ridosso del parabrezza, è quello di maggio pressione dell'aria. Di fatto però ci siamo trovati con un fastidioso problema di calo di potenza alle alte velocità sopra i 6000 giri. Sui lunghi rettilinei di Monza, fino a circa 160-170 km/h, la vettura saliva di velocità più rapidamente rispetto all'evoluzione 2007 monofarfalla da 186 cv. Tuttavia, sopra questa velocità, in quinta marcia, la vettura accusava un netto ritardo che portava a perdere ben 10 km/h di velocità di punta sul rettilineo, nonostante i 189 cv dovessero garantire almeno le stesse performance dei 186 cv del precedente motore monofarfalla.
Indagando siamo arrivati ad individuare una problematica di depressione alle alte velocità. Per far respirare meglio le 4 farfalle abbiamo provato a eliminare la plastica del tergicristallo e la lamiera di protezione, ottenendo un leggero miglioramento ma non la soluzione del problema. In più, avendo eliminato le protezioni, avevamo anche problemi di passaggio d'acqua in caso di pioggia consistente.
Per l'evoluzione 2010 abbiamo quindi deciso di realizzare un diverso percorso dell'aria.
Il primo obiettivo è stato realizzare un cassonetto chiuso (con presa d'aria dal vano motore, non dalla zona parabrezza) che facesse da polmone alle 4 farfalle. Per prima cosa abbiamo calcolato la volumetria teorica necessaria per un cassonetto che deve alimentare un motore da oltre 220 cv. Abbiamo poi verificato la disponibilità di spazio nella zona del sottoparabrezza. Passando sotto i numeri di telaio è realizzabile un cassonetto che soddisfa le volumetrie indicate dall'ingegnere della MC Motortecnica.
Per andare in mappa su banco prova motore è stata realizzato un cassonetto provvisorio in lamiera. Le misure sono 10x15*58 cm.
Approfittando del banco abbiamo determinato il corretto diametro del tubo di entrata nel cassonetto (70 mm, vedi Test cassonetto 4 farfalle) e le soluzione adeguate per portare aria al cassonetto con un filtro aria/convogliatore. Abbiamo testato tre differenti soluzioni: convogliatore Saxo Cup, filtro Brozzi e una soluzione Honda Mugen. Alla fine la scelta è caduta sulla tradizionale soluzione Cup. Per vedere i risultati del test cliccare qui.
Le prove di banco sono state positive. Ne il cassonetto ne il filtro hanno penalizzato eccessivamente il motore rispetto alla configurazione a trombette libere. In particolare il filtro è praticamente ininfluente sulla prestazione, il cassonetto causa una leggera perdita di coppia motrice massima (quasi un kgm) ma non di potenza in quanto il motore prende qualche giro in più.
Una volta finito il motore a banco abbiamo realizzato un cassonetto all'interno della vasca del tergicristallo, sotto la traversa dei numeri di telaio. E' stato necessario eliminare il tergicristallo lato passeggero.
Il risultato finale è quello visibile nel foto sotto riportate. L'aria entra senza ostacoli dalla calandra, viene filtrata dal convogliatore Saxo Cup e alimenta il cassonetto, completamente chiuso, impermeabile all'acqua e al riparo da qualunque turbolenza aerodinamica. In questo modo il disturbo ad alte velocità presente nella soluzione 2008 è scomparso.
