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, 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!
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: AFTERMATH
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 e rispettate le avvertenze che vi ho dato sulle modalita` della prova!
Scusate eventuali errori ma il post e` lunghissimo e qualcosa puo` scappare!
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, 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!
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: AFTERMATH
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 e rispettate le avvertenze che vi ho dato sulle modalita` della prova!
Scusate eventuali errori ma il post e` lunghissimo e qualcosa puo` scappare!
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