Motori Alfa con compressore Volumetrico

[Spiderfrek]

Amici in giro per la rete ho trovato una foto di questo Bialbero a iniezione, sovralimentato con compressore volumetrico:



Mi chiedo come possa andare...

Qui invece la stessa sorte è toccata a un V6 longitudinale!

[nivola]

questo è il Busso con compressore volumetrico by Autodelta UK, potenza tra 250 e 270 cavalli

[nivola]

ed ecco la 147 GTA con il compressore, (e cilindrata a 3.750 c.c.) sempre by Autodelta UK....
400 cv !
288 km/h !

[2000spiderveloce79]

AAAHHHH... credo che il V6 volumetrico, possa essere una delle cose più goduriose mai viste su quattro ruote...
N.B: Autodelta UK offre molte elaborazioni con compressore Rotrex: diffidate...

[nivola]

N.B: Autodelta UK offre molte elaborazioni con compressore Rotrex: diffidate...

?????????????????
conosco una SZ portata a 3,5 litri + compressore Rotrex: quando va la macchina va forte, ma ha un sacco di problemi credo di torsione dell'albero motore e perde tantissimo olio.....

[2000spiderveloce79]

Il compressore centrifugo ad azionamento meccanico (come il Rotrex appunto) è decisamente da evitare in ogni applicazione che preveda un minimo requisito di guidabilità... esso è decisamente sensibile al numero di giri al quale è fatto ruotare; ad esempio, se vai a vedere le caratteristiche di funzionamento date dalla casa ( http://www.rotrex.com/Renderers/ShowMed ... e_V4.0.pdf ), a 45000 giri il compressore dà circa 0.15 bar di sovrapressione, mentre ne dà circa 0.8 a 90000 e 1.3 a 110000. Come vedi l'andamento è decisamente non lineare. Il compressore ha un rapporto fisso interno dato dal ruotismo epicicloidale e che è di 9.49:1, è quindi teoricamente possibile raggiungere velocità di rotazione così elevate giocando solamente sul diametro delle pulegge di comando (la cinghia è una poly-v a 8 gole), ma se dimensioni il rapporto di trasmissione per il regime di potenza massima, sarai costretto a subirti un motore che è vuoto fino a 3/4 del contagiri, ed esplode solo alla fine: il guadagno di potenza massima magari sarà anche alto, ma guidando per strada sembrerà di non avere montato nulla... e anche in pista, basterà sbagliare una marcia per piantarsi o sbiellare... l'unica soluzione sarebbe dimensionare tutto per un regime molto più basso di quello di potenza massima, ma il ritardo ai bassi rimarrebbe e agli alti bisogna poi regolare la pressione facendo sfiatare l'eccesso di portata, con evidente spreco...
Inoltre, le curve di rendimento hanno picchi molto alti in rapporto ad un volumetrico Roots, 76/80%, ma sono circoscritte in finestre piuttosto difficili da mantenere, almeno su ampi range di funzionamento... insomma, non mi pare decisamente il caso...
D'altronde, c'è un motivo per cui le BRM V16, nonostante i loro 550-600 cv (dichiarati, e credo raggiunti), le prendevano dalle Alfette 159... e per cui il centrifugo meccanico si è visto solo su motori d'aviazione, quasi stazionari...

[Spiderfrek]

Luca, quando scrivi queste cose mi rendo conto che Dio, in confronto a te è imparentato con Vanna Marchi!

[nivola]

Il compressore centrifugo ad azionamento meccanico (come il Rotrex appunto) è decisamente da evitare in ogni applicazione che preveda un minimo requisito di guidabilità... esso è decisamente sensibile al numero di giri al quale è fatto ruotare; ad esempio, se vai a vedere le caratteristiche di funzionamento date dalla casa ( http://www.rotrex.com/Renderers/ShowMed ... e_V4.0.pdf ), a 45000 giri il compressore dà circa 0.15 bar di sovrapressione, mentre ne dà circa 0.8 a 90000 e 1.3 a 110000. Come vedi l'andamento è decisamente non lineare. Il compressore ha un rapporto fisso interno dato dal ruotismo epicicloidale e che è di 9.49:1, è quindi teoricamente possibile raggiungere velocità di rotazione così elevate giocando solamente sul diametro delle pulegge di comando (la cinghia è una poly-v a 8 gole), ma se dimensioni il rapporto di trasmissione per il regime di potenza massima, sarai costretto a subirti un motore che è vuoto fino a 3/4 del contagiri, ed esplode solo alla fine: il guadagno di potenza massima magari sarà anche alto, ma guidando per strada sembrerà di non avere montato nulla... e anche in pista, basterà sbagliare una marcia per piantarsi o sbiellare... l'unica soluzione sarebbe dimensionare tutto per un regime molto più basso di quello di potenza massima, ma il ritardo ai bassi rimarrebbe e agli alti bisogna poi regolare la pressione facendo sfiatare l'eccesso di portata, con evidente spreco...
Inoltre, le curve di rendimento hanno picchi molto alti in rapporto ad un volumetrico Roots, 76/80%, ma sono circoscritte in finestre piuttosto difficili da mantenere, almeno su ampi range di funzionamento... insomma, non mi pare decisamente il caso...
D'altronde, c'è un motivo per cui le BRM V16, nonostante i loro 550-600 cv (dichiarati, e credo raggiunti), le prendevano dalle Alfette 159... e per cui il centrifugo meccanico si è visto solo su motori d'aviazione, quasi stazionari...

Grazie Luca !
Puoi spiegare bene la differenza tra un Roots ed un Rotrex ?
Se ho capito bene il Rotrex riesce a dare molta più potenza ma solo in alto, un pò come montare un turbo-compressore con turbina fissa di elevate dimensioni ed elevata inerzia. In merito, mi sono "avvicinato" alla Peugeot T16, avendone valutata una per l'acquisto, e parlando con un amico che ne ha avuta una stradale per tanti anni, mi ha detto che sotto i 3.500/4.000 giri non c'è nulla, la macchina avrà forse 50 cavalli, per cui è necessario lavorare molto con il cambio e tenerla sempre su....

[2000spiderveloce79]

Al di là delle similitudini "nominali", i due compressori sono completamente diversi tra loro, tanto che fanno parte di due diverse categorie di macchine a fluido: il Roots è una macchina volumetrica (di qui il nome di compressore volumetrico), poichè il passaggio del fluido al suo interno è attuato tramite camere a volume variabile, in particolare i lobi del suo rotore. E' anzi la più semplice delle macchine volumetriche: in sostanza è solo uno "spostatore d'aria" che trasferisce aria da un ambiente a bassa pressione (l'esterno) ad uno ad alta pressione (il collettore di aspirazione). La compressione dell'aria avviene per "riflusso": l'aria ad alta pressione rifluisce in parte nella camera che contiene la parte di aria "spostata" dai lobi del rotore (e che è ancora a pressione ambiente), comprimendola: il riflusso crea onde di pressione che danno il caratteristico ronzio del Roots. Si tratta di un tipo di compressione dalla resa molto bassa, perchè tanta energia va in aumento di temperatura, più che in qualsiasi altra trasformazione termodinamica. L'aria si riscalda quindi molto, perde densità, ed è necessario un intercooler, che dissipi l'energia termica (ai tempi delle P2, delle P3, delle 8c, ancora gli intercooler non esistevano, ecco perchè compressori e collettori erano abbondantemente alettati): tale energia termica però viene dalla compressione stessa, quindi dal motore... ecco perchè tali compressori sottraggono molta potenza e hanno quindi resa molto bassa, ulteriormente abbassata dal fatto che ci sono diverse "fughe" d'aria che ritorna indietro dalle intercapedini tra i rotori, necessarie per rendere accettabile il rendimento puramente meccanico ed evitare gli strisciamenti. Il grosso vantaggio del Roots è che essendo una macchina volumetrica proprio come il motore alternativo a pistoni fornisce portata secondo la stessa legge lineare; ciò si traduce in un grado di sovralimentazione (e quindi in una pressione di sovralimentazione) costante col regime di rotazione, che rende i motori sovralimentati in questa maniera particolarmente "gustosi" da guidare proprio perchè tenendo l'ambiente di aspirazione sempre circa alla stessa pressione - e quindi alla stessa densità, superiore a quella normale - ai fini pratici è come se ne avessero aumentata la cilindrata...
Il Rotrex, invece, è propriamente una turbomacchina, poichè non ci sono camere a volume in qualche modo variabile, ma organi rotativi dotati di apposita palettatura che compiono in maniera continua lavoro sul fluido: il termine "compressore volumetrico" è quindi errato, anzi denota in chi gli riferisce questo termine una certa superficialità, spesso riscontrabile (e abbondantemente giustificabile) non solo nell'appassionato di automobili, ma anche (in maniera in questo caso molto poco giustificabile) in chi vende o monta tali apparati... la compressione in questo caso si attua trasformando l'energia cinetica trasferita all'aria dalla girante in energia di pressione, trasformazione che avviene nel diffusore, in gergo "chiocciola". La turbomacchina ha quindi leggi di funzionamento totalmente diverse dalla macchina volumetrica, perchè completamente diverso è il suo modo di funzionare. La portata in questo caso non è più lineare col regime di rotazione, così come non lo è il grado di sovralimentazione, che diventa crescente col regime... un compressore che "più tiri, più tira" non solo diventa sgradevole perchè si accorda male col funzionamento normale del motore, ma anzi è controproducente perchè rende "appuntita" e "instabile" la curva di coppia del motore rendendo il motore poco piacevole: il diesel è piacevole da guidare proprio perchè è "stabile", ossia la coppia motrice diminuisce in maniera piuttosto evidente con l'aumentare del regime di rotazione: questo fa in modo che qualsiasi improvviso aumento di resistenza all'avanzamento della vettura come una salita o una raffica di vento, che tenderebbe a fare diminuire il regime di rotazione affogando il motore, si scontri con l'aumento della coppia motrice. Non solo, il motore diventa anche più esposto a sbiellate e a rotture: basta un fuorigiri in piena accelerazione...
E' chiaro che l'aumento di potenza è molto superiore: il compressore assorbe molta meno potenza perchè rende molto di più (producendo oltretutto molto meno calore da dissipare nell'intercooler e anzi rendendolo quasi superfluo), e concentra l'aumento di pressione di sovralimentazione, e quindi di coppia, agli alti regimi, proprio dove anche un piccolo aumento di coppia origina un grosso aumento di potenza erogata (la potenza, lo ricordo, si ottiene moltiplicando la coppia per il regime di rotazione). E' quindi un bello specchio per le allodole perchè ad essere superficiali, l'incremento di potenza è molto alto in rapporto al costo della modifica, il problema è poi tutto il resto...
Per completezza, aggiungo che il turbocompressore, pur essendo una turbomacchina, soffre molto meno di questi problemi poichè è facilmente regolabile tramite valvole di waste-gate (ossia dirottando parte dei gas di scarico prima che attraversino la turbina) e di pop-off/blow-down (che limitano la pressione nel collettore) senza perdere nulla (il turbocompressore recupera energia dai gas di scarico, energia che comunque sarebbe perduta: sprecarla, quindi, non è di grande perdita, al contrario del Rotrex dove invece l'energia è "pregiata", arrivando direttamente dall'albero motore). Inoltre le caratteristiche di funzionamento si intonano molto meglio, perchè il gruppo turbina-compressore è messo in rotazione dai gas di scarico, che seguono la stessa legge di portata dei gas in aspirazione. Per il resto, basta vedere che passi avanti hanno fatto i moderni motori sovralimentati, ormai del tutto scevri da turbo-lag...

[sergio105]

Voglio un gran bene al Ns Luca....... è un onore averlo come amico!

[Spiderfrek]

Interessantissimo, nemmeno io conoscevo le differenze tra i compressori Roots e Rotrex, davvero interessante!

[2000spiderveloce79]

Grazie amici... ma io faccio solo il mio dovere, avrei studiato per niente altrimenti...

[nivola]

Al di là delle similitudini "nominali", i due compressori sono completamente diversi tra loro, tanto che fanno parte di due diverse categorie di macchine a fluido: il Roots è una macchina volumetrica (di qui il nome di compressore volumetrico), poichè il passaggio del fluido al suo interno è attuato tramite camere a volume variabile, in particolare i lobi del suo rotore. E' anzi la più semplice delle macchine volumetriche: in sostanza è solo uno "spostatore d'aria" che trasferisce aria da un ambiente a bassa pressione (l'esterno) ad uno ad alta pressione (il collettore di aspirazione). La compressione dell'aria avviene per "riflusso": l'aria ad alta pressione rifluisce in parte nella camera che contiene la parte di aria "spostata" dai lobi del rotore (e che è ancora a pressione ambiente), comprimendola: il riflusso crea onde di pressione che danno il caratteristico ronzio del Roots. Si tratta di un tipo di compressione dalla resa molto bassa, perchè tanta energia va in aumento di temperatura, più che in qualsiasi altra trasformazione termodinamica. L'aria si riscalda quindi molto, perde densità, ed è necessario un intercooler, che dissipi l'energia termica (ai tempi delle P2, delle P3, delle 8c, ancora gli intercooler non esistevano, ecco perchè compressori e collettori erano abbondantemente alettati): tale energia termica però viene dalla compressione stessa, quindi dal motore... ecco perchè tali compressori sottraggono molta potenza e hanno quindi resa molto bassa, ulteriormente abbassata dal fatto che ci sono diverse "fughe" d'aria che ritorna indietro dalle intercapedini tra i rotori, necessarie per rendere accettabile il rendimento puramente meccanico ed evitare gli strisciamenti. Il grosso vantaggio del Roots è che essendo una macchina volumetrica proprio come il motore alternativo a pistoni fornisce portata secondo la stessa legge lineare; ciò si traduce in un grado di sovralimentazione (e quindi in una pressione di sovralimentazione) costante col regime di rotazione, che rende i motori sovralimentati in questa maniera particolarmente "gustosi" da guidare proprio perchè tenendo l'ambiente di aspirazione sempre circa alla stessa pressione - e quindi alla stessa densità, superiore a quella normale - ai fini pratici è come se ne avessero aumentata la cilindrata...
Il Rotrex, invece, è propriamente una turbomacchina, poichè non ci sono camere a volume in qualche modo variabile, ma organi rotativi dotati di apposita palettatura che compiono in maniera continua lavoro sul fluido: il termine "compressore volumetrico" è quindi errato, anzi denota in chi gli riferisce questo termine una certa superficialità, spesso riscontrabile (e abbondantemente giustificabile) non solo nell'appassionato di automobili, ma anche (in maniera in questo caso molto poco giustificabile) in chi vende o monta tali apparati... la compressione in questo caso si attua trasformando l'energia cinetica trasferita all'aria dalla girante in energia di pressione, trasformazione che avviene nel diffusore, in gergo "chiocciola". La turbomacchina ha quindi leggi di funzionamento totalmente diverse dalla macchina volumetrica, perchè completamente diverso è il suo modo di funzionare. La portata in questo caso non è più lineare col regime di rotazione, così come non lo è il grado di sovralimentazione, che diventa crescente col regime... un compressore che "più tiri, più tira" non solo diventa sgradevole perchè si accorda male col funzionamento normale del motore, ma anzi è controproducente perchè rende "appuntita" e "instabile" la curva di coppia del motore rendendo il motore poco piacevole: il diesel è piacevole da guidare proprio perchè è "stabile", ossia la coppia motrice diminuisce in maniera piuttosto evidente con l'aumentare del regime di rotazione: questo fa in modo che qualsiasi improvviso aumento di resistenza all'avanzamento della vettura come una salita o una raffica di vento, che tenderebbe a fare diminuire il regime di rotazione affogando il motore, si scontri con l'aumento della coppia motrice. Non solo, il motore diventa anche più esposto a sbiellate e a rotture: basta un fuorigiri in piena accelerazione...
E' chiaro che l'aumento di potenza è molto superiore: il compressore assorbe molta meno potenza perchè rende molto di più (producendo oltretutto molto meno calore da dissipare nell'intercooler e anzi rendendolo quasi superfluo), e concentra l'aumento di pressione di sovralimentazione, e quindi di coppia, agli alti regimi, proprio dove anche un piccolo aumento di coppia origina un grosso aumento di potenza erogata (la potenza, lo ricordo, si ottiene moltiplicando la coppia per il regime di rotazione). E' quindi un bello specchio per le allodole perchè ad essere superficiali, l'incremento di potenza è molto alto in rapporto al costo della modifica, il problema è poi tutto il resto...
Per completezza, aggiungo che il turbocompressore, pur essendo una turbomacchina, soffre molto meno di questi problemi poichè è facilmente regolabile tramite valvole di waste-gate (ossia dirottando parte dei gas di scarico prima che attraversino la turbina) e di pop-off/blow-down (che limitano la pressione nel collettore) senza perdere nulla (il turbocompressore recupera energia dai gas di scarico, energia che comunque sarebbe perduta: sprecarla, quindi, non è di grande perdita, al contrario del Rotrex dove invece l'energia è "pregiata", arrivando direttamente dall'albero motore). Inoltre le caratteristiche di funzionamento si intonano molto meglio, perchè il gruppo turbina-compressore è messo in rotazione dai gas di scarico, che seguono la stessa legge di portata dei gas in aspirazione. Per il resto, basta vedere che passi avanti hanno fatto i moderni motori sovralimentati, ormai del tutto scevri da turbo-lag...

quindi il Roots è a lobi, mentre il Rotrex è centrifugo ?

[2000spiderveloce79]

Esatto!

[renatino]

I motori mercedes kompressor sono con il compressore a lobi, giusto?
quali sono le applicazioni "commerciali" piu famose dei compressori a lobi e quelli centrifughi?

[2000spiderveloce79]

I motori mercedes kompressor sono con il compressore a lobi, giusto?
quali sono le applicazioni "commerciali" piu famose dei compressori a lobi e quelli centrifughi?

Applicazioni veramente commerciali di compressori centrifughi ad azionamento meccanico non ne ho mai viste, eccetto i Rotrex montati dagli elaboratori su diverse vetture. Unica eccezione la serie Koenigsegg CCR/CCX/CCXR, che monta i Rotrex di serie, su un V8 di derivazione Ford: le prove su strada però non sono state esaltanti, la macchina ha molto ritardo di risposta e tradisce facilmente...
I compressori a lobi sono stati piuttosto usati: l'ultima applicazione è il V6 della nuova Audi S4, ma anche il VW TSI a doppia sovralimentazione lo monta, così come tutta la serie dei Mercedes "Kompressor" (2.0, 3.2 V6 e 5.4 V8), come giustamente da te puntualizzato. Infine, anche il 4 cilindri della vecchia Mini Cooper S era sovralimentato con compressore Roots. Tutti questi ultimi motori sono stati soppiantati da omologhi turbocompressi.

[nivola]

I motori mercedes kompressor sono con il compressore a lobi, giusto?
quali sono le applicazioni "commerciali" piu famose dei compressori a lobi e quelli centrifughi?

Applicazioni veramente commerciali di compressori centrifughi ad azionamento meccanico non ne ho mai viste, eccetto i Rotrex montati dagli elaboratori su diverse vetture. Unica eccezione la serie Koenigsegg CCR/CCX/CCXR, che monta i Rotrex di serie, su un V8 di derivazione Ford: le prove su strada però non sono state esaltanti, la macchina ha molto ritardo di risposta e tradisce facilmente...
I compressori a lobi sono stati piuttosto usati: l'ultima applicazione è il V6 della nuova Audi S4, ma anche il VW TSI a doppia sovralimentazione lo monta, così come tutta la serie dei Mercedes "Kompressor" (2.0, 3.2 V6 e 5.4 V8), come giustamente da te puntualizzato. Infine, anche il 4 cilindri della vecchia Mini Cooper S era sovralimentato con compressore Roots. Tutti questi ultimi motori sono stati soppiantati da omologhi turbocompressi.

Ugualmente a lobi erano i compressori della 131 Volumetrica come della 124 Spider Europa Volumetrica, così come poi quelli della 037 e della S4.
Un'osservazione: negli anni '70 ed '80 Fiat e Lancia erano fortemente operative nel mondo rally e l'innovazione tecnica era molto vivace, con realizzazione a getto continuo di prototipi. Ne sono un esempio la Stratos Turbo da 420 cavalli del giro d'Italia del 1975, la X1/9, la 131 Abarth con il motore V6 della 130, i prototipi 030 e 031, (Beta Montecarlo con il V6 della 130, prefiguazione della 037). L'Abarth prendeva motori da una macchina li buttava su un'altra, ci metteva il turbo-compressore o il compressore volumetrico, correva nei rally ma non disdegnava la pista: era molto vivace.
Per contro invece l'Alfa Romeo era più ancorata alle tradizioni. Non ho notizie di applicazioni Alfa Romeo o Autodelta con compressori meccanici. So solo di applicazioni con turbocompressori, (vedi la 33 con il 12 cilindri boxer biturbo).

[giomartello]

Gli interventi di Luca sono oro colato.
Ancora una volta giù il cappello.

[2000spiderveloce79]

I motori mercedes kompressor sono con il compressore a lobi, giusto?
quali sono le applicazioni "commerciali" piu famose dei compressori a lobi e quelli centrifughi?

Applicazioni veramente commerciali di compressori centrifughi ad azionamento meccanico non ne ho mai viste, eccetto i Rotrex montati dagli elaboratori su diverse vetture. Unica eccezione la serie Koenigsegg CCR/CCX/CCXR, che monta i Rotrex di serie, su un V8 di derivazione Ford: le prove su strada però non sono state esaltanti, la macchina ha molto ritardo di risposta e tradisce facilmente...
I compressori a lobi sono stati piuttosto usati: l'ultima applicazione è il V6 della nuova Audi S4, ma anche il VW TSI a doppia sovralimentazione lo monta, così come tutta la serie dei Mercedes "Kompressor" (2.0, 3.2 V6 e 5.4 V8), come giustamente da te puntualizzato. Infine, anche il 4 cilindri della vecchia Mini Cooper S era sovralimentato con compressore Roots. Tutti questi ultimi motori sono stati soppiantati da omologhi turbocompressi.

Ugualmente a lobi erano i compressori della 131 Volumetrica come della 124 Spider Europa Volumetrica, così come poi quelli della 037 e della S4.
Un'osservazione: negli anni '70 ed '80 Fiat e Lancia erano fortemente operative nel mondo rally e l'innovazione tecnica era molto vivace, con realizzazione a getto continuo di prototipi. Ne sono un esempio la Stratos Turbo da 420 cavalli del giro d'Italia del 1975, la X1/9, la 131 Abarth con il motore V6 della 130, i prototipi 030 e 031, (Beta Montecarlo con il V6 della 130, prefiguazione della 037). L'Abarth prendeva motori da una macchina li buttava su un'altra, ci metteva il turbo-compressore o il compressore volumetrico, correva nei rally ma non disdegnava la pista: era molto vivace.
Per contro invece l'Alfa Romeo era più ancorata alle tradizioni. Non ho notizie di applicazioni Alfa Romeo o Autodelta con compressori meccanici. So solo di applicazioni con turbocompressori, (vedi la 33 con il 12 cilindri boxer biturbo).

Ora che mi ci fai pensare, il prototipo della GTA-SA (sovralimentata) con motore 1.6 da 220 CV aveva il compressore centrifugo, ma azionato (in maniera veramente molto intelligente) tramite un motore ad azionamento oleodinamico. Questo permetteva di fare girare il compressore al regime voluto in maniera quasi indipendente dal regime del motore, potendolo regolare decisamente meglio. Il problema era la debolezza dell'impianto, che essendo ad alta pressione era suscettibile di rovinose rotture...

[nivola]

Ora che mi ci fai pensare, il prototipo della GTA-SA (sovralimentata) con motore 1.6 da 220 CV aveva il compressore centrifugo, ma azionato (in maniera veramente molto intelligente) tramite un motore ad azionamento oleodinamico. Questo permetteva di fare girare il compressore al regime voluto in maniera quasi indipendente dal regime del motore, potendolo regolare decisamente meglio. Il problema era la debolezza dell'impianto, che essendo ad alta pressione era suscettibile di rovinose rotture...

non conoscevo la GTA-SA...
se dico una stupidata non aver timore di dirlo: se si montasse un centrifugo comandato da un motore elettrico, così da renderlo indipendentemente dal regime del motore termico, si potrebbe ottenere molta potenza, (salvo capire l'assorbimento del motore elettrico), ai regimi desiderati ?