La coppia del motore prodotta è una funzione della quantità di aria ingerita e del rapporto aria / carburante bruciato nei cilindri, combinato con variabili "statiche" come il rapporto di compressione, alesaggio / corsa, design dell'albero motore, lunghezza di aspirazione, profilo della camma , dimensionamento aspirazione e scarico, ecc.
Con tutti gli altri parametri ora statici (non variabili) una volta che il motore è costruito e assemblato e con la centralina che controlla la quantità di carburante aggiunta alla miscela (rapporto aria / carburante), nei motori a benzina la coppia prodotta in quel motore è ora quasi interamente in funzione del flusso d'aria. Più aria nei cilindri = più coppia, meno aria nei cilindri = meno coppia (parlando di massa qui, non di volume).
Aspirazione naturale (non variabile)
Per questo motivo, in un motore a combustione interna ad aspirazione non variabile a camma non variabile aspirato naturalmente, ci sarà un (e solo uno) RPM a cui il flusso raggiungerà il picco, in base al profilo della camma e alla lunghezza di aspirazione (una gobba nella grafico). Puoi sintonizzare dove si verifica questo picco con varie camme, teste e dimensioni delle valvole, ma ce n'è solo una. (nota: questo esclude la lunghezza di aspirazione variabile e i sistemi a camma variabile, vedi sotto)
Aspirazione naturale (camma variabile e / o aspirazione)
Con i profili delle camme variabili, possono esserci due o più picchi (o anche una configurazione variabile in modo continuo) in cui ciascun profilo di camma o lunghezza di aspirazione distinti sperimenta il flusso di picco (massima carica di massa nei cilindri). Ciò può variare il sollevamento, la durata o entrambe le valvole. Esempi di questo sono il VTEC di Honda , il VVT-i di Toyota , genericamente noto come timing variabile delle valvole .
La lunghezza di aspirazione può anche essere variata in aggiunta o al posto del profilo della camma, per ulteriori massimi locali (anche se generalmente più piccoli) lungo il grafico (picchi secondari). Esempi di questo sono il VRIS Mazda , il collettore di aspirazione variabile VW sul VR6 , l'YCC-I Yamaha
Induzione forzata (regolamentata)
Consideriamo ora l'induzione forzata. Con un compressore capace (sia il compressore che il turbocompressore), sarà in grado di caricare una massa variabile nell'intervallo RPM. Per una serie di motivi, valvole di bypass / scarico, scarichi, frizioni e dispositivi simili limitano la quantità a un valore noto, in genere basato sulla pressione (diciamo, 21 psi). A questa pressione, se potessimo assumere una temperatura costante (cosa impossibile nella pratica), ciò produrrebbe una massa di aria teoricamente costante che entra nei cilindri con una spinta sufficiente. Con una massa d'aria impostata e una ECU che inietta una quantità corrispondente di carburante, il motore produrrà una quantità costante di coppia .
Ogni evento di detonazione subirà la pressione di espansione di quella quantità impostata di massa d'aria e carburante e la linea della coppia diventa piatta quando 21 psi di aria vengono forzati attraverso l'aspirazione in pressione in modo costante (a differenza dell'aspirazione variabile dell'aspirazione naturale). Questo non sarà 'piatto' quando il compressore non è in grado di produrre una pressione maggiore della quantità regolata, cosa che succederà sia quando il compressore non gira abbastanza velocemente (troppo basso di RPM) sia quando la quantità di aria circola nel motore richiede che un RPM sia maggiore di quello che il compressore può fornire (troppo alto di RPM).
Induzione forzata (non regolamentata)
Ora, in teoria, se i componenti del tuo motore fossero sovraccaricati per gestire molta più coppia di quanto avrebbero dovuto altrimenti, potresti rimuovere il sistema wastegate / frizione e deregolamentare la pressione di picco, essenzialmente permettendo alle caratteristiche di flusso del compressore di definire qualunque picco esso potrebbe produrre, fino a quando il compressore è così al di fuori della sua efficienza che sta riscaldando la carica d'aria (e quindi espandendola) così tanto che sta causando la predetonazione, causando guasti ai componenti o riducendo la massa d'aria effettiva anche con una pressione più elevata o una loro combinazione.
Induzione forzata - Teoria contro pratica
Si noti inoltre che esiste una grande differenza tra un diagramma dinamico "teorico", con linee perfettamente piatte / morbide, e un diagramma dinamico vero come nella pratica. Anche con un sistema di induzione forzata perfettamente regolato a una pressione impostata (21 psi nell'esempio sopra, 7,5 psi nel grafico sotto), ci saranno lievi variazioni dovute alle caratteristiche di temperatura e flusso del sistema di aspirazione e camma a vari RPM, che può portare a pendii e piccole vette / vallate nella regione del "flat-ish".
Perché coppia piatta?
In teoria, sarebbe possibile introdurre restrizioni artificiali variabili in un motore naturalmente aspirato per produrre gli stessi risultati, ma sarebbe solo uno spreco. In alternativa, se si potesse progettare una camma e un sistema di aspirazione perfettamente variabili, forse quel sistema potrebbe (in teoria) raggiungere una massa d'aria costante e quindi una curva piatta.
Il motivo per cui la regolazione della pressione viene eseguita con l'induzione forzata in genere ha a che fare con i vincoli di progettazione, come il prezzo per la sovrapposizione dei componenti per gestire il picco di coppia breve, incluso forse tutto, dal dimensionamento degli iniettori di carburante al metallurgia del pistone e dello stelo, e il colpo corrispondente che sarà preso in affidabilità per guadagni molto piccoli.
]