Se stiamo parlando di un’auto da strada, di un’auto da corsa o anche di un veicolo di traino, una delle parti più facili da installare e più economiche che possiamo aggiungere è una presa d’aria fredda. Sono diventati così onnipresenti perché funzionano abbastanza bene che non chiediamo nemmeno perché o come.
Volevamo saperne di più, quindi abbiamo chiesto molte domande su come e perché, e ciò che abbiamo imparato è stato aprire gli occhi., Abbiamo parlato con gli ingegneri di K & N e Corsa Performance, due leader del settore nel settore della presa d’aria, e abbiamo imparato molto. Continua a leggere e lo farai anche tu.
Le prese d’aria fredda sono in circolazione da molto tempo. Pensate muscle car con scoop cappuccio. Molto è cambiato da allora, in particolare le normative sulle emissioni e sistemi di erogazione del carburante più precisi, ma i migliori sistemi di aspirazione si basano sugli stessi principi, e la matematica e la scienza dietro di loro è tanto affascinante quanto istruttiva.,
Temperatura
L’intero punto di una presa d’aria fredda è quello di ottenere aria più fredda, che è più densa e contiene più ossigeno per un dato volume. Il più freddo, meglio è. Ma non esiste una formula o una regola empirica che ci dica quanto di un aumento di potenza aspettarsi con una data diminuzione della temperatura. Ci sono molte variabili.,
“non C’è una scala standard che usiamo per dimostrare che se si ha una diminuzione della temperatura con la quantità di X, si ottengono Y quantità cavalli,” ha detto Jonathan Fiello, vice presidente dello sviluppo del prodotto e di ingegneria per K&N Ingegneria a Riverside, in California., “Vedrai guadagni significativi in basso e poi vedrai perdite significative in alto in termini di temperatura, ma lo spostamento del motore ha un grande impatto su di esso, e anche il carburante che viene bruciato, il tipo di induzione, sia che si tratti di induzione forzata o aspirazione naturale.”
I guadagni di potenza sono mappati da una curva dinamica, che è vera su quasi tutto nell’aritmetica del motore e dell’assunzione. Non è una scala lineare. La matematica è un po ‘ coinvolta, ma aiuta a spiegare molte delle strane scienze dietro i sistemi che a volte diamo per scontate.,
Secondo Daniel Marty, engineering manager di TMG Performance Products, società madre di Corsa Performance e Volant Performance a Berea, Ohio, per iniziare a calcolare un potenziale guadagno di potenza, si prende la temperatura iniziale e si divide per la temperatura più fredda, quindi si prende la radice quadrata di quella.
Tuttavia, devi farlo nella scala Rankine, non Fahrenheit, quindi aggiungi 460 gradi alle temperature Fahrenheit per ottenere Rankine. Diciamo, ad esempio, che stai parlando della differenza tra aria di 100 gradi e aria di 70 gradi, una volta che hai fatto tutti i calcoli, ottieni un 2.,8 per cento di aumento di potenza per quella differenza di 30 gradi. Facile, vero? Non esattamente.
” Non ogni cambiamento di temperatura di 30 gradi produce il 2,8 percento, perché è il rapporto tra le temperature assolute. Quindi, se dovessi far scorrere la scala e dire la differenza tra 250 e 220 gradi (Fahrenheit), sarà un miglioramento minore, perché stai dividendo la stessa differenza per un numero maggiore”, ha detto Marty. “E poi quadrato radicamento che, in modo che il più freddo si ottiene, più che la temperatura conta. Quindi, non si basa sulla differenza di temperatura., Si basa sul rapporto di temperatura e sulla radice quadrata di tale rapporto. E questo non è molto intuitivo. La cosa più semplice, ovviamente, è pensare che più freddo sia meglio.”
Se si considera l’ambiente di un’auto da corsa su una pista, è probabile che le temperature non siano quelle che si considererebbero” fredde ” e potrebbero non essere così distanti, diminuendo i guadagni di prestazioni attesi come descritto negli esempi sopra.
Dire che la temperatura sotto il cofano di un’auto da corsa alla velocità è di 180 gradi., L’aria dall’esterno è notevolmente più fresca, ma corriamo in estate, quando le temperature ambientali sono ancora piuttosto calde. Diciamo che sono 90 gradi. Quindi, le temperature ambientali sono ancora abbastanza calde che l’aria in entrata non è affatto fredda. Ottanta gradi è meglio di 180 gradi, ma dopo aver fatto i conti, l’aumento di potenza è di circa il 4 per cento, nel migliore dei casi. Non molto, ma lo prenderai.
Ma c’è un altro elemento critico per le prese d’aria fredda per la produzione di energia, e che si presenta sotto forma di aumento e miglioramento del flusso d’aria.,
Flusso d’aria
Una presa d’aria fredda che limita il flusso d’aria rispetto a un sistema stock annullerà tutti i vantaggi della diminuzione delle temperature di aspirazione dell’aria. Affinché un sistema sia efficace, un sistema deve garantire che il volume di aria fredda in arrivo sia uguale o migliore del volume di aria che si stava ottenendo con il sistema di riserva. Fiello e Marty sottolineano che sta diventando sempre più impegnativo come migliorare i sistemi OEM. In effetti, molti sistemi OEM sono già sistemi di aspirazione dell’aria fredda.,
La chiave per ottenere energia dal flusso d’aria è ridurre al minimo le interruzioni e gli ostacoli per ottenere il flusso d’aria laminare, cioè qualsiasi flusso d’aria che scorre in un percorso in gran parte parallelo, secondo Marty, e aumentare il volume di aria che entra nel motore, che richiederà più carburante per produrre energia aggiuntiva. Il flusso d’aria laminare è il più efficace nel mondo subsonico.
C’è un limite a ciò che un sistema di controllo del motore di riserva ospiterà, in particolare quando si parla di auto più recenti., Fiello ha detto che, come il risparmio di carburante e le emissioni standard stringono, fabbrica di carburante trim finestre si sono ristretti. I kit che producono un flusso d’aria significativamente maggiore richiedono spesso una nuova melodia, qualcosa che si otterrebbe da aziende come HPTuners, HyperTech, Cobb, ecc.
La matematica per il flusso d’aria è molto più semplice e il potere guadagna maggiore, Marty ha detto., “Se, ad esempio, c’è una restrizione nell’assunzione che sta causando, diciamo anche solo un aumento del 5% della caduta di pressione attraverso quel sistema di aspirazione, e potresti farlo scendere all’ 1% di caduta di pressione, quella caduta di pressione, non stai parlando di una funzione di radice quadrata ora. Stai parlando di un rapporto. Quindi, si ottiene più potenza proporzionalmente da un relativamente piccolo cambiamento di restrizione, di quanto si ottiene da un relativamente piccolo cambiamento di temperatura.,”
Se guidi la tua auto stradale in HPDE, la maggior parte delle prese d’aria fredda che troverai sono state progettate per te, dall’alto verso il basso. Sono stati testati per assorbire aria più fredda, ridurre le restrizioni e soddisfare gli standard di emissione. Se stai progettando un sistema da solo per le corse, la scienza dietro i sistemi di aspirazione dell’aria fornisce alcune regole per vivere.
Racing
Fiello ha detto che il modo più semplice per prendere un po ‘ più di potenza è per noi un filtro dell’aria a flusso libero, qualcosa in cui K&N si è specializzato per decenni., I camion da corsa fuoristrada e le auto sterrate hanno bisogno di mezzi di filtrazione dell’aria significativi, ma un’auto da corsa su strada che — presumibilmente — rimane in pista non ha bisogno di tanto. Quindi, invece di avere quattro strati di garza di cotone oliata, potresti aver bisogno solo di due strati di cotone, senza olio su di esso, che si tradurrebbe in un flusso d’aria più libero.
Quando si instradano i tubi di aspirazione, utilizzare tubi più grandi di quelli di serie, ridurre al minimo le curve — pensare a un raggio maggiore — e far sì che raccolga la sua aria da un luogo il più fresco e senza ostacoli possibile., I condotti dell’aria che prendono il posto del faro sinistro sulla BMW E36 e E46 sono grandi esempi. Fender wells potrebbe avere aria più fresca che sotto il cofano, ma ci sono molte insidie lì. I freni emettono calore e polvere, e c’è molta turbolenza in un pozzo parafango.
“Quindi, numero uno, non pensare troppo alla filtrazione”, ha detto Fiello. “E numero due, rendilo il più semplice e il meno restrittivo possibile.”
Ricorda anche di mantenere il numero di giunti al minimo. Ogni volta che hai un giunto nel tubo di aspirazione, hai un potenziale punto di interruzione in quel sacro flusso d’aria laminare.,
“Tendiamo a compensare ciò nell’aftermarket prestando maggiore attenzione ad assicurarci che ovunque abbiamo un giunto, si tratti di un’interruzione minima. Quindi, se si tratta di un tubo in silicone su un condotto, in un ottimo sistema vedrai che il tubo in silicone ha una rientranza in cui il condotto si adatta”, ha detto Marty. “Ma non è qualcosa che vedrai in una cosa cinese a buon mercato, a proposito.”
Fai un sistema di aspirazione dell’aria abbastanza bene, e potresti aver bisogno di una melodia perché è al di fuori dei parametri del carburante di ciò che scorrerà una melodia di riserva., Questo perché gli ingegneri OEM hanno molte più restrizioni poste su di loro. Le emissioni e il risparmio di carburante sono grandi, di sicuro, ma lo sono anche cose come l’imballaggio e il rumore di aspirazione, che alcuni clienti non vogliono sentire.
“Il vantaggio di un sistema di aspirazione dell’aria fredda è che l’aria fredda, ma è anche la riduzione della restrizione”, ha detto Marty. “La riduzione della restrizione, però, conta soprattutto quando il piede è sul pavimento, perché è quando il sistema è spalancato e vuole la maggior parte dell’aria e la maggior parte della caduta di pressione attraverso il sistema di aspirazione è attraverso le parti a cui stiamo pensando.,”