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martedì 7 febbraio 2017

Quanta benzina consumo, andando piano, in un secondo?

In questo pezzo rispondo, grazie a dei semplici calcoli, a una mia vecchia curiosità che da tempo mi assillava...
Un dubbio che ho sempre avuto era infatti quello del significato di “cilindrata” delle auto e in particolare la sua relazione col consumo di benzina. Cioè un 1.100 non è che a ogni esplosione nei cilindri brucia 1,1 litri di benzina, no? E allora come funziona? Quanta benzina brucio, ad esempio, in un secondo?

L'altra settimana l'ho chiesto a un mio amico ingegnere meccanico che mi ha spiegato che la cilindrata (definita come qualcosa del tipo “il volume percorso dal pistone all'interno del cilindro” o simile...) ha poco o nulla a che fare con la quantità di benzina che viene bruciata a ogni esplosione: si tratta infatti di una quantità di benzina piccolissima, nebulizzata e compressa. Poi ha iniziato a fare dei calcoli a mente senza però arrivare da nessuna parte... Adesso, con calma, seguendo la sua traccia, ho preso nota di alcune misure e con queste cercherò di rispondere alla mia piccola curiosità iniziale.

Ho percorso 3Km in 3 minuti, col motore mediamente sui 2.200 giri al minuto. La strumentazione della mia macchina mi dà solo il consumo istantaneo e quindi sono un po' incerto su che valori usare: ripeterò i calcoli considerando un consumo di 4 litri x 100Km, 4,5 e 5.

In 3 minuti il mio motore ha fatto 3x2.200= 6.600 giri che, se ho ben capito, dovrebbero corrispondere al numero di esplosioni.
I litri usati sono nelle tre diverse ipotesi di consumo:
1. 4 : 100 = x : 3 → 0,12
2. 4,5 : 100 = x : 3 → 13,5/100=0,135
3. 5 : 100 = x : 3 → 0,15

Dividendo questi 3 valori per 6.600 ottengo la benzina bruciata a ogni giro/esplosione.
1. 0,12 / 6600 = 0,0000182 litri = 0,0182 ml
2. 0,135 / 6600 = 0,0000205 litri = 0,0205 ml
3. 0,15 / 6600 = 0,0000227 litri = 0,0227 ml

In altre parole a ogni combustione si brucia circa 0,02 ml di benzina, cioè 1/50 di mm³ di benzina.
Sempre supponendo 2.200 giri al minuto (che nella mia macchina equivale a dare un filo di gas) allora in un secondo si brucia 2.200/60x0,02=0,733ml e in un minuto 2.200x0,02=44ml. Quindi in 3 minuti 132ml ovvero 0,132 litri (solo per verificare di non aver fatto errori clamorosi nei calcoli!).

Comunque il succo è che, molto approssimativamente, ogni secondo brucio un volume di 1 mm³ di benzina. Interessante...

Conclusione: per sicurezza chiederò all'amico ingegnere di verificare...

Modificato 8/2/2017: l'amico ingegnere mi ha segnalato un errore: "in realtà il numero per esplosioni per cilindro, essendo il motore della tua auto un 4 tempi, è 1 ogni 2 giri (i 4 tempi sono relativi a quando il pistone raggiunge il PMI ed il PMS quindi 2 volte in un giro...). La tua auto poi ha un 4 cilindri quindi ad ogni giro motore due cilindri sono fase di esplosione. Devi moltiplicare per due i tuoi calcoli per ottenere il consumo di carburante teorico per giro motore."
Errore comprensibile dato che, anche se sono familiare col termine, non ho idea di cosa significhi di preciso "4 tempi"! Stasera magari ci rifletto con calma ed eventualmente correggerò i calcoli...

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