Tecniche di Misurazione della Potenza Motore: Freno Elettrico, Idraulico e di Prony

Principi e Tipologie di Freni Dinamometrici e Parametri di Combustione

Freno Elettrico

È un dispositivo in cui la trasformazione di energia assorbita dal motore, invece di essere dissipata in calore (come nel freno idraulico), viene convertita in energia elettrica tramite una dinamo. Questo sistema è costituito da uno statore elettrico (o induttore) che può ruotare su un supporto fisso (banco) tramite cuscinetti a sfera, in modo che l'oscillazione di smorzamento avvenga attorno all'albero collegato al rotore (o armatura) della dinamo.

L'alloggiamento è montato su un braccio di leva che raccoglie il peso del carico, determinando la coppia resistente misurata sul banco dinamometrico. Sul lato opposto dell'alloggiamento, l'estensione del braccio di leva porta un contrappeso per bilanciare la macchina controllata a riposo.

Freno di Prony

Il Freno di Prony è il dispositivo più semplice e rudimentale, ed è stato il primo ad essere utilizzato per testare i motori. È composto da due ceppi o pastiglie in fibra di legno che abbracciano il volano circolare e sono uniti da cinghie regolabili per serrarle.

La regolazione della forza delle molle provoca la forza normale (N) sui ceppi per stringere il volano. Una delle pastiglie è collegata a un braccio di leva, a un capo del quale pende un piatto dove sono collocati i pesi per la misurazione. All'altra estremità è collocato un contrappeso che permette al dispositivo di equilibrarsi prima dell'inizio della prova. Il suo maggiore inconveniente è che è molto impreciso.

Freno Idraulico

Il Freno Idraulico si basa sull'assorbimento di energia trasmessa dal motore. Questo assorbimento è realizzato per mezzo di un flusso d'acqua che viene guidato in un anello di vortice tramite un albero motore con turbina integrata, gettandolo contro alcune alette orientabili ubicate sull'alloggiamento.

La trasformazione di energia in calore deriva dalla resistenza dell'acqua alla rotazione del motore, e il calore viene evacuato dalla circolazione continua di acqua all'interno della turbina. Viene utilizzato tipicamente per le prove in fabbrica.

Grado di Diluizione (λ)

Il Grado di Diluizione è definito come il rapporto tra il peso dell'aria (parte della miscela) e il peso dell'aria necessario per il rapporto stechiometrico.

Calcolo della Potenza Motore

• Il grado teorico di diluizione (λ) per calcolare la potenza del motore è assunto pari all'unità (λ = 1).
• È determinato dal peso di aria necessaria a formare la miscela teorica o stechiometrica.

Questa miscela è considerata in condizioni di pressione atmosferica standard (760 mm Hg), che corrisponde a una densità dell'aria di 1,293 kgf/m³. Pertanto, il peso di aria che entra a far parte della miscela teorica è di circa 12.000 litri di aria per ogni litro di carburante.