SQUISH

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Cosa si intende per : SQUISH

By: mircoinfinito

SQUISH
Quando parliamo di "squish", ci riferiamo ad un fenomeno che si verifica nella corona circolare esterna della camera di scoppio, dove i gas freschi, sotto l'azione di compressione dello stantuffo, acquisiscono una certa turbolenza indirizzata verso la parte centrale della camera di scoppio per prendere parte alla combustione.

L'ottimizzazione dello squish, derivante dalla migliore conformazione della corona circolare della camera di scoppio grazie allo studio degli effetti di determinate geometrie e della distanza tra camera di scoppio e pistone quando quest'ultimo raggiunge il punto morto superiore, consente di creare una turbolenza orientata verso il centro della camera di combustione, permettendo uno sfruttamento ottimale della miscela presente nel cilindro e permettendo di raggiungere un rendimento termico più elevato, riducendo al contempo il rischio di detonazione e diminuendo la quantità di gas incombusti emessi in fase di scarico.
Immaginiamo la camera di combustione come un caminetto: al centro la legna arde completamente, mentre man mano che ci si allontana dalla fiamma principale non brucia più correttamente, fino ad arrivare al punto che, all'esterno, non prende assolutamente parte alla combustione. Nella camera di scoppio avviene una cosa simile e sfruttando lo squish è come se con la paletta del nostro camino spostassimo la legna non bruciata verso il centro della fiamma, dove avremo sicurezza che bruci e scaldi la casa.

Dello squish dobbiamo analizzare tre grandezze fondamentali:

la superficie di banda

l'inclinazione

l'altezza.


La superficie è quella zona, creata in fase di realizzazione della testata, in cui l'effetto si verifica.
Nei motori a 2 tempi, la banda di squish ha forma toroidale, ovvero ha la forma di un anello esterno con un'area compresa tra il 35% e il 50% della superficie totale della testa; nei motori a 4 tempi, ciò non può avvenire perché le valvole impediscono di realizzare una banda ideale di forma toroidale e, in prossimità delle sedi valvola, si hanno delle grosse restrizioni della superficie in questione.

L'angolazione è, appunto, l'angolo che si forma tra il cielo del pistone e la banda. Per evitare l'insorgere della detonazione, sarebbe logico poter lavorare con un angolo positivo tra il margine esterno della camera verso l'interno, in modo da convogliare la turbolenza verso il centro della camera di scoppio.
Nei 4 tempi, nella stragrande maggioranza dei casi, abbiamo un perfetto parallelismo tra banda di squish e pistone. Nei due tempi, dove questo fenomeno viene sfruttato in modo più estremo, l'angolo può essere positivo (aperto verso il centro della camera di scoppio); vi può essere parallelismo tra banda e pistone o, addirittura, un angolo negativo: le tre angolazioni vengono sfruttate, in base alla tipologia della testata (emisferica o troncoconica), per ottimizzare l'erogazione ai bassi e medi regimi (angolo di squish negativo, su moto da fuoristrada) o per migliorare il rendimento agli alti regimi (angolo di squish positivo, su moto da velocità).
Per lo sfruttamento ottimale del fenomeno di squish, però, è fondamentale soprattutto l'altezza.


Con questo termine si indica la distanza al punto morto superiore tra il pistone e la banda di squish e si misura inserendo una barretta di stagno all'interno della camera di scoppio facendo compiere un paio di giri del motore a mano. Gli effetti benefici di ciò si possono ottenere, sui motori più diffusi sia a 2 che a 4 tempi da auto o moto, con altezze comprese tra gli 1,2 mm fino ad arrivare a limiti estremi di 35/100 mm, a seconda della corsa del motore. Più si riduce l'altezza di squish, più si incrementa la turbolenza in quella zona e, ovviamente, più si riesce a sfruttare questo effetto per ottimizzare la combustione.
Con un'altezza troppo ridotta, si può paradossalmente rischiare di incorre in fenomeni di autoaccensione e/o detonazione per via delle fortissime pressioni che si generano in quella determinata zona. Per lavorare con altezze minime è indispensabile disporre di benzine ad alto potere antidetonante, ovvero caratterizzate da un numero di ottani estremamente elevato così come avviene quando si incrementa il rapporto di compressione o quando si innalza la pressione di sovralimentazione.
Per rapporto di compressione, innanzitutto, intendiamo il rapporto tra il volume totale del cilindro (cioè cilindrata + camera di combustione) quando il pistone è al punto morto inferiore dopo la fase di aspirazione e il volume che rimane nel cilindro quando il pistone è al punto morto superiore dopo la compressione (cioè il volume della sola camera di combustione).
L'aumento del rapporto di compressione è un intervento volto ad ottimizzare il rendimento termico di un propulsore e, di conseguenza, la sua resa complessiva. Il rendimento termico è determinato dal rapporto tra la quantità di calore trasformata in lavoro utile e il calore generato dalla combustione. Un motore caratterizzato da un elevato valore del rapporto di compressione ha un rendimento termico migliore: per questa ragione i motori diesel sono più efficienti, sotto questo punto di vista, rispetto a quelli alimentati a benzina, in quanto il rapporto di compressione geometrico di un diesel, in linea di massima, è doppio rispetto a quello di un motore a benzina.
Incrementando il rapporto di compressione, esistono però due limiti fondamentali, uno geometrico e uno funzionale. Il limite geometrico incorre quando, nei motori a 4 tempi, si impiegano alberi a camme caratterizzati da fasature ad alzate estreme; questo limite obbliga i preparatori a inventare curiose alchimie sul cielo dei pistoni per recuperare il recuperabile (vedi innalzamento del primo segmento e realizzazione di tasselli di rialzo tra le nicchie valvola) ed ottenere un elevato rapporto di compressione evitando interferenze tra valvole e pistone.

Il limite funzionale, invece, è legato all'insorgere di fenomeni di detonazione e calo di rendimento agli alti regimi; la detonazione, ricordiamo, è un fenomeno di combustione anomala che genera una vera e propria esplosione in camera di scoppio in grado di danneggiare il cilindro, la testa, il pistone, la biella e le bronzine. La miscela di aria e carburante, infatti, invece di bruciare lentamente dopo essere stata accesa dalla scintilla della candela, tende ad esplodere per via dell'eccessiva pressione all'interno della camera di scoppio, generando i danni appena menzionati.

In un motore a 4 tempi se si aumenta considerevolmente il rapporto di compressione in abbinamento all'uso di un albero a camme caratterizzato da una fasatura stretta ed alzate contenute, si ottiene un motore molto ricco di coppia ai bassi regimi e duro a salire di giri. Questo fenomeno si spiega con la resistenza che ad un determinato numero di giri lo stantuffo trova nel risalire al punto morto superiore quando la carica di miscela aria-benzina non è più sufficiente.
In presenza di rapporti di compressione elevati, dunque, è necessario aumentare la quantità di aria e miscela aspirata ed evacuare altrettanto efficacemente i gas combusti: tutto ciò si ottiene con fasature più ampie ed alzate più pronunciate.