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Bringing art into engineering

La moglie ubriaca, la botte piena ed il motore rotto

Scritto da Raffaele Berardi il 7 luglio 2016

Rubrica: Incominciamo a parlare di automobili

Titolo o argomento: Quando non si può, proprio non si può

Motori piccoli, con tanti cavalli, che consumano poco, durano tanto e un pizzico di sarcasmo

E’ fantastico. Per quanto mi risulti ostile il pensiero, riesce persino a diventare fantastico. Pensare di trovare motori piccoli, con tanti cavalli, che consumino poco, che costino pure meno e che durino tanto è semplicemente inverosimile. Qualcuno propone soluzioni che “sembrano” avvicinarsi a questo Morgana, altri propongono modifiche che promettono di raggiungerlo… ma è solo un miraggio.

Sapere che c’è molta gente che ci crede, rende possibile capire come la razionalità vada a farsi benedire di fronte alle debolezze umane. Ma la tentazione è troppo forte. Nonostante basti leggere le Leggi della Dinamica e della Termodinamica, su un buon libro di Fisica Generale, per capire, intuire, intravedere le basi assolute sui cui si fonda l’Universo conosciuto (non vi dico di spingervi alla Relatività generale ed alla Meccanica quantistica in casi simili, perché immagino che la Fisica del visibile, cioè la Classica, sia più che sufficiente per l’argomento trattato), ebbene, nonostante ciò c’è sempre chi spera nella trovata che controverta la Fisica Classica (nonché la Chimica, la Scienza dei Materiali…).

Sempre di più…

Nello specifico è notevole la quantità via via crescente di motori (proporzionale ad ammirevole ostinazione) alimentati a gas che sto osservando “rotti” nei retrobottega dell’ambiente motoristico. Questo perché tali prodotti sono rispondenti ad una domanda di mercato priva di qualunque criterio tecnico ma in grado, se soddisfatta dai costruttori (comprensibilmente in difficoltà), di produrre flussi di cassa evidentemente non trascurabili.

Un quartetto di caratteri inconciliabili

Trattasi di motori di piccola cilindrata (la botte piena), pieni di cavalli (la moglie ubriaca) e con i principali organi rotti (perché estremamente sollecitati dalla combustione del gas, dal turbocompressore e dal momento in cui si sceglie di far scoccare la scintilla con l’obiettivo, a monte, di risparmiare ed il risultato, a valle, del carroattrezzi). Un appassionato di motori dovrebbe saperlo che quando un piccolo 1400cc sovralimentato sviluppa 170 cavalli ed è alimentato a gas, nel quartetto, presenta più di un fattore che non si abbina con lunga durata e bassi costi di mantenimento… se deve tra le altre cose girare in città, trovarsi a corredo di un’utilitaria ed armonizzare le spese di una famiglia poi non ne parliamo. Diverso sarebbe stato il discorso se fosse stato chiamato all’esclusivo uso pista.

Un buco vulcanico

La foto del motore in questione riporta un “buco”, sul cielo del terzo pistone, talmente grande che il mio caro amico Giorgio, nonostante decenni e decenni di esperienza di distinto motorismo, al sollevamento della testata, se ne è uscito con l’esilarante esclamazione: “Vieni a vedere!!!! C’è un buco talmente grande che si vede l’albero motore!!!!”.

Una breve analisi tecnica

Voi magari vi aspettate chissà quale analisi tecnica sull’accaduto. In realtà il buco è frutto semplicemente di un anticipo di accensione troppo elevato, stratagemma utile a migliorare, entro precisi limiti, la performance di un motore a combustione interna, nella fattispecie l’espressione della coppia. Ma quando la combustione (che non è istantanea ma impiega una frazione di secondo per innescarsi, propagarsi e provocare l’espansione dei gas) raggiunge il suo massimo nel momento in cui il pistone non ha ancora raggiunto il Punto Morto Superiore (per pochi gradi dell’albero motore) o si trova a cavallo del PMS stesso, si verifica sulla biella un dannoso carico di punta da “tonnellate”. Questo va a trasmettere lo sforzo fino ai perni di banco (tentando di svincolarli deformandoli o stressando le relative viti), passando ovviamente per le bielle (che possono inflettersi) e partendo guarda caso dai pistoni (che possono bucarsi, complici anche le forti temperature in gioco tipiche delle sollecitazioni cui è soggetto un motore da corsa agonistico).
Il risultato è che il motore appare sprintoso, reattivo, pronto ma la mappa di anticipo dell’accensione è variabile in base al numero di giri, al carico (apertura dell’acceleratore), alle temperature… Quindi esistono dei punti critici, celati nello sprint del motore, i quali, sebbene non siano costantemente presenti con la stessa intensità in tutto l’arco di utilizzo del motore stesso ed in tutte le condizioni, porteranno precocemente il motore ad usurarsi venendo esso chiamato ad uno sforzo “innaturale”. La combustione infatti deve avere un anticipo perché la fiamma impiega del tempo dal momento dell’innesco al momento in cui la conseguente espansione dei gas produce una spinta sul pistone ed in “tutto” questo tempo l’albero motore sta ruotando ed i pistoni compiono la loro corsa vincolati lungo i cilindri. Bene, ma se questo anticipo porta a produrre una spinta sul cielo dei pistoni quando questi (a seconda dell’ordine di accensione) uno ad uno avranno leggermente superato il PMS, il lavoro di espansione prodotto porterà un naturale invito alla discesa verso il basso accompagnando il moto composto della biella e quindi la rotazione dell’albero motore. Viceversa un anticipo elevato, a fronte di una risposta più pronta, produrrà il già citato carico di punta scardina motori. Ma un anticipo elevato è un ottimo espediente per rendere arzillo un piccolo motore a gas ed aumentare la coppia espressa (finché la meccanica regge ovviamente). Nei motori di oggi ci sono innumerevoli controlli, istante per istante, atti a permettere alla centralina motore di calcolare l’anticipo più estremo applicabile affinché il motore abbia una durata decente e soddisfi il guidatore con una sensazione di uno sprintoso hi-tech impossibile in passato (e invece, se sapeste…).

Se fosse possibile, allora…

Il fatto è che non si può realizzare un motore piccolo che costa poco, corre tanto ed è parco nei consumi. Se la fisica lo permettesse in Formula Uno sarebbero tutti stupidi ad installare serbatoi di carburante così grandi (un pieno da un quintale di carburante, per intenderci, 100kg per girare un’oretta e mezzo).

Se volete un propulsore che non si rompe e consuma poco all’inverosimile, volete probabilmente un sottomarino nucleare (che resta in mare per mesi con pochi grammi di Uranio), il problema però (oltre al classico di trovare un parcheggio a così tanta abbondanza) è che risulta piuttosto costoso. Quindi non soddisfa (ma sto ironizzando) il quartetto di richieste.

Se volete un propulsore che è piccolo e corre tanto, probabilmente volete un motore a corredo di una vettura di Formula, il problema però è che dura poco e consuma tanto. Anche in questo caso è assai arduo soddisfare il quartetto di richieste.

Se invece volete un benedetto motore che consuma poco probabilmente state pensando a qualcosa che, tradotto, corrisponde ad un Diesel da 2 litri senza il turbocompressore, con poca coppia, che sale di giri come un benzina ma non vi attacca al sedile e che percorre, con la tecnologia moderna circa 30 km/litro e, con la tecnologia che non sta raggiungendo le strade (ma che esiste, vedasi soluzioni ibride raffinate), oltre i 60 km/litro. Il problema in questo caso è che… non corre (molte mamme nonché distratti pedoni whatsappatori ignari che i loro interlocutori li stanno per prender sotto essendo ugualmente distratti ma alla guida di un veicolo… potrebbero persino esserne felici) e non viene commercializzato (l’ultimo che ricordo avvicinarsi alle specifiche del primo caso è il 1900cc Diesel aspirato della Fiat Regata di fine anni ’80 il quale non è che consumasse poco, praticamente non consumava…).

Se invece volete qualcosa che costa poco, consuma poco e saltuariamente corre non male, un bel paio di scarpe comode e una passeggiata/corsetta esaudirà ogni vostro desiderio migliorando tra l’altro il buon umore.

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Un eccessivo anticipo nell’accensione, associato alle importanti
sollecitazioni termiche indotte dalla combustione del metano,
portano, a seconda della conformazione delle camere di
combustione e quindi anche dei pistoni, a danni anulari oppure a
vere e proprie finestre che si aprono sul cielo dei pistoni.

4 Responses to “La moglie ubriaca, la botte piena ed il motore rotto”

  1. Luca ha scritto

    Sul serio oggi si potrebbe fare a meno del turbocompressore in motori diesel di media cilindrata?

  2. Davide ha scritto

    Il miglior consiglio che ho mai letto su come ottimizzare il rapporto consumi/potenza e guadagnarci anche in qualità di vita:
    Se invece volete qualcosa che costa poco, consuma poco e saltuariamente corre non male, un bel paio di scarpe comode e una passeggiata/corsetta esaudirà ogni vostro desiderio migliorando tra l’altro il buon umore.
    Sei mitico!

  3. Raffaele Berardi ha scritto

    Secondo il mio modesto pensiero, non dico su tutta la gamma, però sì. Offrirebbe una buona economia d’esercizio specie se abbinata con una massa contenuta del veicolo.

  4. Raffaele Berardi ha scritto

    Ah aha ahah ah
    Grazie Davide 😉

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