Dal motore L537 della Lamborghini Murcielago LP 640 al motore L539 della nuova Lamborghini Aventador LP 700-4 – Parte seconda

Rubrica: Motorismo

Titolo o argomento: Effetti della variazione di alesaggio e corsa sul manovellismo
Segue dall’articolo introduttivo:
Dal motore L537 della Lamborghini Murcielago LP640 al… – Parte prima

Effetti della variazione di Alesaggio e Corsa sul manovellismo

Interasse canne. Con un incremento dell’alesaggio, risulta ovvio che l’interasse tra le canne dei cilindri del motore diventi maggiore. L’interasse è la quota che intercorre tra l’asse di due cilindri adiacenti. Passando da 93 mm a 103,5 mm si hanno oltre 10 mm di incremento. Questo comporta un motore più lungo di circa 50 mm, il che può diventare un rilevante problema in fase di progettazione.

Lunghezza motore. Per contenere il più possibile il maggiore ingombro longitudinale conseguente dall’aumento dell’alesaggio dei cilindri, si è operata una completa riprogettazione delle intercapedini entro le quali scorre il fluido refrigerante. Una difficoltà non da poco per gli ingegneri motoristi i quali sono chiamati a collaborare con gli ingegneri telaisti e con i carrozzieri che spesso impongono forti vincoli dimensionali per l’alloggiamento dei motopropulsori sia per evitare di intaccare la maneggevolezza del veicolo, sia per ragioni estetiche.

Velocità media del pistone. La velocità media del pistone è un parametro che riguarda il grado di sollecitazione degli organi del manovellismo, inoltre offre un’idea del rendimento meccanico del motore. La riduzione della corsa da 89 mm (motore L537) a 76,4 mm (motore L539) ha permesso di ridurre la velocità media del pistone da 23,7 m/s a 21 m/s nonostante il regime di rotazione massimo sia aumentato di 250 giri/min. Tale variazione ha inoltre permesso di ridurre il lavoro medio di attrito sviluppato ad ogni ciclo dall’unità di cilindrata.

Il raffreddamento. Premesso che in un motore a corsa corta si riduce la capacità di raffreddamento dello stantuffo, è opportuno notare che il rapporto tra la quantità di calore sottratta dal cilindro e quella sviluppata dalla combustione che in esso avviene, e quindi il grado di raffreddamento del motore, è inversamente proporzionale alla velocità media dello stantuffo.

Sollecitazioni meccaniche. La velocità media del pistone è scesa dal valore di 23,7 m/s (motore L537) al valore di 21 m/s (motore L539) riducendo così le forze d’inerzia, le forze centrifughe ed i conseguenti carichi agenti su pistoni, bielle, albero motore e bronzine. Ciò, abbinato ad un nuovo ordine di accensione (il motore L537 aveva il seguente ordine: 1-7-4-10-2-8-6-12-3-9-5-11; mentre per il motore L539 l’ordine è: 1-12-4-3-2-11-6-7-3-10-5-8), ha permesso di eliminare il volano e ridurre la massa dell’albero a gomiti (forgiato) il quale, tra l’altro, è più rigido avendo una forma più raccolta dovuta a bracci di manovella più corti.

Regime di rotazione. Se consideriamo due motori, a parità di cilindrata e di grado di riempimento dei cilindri, quello che gira più in alto erogherà una maggiore potenza. Il motivo risiede nel semplice fatto che la quantità di aria e combustibile introdotti è direttamente proporzionale al numero di giri raggiunti. Come indicato pochi paragrafi sopra, diminuendo la corsa si riduce la velocità media raggiunta dal pistone. Questo significa che si può incrementare il regime di rotazione fino a raggiungere le medesime sollecitazioni agenti sul precedente motore con corsa maggiore. In questo caso la riduzione della corsa, da 89 mm a 76,4 mm, ha permesso un incremento del regime di rotazione di circa 250 giri al minuto a beneficio dell’erogazione della potenza in alto. In realtà i tecnici potevano spingersi oltre ma, molto probabilmente, hanno conservato questa possibilità per il motore che equipaggerà la prossima novità Lamborghini attualmente in fase di studio.

I motori a corsa corta e la coppia. Tra il motore L537 ed il motore L539 vi è una differenza di coppia massima di soli 3 kgm anche se questa si presenta ora 500 giri/min prima, a tutto vantaggio delle prestazioni. In effetti non è facile ottenere importanti aumenti di coppia laddove vi è una riduzone della corsa (problema tipico dei motori di F1 che sono noti per la loro scarsa trattabilità ed elasticità fuori dai regimi di utilizzo); tuttavia la progettazione di condotti adeguati e di una distribuzione ottimale, giocano un ruolo fondamentale sulla modifica delle curve di coppia e potenza a beneficio del tipo di utilizzo che si intende fare del motore. Operazioni le quali, nonostante siano complesse, risultano più fattibili grazie alla presenza della fasatura variabile a controllo elettronico. La sensazione di una maggiore capacità di sviluppare coppia motrice, da parte della Aventador, deriva più che altro dall’adozione di un nuovo cambio a 7 rapporti ben spaziati (motore L539) al posto del precedente a 6 rapporti abbinato al motore L537.

Lo schema del motore. Inutile dire che lo schema 12 cilindri a V di 60° risulti essere uno dei migliori in assoluto per la semplice ragione che le forze ed i momenti del primo e secondo ordine sono perfettamente equilibrati. Inoltre l’adozione di un motore molto frazionato come il V12 permette di ottenere potenze specifiche superiori a mano a mano che si incrementa il regime di rotazione. Anche il rendimento termico del V12, rispetto ad esempio ad un V8 di pari cilindrata totale, risulta migliore in quanto il diametro dei singoli cilindri è minore e permette di raggiungere maggiori rapporti di compressione riducendo di conseguenza  i consumi specifici. Cosa da non sottovalutare, in un motore destinato ad avere prestazioni elevate, è che un maggiore frazionamento implica la possibilità di un migliore raffreddamento. Nonostante ciò gli Ingegneri della Lamborghini stanno pensando di adottare sulle future vetture termostati pilotati elettronicamente al fine di ottenere un miglior controllo sulle temperature in gioco (con variabilità).

Continua…

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Variazione del rapporto Alesaggio Corsa

Nell’immagine è appena percettibile la differenza di alesaggio e corsa tra i due modelli, tuttavia
il cambio di prestazioni risulta notevole  grazie alla ridefinizione dell’intero progetto del motore.
Sulla sinistra è visibile un esempio, riferito al singolo cilindro, in cui l’alesaggio vale 88 mm
e la corsa 89 mm; mentre sulla destra i valori sono rispettivamente di 95 mm e 76,4 mm.
Image’s copyright: www.ralph-dte.eu

9 risposte a “Dal motore L537 della Lamborghini Murcielago LP 640 al motore L539 della nuova Lamborghini Aventador LP 700-4 – Parte seconda”

  1. Ciao,
    intanto ottima recensione e spiegazione, soprattutto le parti, dove si notanto le sostanziali differenze tra i due motori L537 e L539…a parte che sono un gran appassionato di marchi come lamborghini e ferrari, la mia domanda è in che senso è stato eliminato il volano ?, il volano non serve per mantenere regolare la combustione, un grazie per la possibilita di scrivere.

  2. Attenzione, il volano non mantiene regolare la combustione… il volano accumula energia cinetica durante le fasi utili (espansione nei vari cilindri) per poi restituirla durante le fasi passive (superamento dei punti morti nel ciclo di lavoro, compensazione delle oscillazioni di regime). In un motore V12 di 60° la rotondità di funzionamento (grazie alle 6 manovelle a 120°) è tale che, se si sceglie il giusto ordine di accensione, evidentemente si può fare a meno del volano.
    PS. Se non sbaglio ho una tua email in lista d’attesa con le altre per una risposta… non appena mi sarà possibile risponderò 🙂

  3. Ciao Raffaele,
    ti ringrazio per avermi risposto, volevo farti un’altra domanda, ho letto che sulla 458 italia della lubrificazione a carter secco, e dove le 4 campate dei cilindri sono a depressione ad una pressione di circa 800 mbar…di norma chi utilizza il carter secco ( tipo anche la Aventador ) sono in depressione oppure no ?, tra i vantaggi di questa soluzione c’e la corretta lubrificazione in ogni curva che compie la macchina, e ad ogni variazione di coppia, ed una riduzione delle perdite di pompaggio nel basamento e riduzione attriti…

  4. Sì anche sulla Aventador viene generata una depressione nel basamento. Non vorrei sbagliare ma sull’Aventador, la depressione è di circa 0,4 bar. Questo però non significa che tutti i motori a carter secco siano dotati di pompa del vuoto. I vantaggi dati dal carter secco sono di una natura mentre quelli dati dalla riduzione della pressione sotto i pistoni, sono di un altra natura. I vantaggi che hai indicato sono a grandi linee corretti.

  5. Io sono un entusiasta per motori V12 e Lamborghini è uno dei miei marchi preferiti. Ho letto molto attentamente il suo articolo che penso è molto buona.
    Tuttavia, c’è una domanda che non riesco a trovare risposte relative agli ordine di accensione.
    Sia l’ordine di accensione del motore L537 1-7-4-10-2-8-6-12-39-5-11 e del nuovo L539 1-12 – 4-9-2-11-6-7-3-10-5-8 sono facilmente trovato su internet. Ma ¿ Come è numerato cilindri lamborghini ?. Voglio dire, il motore che cosa è il cilindro 1, 2,3…? fino a 12, ogni motore?
    La mia domanda è perché, secondo la numerazione dei cilindri potrebbe essere il caso che il nuovo annunciato l’ordine di accensione L539 era, infatti, lo stesso ordine di accensione per del vecchio motore L537 essere denominato in modo diverso e, quindi, che non era più di una manovra di marketing o pubblicitario.
    Andiamo a vedere
    Se l’ordine dei cilindri è: L537 7 8 9 10 11 12
    ||| -friccione – >> anteriore del veicolo (1-7-4-10-2-8-6-12-39-5-11)
    6 5 4 3 2 1
    (che è lo stesso ordine di accensione e disposizione dei cilindri per la Lamborghini MIURA SV-S)
    Se la numerazione dei cilindri nella L539 è lo stesso che il L537 sarebbe il fatto che illumina un cilindro e l’opposto questo blocco è: 1-12 (primo letto perno di Biella), 4-9 (quarto perno di Biella), 2-11 (secondo perno di Biella), 6-7 (sesto perno di Biella), 3-10 (terzo perno di Biella), 5-8 (quinto letto perno di Biella).
    Che richiede più cuscinetti di base. Un ordine di accensione simili (di un cilindro e poi il suo opposto) è stato utilizzato da Ferrari 456 M, ma fu abbandonata la Ferrari 456 GMT. Dobbiamo dire che V12 BMW M73, S70 e N7 utilizzato il ordine di accensione opposti.
    Ma se i cilindri nell’ordine L539 è: 12 10 8 6 4 2
    ->> anteriore del veicolo (1-12-4-9-2-11-6-7-3-10-5-8)
    11 9 7 5 3 1
    L’ordine di accensione, la sequenza reale, sarebbe lo stesso come il L537.
    Quindi la domanda principale è ¿come sono i cilindri su ogni motore numerati en Lamborghini?
    Infine inidicar che se applicare l’ Standar DIN 73021 esclusivo per i veicoli, la sequenza di accensione L537 è lo stesso come sul magnifico V12 Rolls Royce Merlin y V-1650 dell’aviazione.
    Migliori saluti.

  6. Chiarimenti per il messaggio di cui sopra:
    SCHEMA CORRETTO
    Presunte disposizioni dei cilindri:
    L537:
    7 8 9 10 11 12
    —————||| friccione ———> anteriore del veicolo
    6 5 4 3 2 1
    L539:
    12 10 8 6 4 2
    —————||| friccione ———> anteriore del veicolo
    11 9 7 5 3 1
    Magliori saluti

  7. Ciao Pedro, apprezzo molto lo sforzo affrontato nello scrivere i commenti in italiano, detto questo posso assicurarti che i cilindri non vengono denominati in modo diverso per manovre di marketing (è vero anche che bisogna stare sempre in guardia perchè non è raro trovare nelle pubblicità, di vario genere, inesattezze o ambiguità che portino il destinatario di un messaggio a capire cose sbagliate). I cilindri hanno sempre la medesima numerazione e cambia realmente l’ordine d’accensione al fine di migliorare la rotondità del motore.
    🙂

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