Cilindrata e Frazionamento: come si ragiona in progettazione?

Rubrica: Curiosità tecnica da corsa | Le domande dei lettori

Titolo o argomento: Cilindrata e frazionamento del motore
Rispondendo a: Federico

Considera che è tutto rapportato allo stile di vita: lunghe distanze – grandi cilindrate – minor costo carburante – minor costo meccanico.
Il V8 è tipico Americano ma dopo l’arrivo della grande crisi hanno dichiarato di voler lavorare anche loro in una direzione più europea con minori sprechi e minori cilindrate. Un motore, quando raggiunge cilindrate intorno ai 4000cc deve essere per forza frazionato o avrà più perdite che altro (vedi la nuova M3 che per passare da 3201cc 6 cilindri in linea longitudinale con 321 CV e 100CV/l ad un 4000cc 420CV con 105CV/l ha dovuto aggiungere 2 cilindri e per l’M6 è addirittura arrivare a 10 visti i 5000cc). Mi chiederai: ma perchè?
Immagina un 4000cc con 4 cilindri… i pistoni sarebbero grandi quanto quelli di un camion (forse anche più) le inerzie avrebbero valori altissimi e, di conseguenza, il regime di rotazione si abbasserebbe notevolmente. Cosa utile se si tira un carico di migliaia di chili a basse velocità e si desidera una notevole coppia in basso. Nell’uso automobilistico risulta assai sfavorevole. Tipico eccesso dall’altro lato fu rappresentato da un vecchio motore BMW 2litri 6 cilindri che aveva una curva di coppia e di potenza diffigilmente gestibile da un normale guidatore… un’auto nervosetta. Così la BMW passò il 6 cilindri a 3000cc per renderlo più omogeneo con curve di coppia più regolari.
Detto questo, per le necessità tecniche sopracitate, ed in base all’utilizzo che se ne deve fare, si effettua la scelta di cilindrata e frazionamento. Un V8 implica sicuramente più manutenzione ma in tempi molto più lunghi essendo gli sforzi e gli attriti ripartiti (distribuiti) su maggiori superfici. Inoltre I pistoni e i 2/3 circa delle bielle (così si conta in ingegneria) sono masse in moto alterno molto più ridotte se c’è maggior frazionamento, gravando meno sull’albero motore, vibrando meno e stressando meno il monoblocco. In teoria, se ben fatto, puoi utilizzare un V8 per 300.000km e fare solo i tagliandi. Situazione opposta per le piccole utilitarie da 1000cc alle quali siamo abituati: reggono a malapena 100.000km rendendo inutile un acquisto di 15.000 euro qualora avessimo percorso una tale distanza in 3 o 4 anni ad esempio. Perchè allora una moto con cilindrata ancora minore non ne soffre? Perchè trascina una massa 10 volte inferiore.

Nei prossimi giorni scriveremo un articolo specifico sui frazionamenti più utilizzati. Intanto siamo in attesa di velocizzare il sito della scuderia, in modo che le pagine aprano istantaneamente e che i contenuti più pesanti vengano caricati solo su richiesta dell’utente. A lavoro terminato verrete tutti avvisati.

I consumi delle automobili

Rubrica: Incominciamo a parlare di automobili -2-

Titolo o argomento: I consumi delle automobili

Ho comprato una piccola utilitaria 2 volumi 4×4 pensando che il suo motore 1200 consumasse una sciocchezza ma l’auto 2000 turbo diesel del mio amico consuma la metà…

Esatto

Non è assolutamente detto che una vettura con un piccolo motore costi meno (come manutenzione) di una a maggiore cilindrata. In pochi considerano che un motore piccolo sforza molto di più di un motore di cilindrata maggiore. Così un 2000cc turbo diesel che tira una massa di 1400 kg consuma meno di un 1200cc aspirato a benzina che tira una massa di 1000 kg. A dire il vero i consumi di un 2000 turbo diesel tedesco sono quasi dimezzati rispetto al 1200 citato. Inoltre un motore più piccolo, proprio a causa dei maggiori sforzi, ha maggiori possibilità di bruciare la guarnizione della testa o di subire la deformazione della stessa con i conseguenti problemi di tenuta nell’accoppiamento monoblocco testata.

Un motore a minor cilindrata ha una vita sicuramente inferiore ad uno di cilindrata maggiore. Ragione per cui per decenni, negli Stati Uniti dove percorrere migliaia di chilometri per spostarsi è la normalità, si sono sempre utilizzati motori con cilindrate molto elevate: Duravano di più. Nella valutazione di un acquisto quindi si deve tener conto di quanti chilometri vorremmo percorrere nella vita utile del mezzo.

Inoltre la minore coppia sviluppata da motori piccoli obbliga, specie se si è in 4 a bordo, a continui cambi di marcia… continui e costosi.

consumi.jpg

Note:

  • Più un mezzo è pesante (a parità di potenza) e più carburante consuma il suo motore.

  • Con pesi simili, un motore con la cilindrata maggiore usato normalmente può consumare molto, molto meno.

  • Più le gomme sono larghe e più un’autovettura consuma carburante.

  • Meno il mezzo è aerodinamico e più carburante consumerà incontrando una maggiore resistenza all’avanzamento.

  • Guidare con i finestrini aperti aumenta notevolmente i consumi

  • Guidare con le gomme sgonfie aumenta notevolmente i consumi oltre a ridurre la sicurezza di guida.

  • Guidare con il condizionatore sempre acceso aumenta drasticamente i consumi. Forse non tutti sanno che la centralina di un’automobile cambia i suoi parametri se si avvia il climatizzatore. Questo per permettere al motore di far fronte al maggiore sforzo dovendo, la cinghia dei servizi, tirare un accessorio in più.

  • Guidare con ripetute accelerate, guidare in modo nervoso, usare ripetutamente i freni quando si poteva aprire meno il gas, specie in città, aumenta notevolmente i consumi.

  • In un TEST eseguito anni fa da un’autorevole rivista, riuscirono a percorrere 18 km con un litro di benzina con una BMW M3, semplicemente tenendola a puntino e viaggiando ad un filo di gas a 90km/h. Certo si tratta di un test limite, ma è un’occasione per rendersi conto di dove si può arrivare. Viaggiando con un filo di gas su alcune piccole utilitarie non si arriva a 14 km/l mettendo spesso a folle (operazione sconsigliata su molte vetture).

Questo non significa che dovete comprare un’auto da corsa per risparmiare carburante, sarebbe assurdo ovviamente, ma significa che le apparenze ingannano. Valutate bene ogni singolo parametro della scelta della vosta auto.

Pagare un pò più di bollo e assicurazione e acquistare ad esempio un 1700 turbo diesel potrebbe a fine anno farvi risparmiare rispetto ad acquisti alternativi su cilindrate minori…

Scaldare il motore

Rubrica: Incominciamo a parlare di automobili
Titolo o argomento: Scaldare il motore

Curo la mia auto, ogni giorno la faccio scaldare minuti e minuti prima di partire, così il motore durerà di più e funzionerà meglio…

SBAGLIATO

Quando il motore viene avviato a freddo, la lubrificazione è fondamentale per il suo funzionamento. Lasciarlo acceso al minimo diversi minuti significa solo far girare al minimo la pompa dell’olio, ossia con una minima portata, proprio nel momento che occorrerebbe una maggiore lubrificazione.

Il motore non si consuma durante la marcia in 4° o 5° marcia a 70-90 km/h, il motore si consuma maggiormente negli avviamenti e negli spegnimenti quando la lubrificazione è insufficiente. Anche per tale ragione un motore utilizzato molto in città si consuma prima di uno che funziona spesso nell’extra urbano.

Come posso fare allora?

E’ consigliabile attendere solo pochi secondi dopo l’avviamento a freddo di mattina e partire evitando di superare i 2000-2300 giri al minuto. In questo modo la pompa andrà a regime e la lubrificazione sarà più corposa. Le bronzine ringrazieranno. L’aria fredda che investirà l’auto non raffredderà il liquido presente nel monoblocco ma solo quello nel radiatore. E fino a che non si aprirà il termostato, il liquido presente nel radiatore non si miscelerà con quello presente nel monoblocco quindi state pure tranquilli che l’auto non prenderà il raffreddore : )

bronzine-e-parti-motore.jpg

A.A.A. Allettante Asta Aprilia

 Direttamente dal Reparto Corse Aprilia, un’occasione imperdibile per tutti gli appassionati. Per la prima volta Aprilia mette a disposizione dei collezionisti le RSW 500 V2…
…si tratta delle moto originali che hanno partecipato ai Campionati Mondiali classe 500 nelle stagioni 1999 e 2000 con i piloti Tetsuya Harada e Jeremy Mc Williams.

In particolare sono disponibili in numero limitatissimo:

Engine Two strakes, 90° V2 cilinders, twin counter-rotating shaft, twin rotating disks, liquid cooling, electronically governed Rave valve on exhaust
Brake for stroke 72,8 x 60 mm
Displacement 498 cm3
Max power / revs more than 140 HP at 11.750 rpm (unleaded fuel)
Carburettors n° 2 Dell’Orto VHSD 42
Starter Digital CDI with battery
Gearbox Six gear extractable
Clutch Dry multidisk
Frame Double inclined beam in aluminium
Suspensions Ohlins reversed fork, diameter 42 mm with double hydraulic regulation. Progressive APS system with Ohlins adjustable shock absorber.
Swing Arm Main fork in carbon
Brakes Brembo
Front: twin 290 mm carbon.
Rear: single 190 mm steel disk with four piston calipers
Wheels magnesium alloy 17” front and rear
Dimension Weight: 110 kg
Wheelbase: 1.400 mm

Moto Harada Aprilia RSW 500 V2   2tempi 1999

Engine Two strakes, 90° V2 cilinders, twin counter-rotating shaft, twin rotating disks, liquid cooling, electronically governed Rave valve on exhaust
Brake for stroke 72,8 x 60 mm
Displacement 498 cm3
Max power / revs more than 140 HP at 11.750 rpm (unleaded fuel)
Carburettors n° 2 Dell’Orto VHSD 42
Starter Digital CDI with battery
Gearbox Six gear extractable
Clutch Dry multidisk
Frame Double inclined beam in aluminium
Suspensions Ohlins reversed fork, diameter 42 mm with double hydraulic regulation. Progressive APS system with Ohlins adjustable shock absorber.
Swing Arm Main fork in carbon
Brakes Brembo
Front: twin 290 mm carbon.
Rear: single 190 mm steel disk with four piston calipers
Wheels magnesium alloy 17” front and rear
Dimension Weight: 110 kg
Wheelbase: 1.400 mm

Moto Harada Aprilia RSW 500 V2   2tempi 2000

Per maggiori info visita il sito Aprilia.

Errori macroscopici di assemblaggio

Rubrica: Incominciamo a parlare di automobili
Titolo o argomento: Assemblare un’auto da corsa, un’operazione alla quale riservare gran rigore

C’era una volta, in una scuderia dove ho lavorato, un meccanico che credeva di sapere tutto e invece aveva delle conoscenze assai grossolane della tecnica con cui si assembla una vettura da corsa. Il problema non è da poco specie se si considera che le vetture, che preparavamo e assemblavamo nell’arco di una intera settimana prima di partire, erano destinate ad un campionato europeo.

All’epoca come oggi io non sapevo e non so tutto. Fidatevi che c’è sempre molto da imparare anche quando ci si sente molto sicuri di sé. Quello che vi rende apprezzati in un team di lavoro non è mai la saccenza, ma il desiderio costante di imparare e di cercare nuove sfide. Quando invece è la saccenza a regnare nel vostro orgoglio, i vostri collaboratori non avranno un attimo di esitazione nel prendersi belle rivincite su di voi alla vostra prima gaffe.

Quello che fa la reale differenza è la capacità di usare la logica, gli strumenti messi a disposizione dagli studi (ad esempio per diventare un Perito o un Ingegnere o un tecnico specializzato) e gli strumenti messi a disposizione dall’esperienza maturata fin da quando avete iniziato un mestiere.

Nel caso della preparazione di una vettura destinata alle competizioni, la forza fisica serve davvero a poco ed è l’ultimo elemento da inserire nella lista di ciò che vi occorrerà. Cosa voglio dire? Semplicemente che prima di ridurre un disco frizione del costo di oltre 250,00 – 300,00 Euro in queste condizioni (vedi foto), perchè il cambio non ne vuole sapere di entrare nella sua sede (e lo si forza avvitandolo con più forza), uno dovrebbe chiedersi: “Perchè il cambio non entra nella sua sede?” Fermi tutti, dovrebbe entrare agevolmente e non con tutto questo sforzo! Cosa ho sbagliato?

Ricordo che il mio collega mi fece passare un pomeriggio d’ inferno a sopportare le sue parolacce perchè non aveva centrato il disco della frizione correttamente nella sua sede e l’albero del cambio, non riuscendo ad attraversare il disco tramite il foro scanalato, premeva contro la superficie della frizione stessa estraendo letterlamente la sede scanalata e distruggendola. Invece di forzare le cose ad andare a posto, non sarebbe meglio soffermarsi a riflettere? Conoscere meglio sia come sono fatte le cose sia come si usano? E questo non penso valga solo per l’assamblaggio di un propulsore da corsa.

Disco frizione Renault Clio 3.0 V6 montanto male e danneggiato

Disco frizione Renault Clio 3.0 V6 montato male e danneggiato

Scatti realizzati da noi nel nostro lab.

La vettura si scompone…

Rispondendo a Luca

Rispondiamo a Luca che ci chiede come mai sul simulatore di guida ( http://www.liveforspeed.net) pur mantenendo le campanature simmetriche sulla destra e la sinistra della vettura, in frenata la vettura flette sulla destra scomponendosi e terminando spesso in testa coda se ritarda la frenata:

E’ probabile che in parte tu ti sia già risposto: potresti aver settato una frenata eccessiva che porta al bloccaggio delle ruote anteriori e a tampone le sospensioni anteriori. In questa situazione il mezzo fatica ad inserirsi in curva e tutte le masse non sospese (ovvero quelle sorrette dalle sospensioni) che non sono perfettamente bilanciate come ad esempio la massa del pilota e le asimmetrie dei componenti montati sul telaio potrebbero portare il mezzo a sbilanciarsi con estrema facilita. Immagina che se le sospensioni hanno una corsa dello stelo insufficiente, in frenata si comprimono fino a toccare il fondo corsa (a tampone) e perdendo ogni proprietà elastica. In poche parole non ammortizzano più e le masse del veicolo scaricano su ogni ruota in modo irregolare. Situazione assolutamente da evitare.

Di solito si pone rimedio a questo problema verificando la taratura della frenata e alzando il corpo vettura aumentando la corsa dello stelo (l’altezza)  delle sospensioni. Se al di là della frenata il mezzo ti sembra bilanciato, alza la vettura della stessa quantità sia sul fronte che sul retro in modo da mantenere il medesimo equilibrio che avevi prima. La frenata potresti ridurla (non sappiamo il valore da te adottato) per esempio da 1800Nm a 1720-1750Nm e vedere se trai giovamento da questi interventi.

I manuali di liveforspeed consigliano di non superare valori di 1600-1680Nm.

Eau Rouge – Raidillon

Spa Francorchamps – On board camera FIA GT

Alle curve Eau Rouge – Raidillon, nonostante le prestazioni estreme di queste vetture, non sempre è possibile affrontare la serie di curve in pieno. Niente gas spalcancato per le GT del campionato FIA. Al contrario è possibile ascoltare dall’audio come a bordo di una F1 non sia necessario alzare il piede dal gas nella stessa serie di curve. Una minore massa, un baricentro decisamente più basso e un aerodinamica più raffinata permettono alle formula 1 di affrontare con il gas completamente giù situazioni impensabili per altre vetture.

Fia GT

F1

Motorsport Expotech – 1a Edizione ‘08 – Una scoperta

Prima edizione del Motorsport Expotech di Modena

Breve introduzione fotografica al Motorsportexpotech (Fiera di Modena) presso il quale abbiamo trovato un vasto assortimento di componenti racing per auto e moto destinati a tutti coloro che nutrono il desiderio di progettare/costruire un prototipo di vettura/moto da corsa. Si spazia dalle piccolissime vetture da autocross realizzate dagli studenti di Ingegneria Meccanica iscritti alla Formula Student, sino alle prestigiose vetture di formula della Dallara. Non sono mancati stand inerenti le “Tecnologie meccaniche” quali fonderia dell’alluminio per la realizzazione di componenti per la ciclistica delle moto o per i motori. E ancora: stand in cui erano esposti sistemi di progettazione CAD CAM CAE, macchinari a controllo numerico CNC per la lavorazione dei materiali, utensileria professionale per officine specializzate, sistemi di sospensioni regolabili, sistemi per la prototipazione rapida, forniture di materiali compositi per la realizzazione di scocche e componenti per prototipi. Sono inoltre state esposte moto e vetture “rare” tra le quali la nota moto TESI 2D, la KTM X -bow, la impressionante Pagani Zonda… Molto interessanti anche le conferenze tenute su temi quali il “Design e le tecnologie” adottate nel motorismo mondiale. Gli ospiti più importanti rappresentavano Pininfarina, Lamborghini, Ducati, iaad… La fiera era riservata agli operatori del settore e si è distinta per il buon contenuto di materiale esposto destinato a chi ama realizzare prototipi da corsa. Una sfida che vedrà impegnatio anche Ralph DTE nei prossimi anni.

Link correlati

Motorsport Expotech 1° edizione 2008
Motorsport Expotech 2° edizione 2009
Motorsport Expotech 3° edizione 2010
Motorsport Expotech 5° edizione 2013

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