Rubrica: Curiosità tecnica da corsa | Le domande dei lettori
Titolo o argomento: Quali sono gli accorgimenti ingegneristici per far andare forte un motore aspirato?
Risponendo a: Luca
Luca scrive: Da appassionato sono stato sempre affascinato da esempi di tecnica motoristica quali la McLaren F1 del 93, la Ferrari 458 nonchè le moderne auto da F1 come esempi di motori non sovralimentati dalle prestazioni sorprendenti. Quali sono quindi gli accorgimenti ingegneristici per far andare forte un motore aspirato? Ed è più “nobile” costruire un performante motore ad aspirazione naturale piuttosto che percorrere la “scorciatoia” della sovralimentazione?
A mio avviso è più nobile realizzare un motore aspirato ad elevata potenza specifica, piuttosto che uno sovralimentato, per il puro e semplice motivo che è molto ma molto più difficile tirar fuori potenza e coppia e richiede la conoscenza di una miriade di dettagli legati alla progettazione, all’esperienza costruttiva ed alle problematiche di funzionamento, che caratterizzano la preparazione di un motorista. Naturalmente vi sono ingegneri motoristi che nutrono una grande passione verso i sistemi di sovralimentazione e che non lo fanno per percorrere una scorciatoia. Diversi hanno dato tanto al mondo dell’automobile tribolando non poco. Il primo esempio che mi balza alla mente è il progettista del motore della Lancia Delta S4, l’Ingegner Claudio Lombardi (la Lancia Delta S4 rappresenta un caso di vera eccellenza nel panorama del motorismo sovralimentato).
E’ inoltre opportuno osservare che di recente i motori sovralimentati stanno tornando di interesse tecnico per via del cambiamento regolamentare della F1 a partire dalla stagione 2014. Nuove soluzioni a cavallo tra il K.E.R.S. ed il Turbo Compound si stanno facendo strada offrendo una ventata di interessante innovazione tecnologica. Certo è che si sono abbassati i regimi di rotazione ed il sound risulta meno accattivante, ma lo sviluppo non tarderà ad arrivare. Vedi i link in basso.
Terminata la digressione torno alla tua domanda. Ottenere grandi prestazioni da un motore aspirato è possibile principalmente permettendogli di raggiungere elevati regimi di rotazione (ciò implica la progettazione di un manovellismo estremamente costoso) e quindi effettuando un numero elevato di fasi utili nell’unità di tempo. Questo è possibile improntandolo per il funzionamento ottimale agli alti regimi, cosa che solitamente accade a scapito di una perdita prestazionale ai bassi. Laddove però sono consentite fasature variabili il problema può essere in parte risolto con risultati soddisfacenti. Stesso dicasi per la variabilità delle situazioni di aspirazione. Per ottenere quindi dei risultati soddisfacenti si deve cercare un compromesso tra i materiali impiegati, le sezioni adottate nel progetto, la massa di ogni singolo organo che costituisce il motore, la relativa ottimizzazione topologica affinché a tanta leggerezza corrisponda sufficiente resistenza, le geometrie caratteristiche (alesaggio, corsa, forma dei pistoni, delle bielle, dell’albero a gomiti, lunghezza, diametro e angoli dei condotti in testata, forma delle camere di combustione, ecc.), il dimensionamento e la fasatura della distribuzione. Il tutto in funzione delle prestazioni desiderate e della destinazione del progetto che ne pregiudica naturalmente la durata. Più il motore è esasperato e meno vita utile avrà. Succede anche in natura dove animali con un battito cardiaco più elevato hanno una vita decisamente più breve di quelli con un battito lento.
Una grandezza fondamentale per valutare la riuscita di questi intenti è la PME, ovvero il lavoro effettivo per ciclo ed unità di cilindrata. La Pme è il lavoro utile fornito ad ogni ciclo dall’unità di cilindrata. Quindi è improprio per molti ingegneri chiamarla pressione media effettiva, tuttavia essendo dimensionalmente, e quindi per l’unità di misura, una pressione (si indica in MPa Mega Pascal), in tutti i testi di ingegneria e motorismo la si chiama così.
Il problema più grande, che solitamente non è noto agli appassionati, è che per reperire le formule per progettare un buon motore occorre mezz’ora, mentre per risolvere tutta la serie di problemi che puntualmente si verificano in progettazione, ci vogliono mesi, organizzazione, esperienza ed una profonda attenzione agli errori che possono costare davvero caro per un’azienda così come per un privato che desidera tentare di fare anche solo un monocilindrico ricavato dal pieno (non sembra ma in Italia, per fortuna, ci sono anche tante persone che riescono privatamente in cose all’apparenza quasi impossibili). Se ti interessa puoi visitare un esempio di problematiche tecniche cui è andata in contro la Lamborgini nella progettazione del motore L539 della Aventador, trovi il link in basso.
Infine è importante sottolineare che quanto riportato costituisce la sintesi della sintesi di un argomento enormemente più vasto che non può essere riassunto in breve per la sua estrema complessità. Anche l’esempio del caso Lamborghini appena linkato è assai limitato rispetto alla realtà.
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