Motori usa e getta

Rubrica: Incominciamo a parlare di automobili

Titolo o argomento: Arrivano i motori usa e getta ma gli acquirenti non lo sanno

Inizia a diffondersi una nuova generazione di motori: “i motori usa e getta”. Si tratta di motori costruiti da grandi case automobilistiche (non facciamo nomi per professionalità) i quali spesso vengono venduti anche ad altre case per equipaggiare modelli della concorrenza. Questi motori, di cilindrate medio-piccole, non sono riparapilibi, ripristinabili, rettificabili che dir si voglia. Per questi prodotti non sono previste parti di ricambio, non si possono sostituire parti come i pistoni, le bronzine, le bielle, gli spinotti, la testata, le valvole, ecc.. La casa suggerisce agli autoriparatori di non tentare la rettifica o la riparazione del motore ma di sostituirlo integralmente (operazione che non ha senso specie se i chilometri percorsi non sono poi tanti). Se imprudentemente si decidesse di sostituire le parti danneggiate con ricambi aftermarket, ad esempio una biella, si scoprirebbe presto che organi importanti come i pistoni, una volta smontati, sono impossibili da riutilizzare. Gli spinotti, infatti, sono montati all’interno del pistone per interferenza (non ci sono fermi che ne impediscono l’uscita) e, una volta estratti, la sede del pistone che li ospita si allarga ed il pistone è da buttare. Sostituire una biella, ad esempio, diventa quindi un’operazione complessa e costosa. Qualora vi sia la necessità di spianare la testata, anche quest’operazione risulta impossibile in quanto il rapporto geometrico di compressione è al limite massimo ammissibile (nel tentativo di adattare il motore alle norme anti-inquinamento in vigore senza realizzare un nuovo progetto) e, andare a sottrarre anche un solo decimo di materiale, porta ad inevitabili detonazioni (dannose per il motore) avvertibili immediatamente. Nel caso in cui il cliente fosse d’accordo nel sostituire l’intera testata (per evitare la spianatura o nel caso essa presenti delle cricche o delle rotture importanti), al fine di non modificare le geometrie in gioco, questa non sarebbe disponibile come parte di ricambio e risulterebbe necessaria la sostituzione dell’intero motore. Stesso dicasi per parti come bronzine, prigionieri, cappelli di biella o di banco. Insomma per ogni tipo di intervento necessario, anche in seguito a danni lievi che nella norma sono facilmente recuperabili, che non sia di sostituzione degli accessori motore (pompa dell’acqua, alternatore, frizione, ecc.), risulta impossibile operare in modo semplice ed economico e, qualora il motore dovesse avere anche solo 30.000 km, andrebbe completamente sostituito con uno nuovo implicando costi non indifferenti per il cliente specie se il prodotto risulta fuori garanzia.

In altri motori una problematica interessante è legata allo stratagemma che viene adottato al fine di impedire che le canne vengano sfilate dal monoblocco (ovviamente nei motori che lo prevedono). Si tratta di un’astuzia ottenuta montando le canne in posizione più bassa e colandovi sopra una copertura in alluminio. In tal modo risulta impossibile per chi effettua riparazioni e rettifiche, sostituire semplicemente le canne qualora il motore abbia subìto un danno. Il vantaggio che ne ricava la casa automobilistica è quello di non dover progettare un nuovo motore che non sia riparabile ma riuscire a sfruttare un progetto già esistente per garantirsi interventi di recupero più costosi o, meglio (per la casa), la sostituzione dell’intero veicolo.

E’ chiaro che una famiglia, sentendo l’ammontare del preventivo, possa iniziare a pensare alla sostituzione del veicolo piuttosto che alla sostituzione del suo motore. Fino a poco tempo fa era possibile sostituire un componente danneggiato e rettificare le sedi in cui esso opera con costi tutto sommato irrisori se confrontati con l’acquisto di un nuovo veicolo. Il problema di fondo è che l’ipotesi del recupero di un motore non è remunerativa per la casa automobilistica. Ma come mai alcune case automobilistiche (per fortuna si tratta di una forte minoranza al momento) iniziano a muoversi in questa direzione? Viene da sé che la forte crisi attraversata attualmente dal settore automobilistico impone ai costruttori che non riescono a vendere il nuovo, di realizzare prodotti per i quali le operazioni di manutenzione comportino costi elevati al fine di compensare le perdite in bilancio e di stimolare comunque il cambio frequente del veicolo con uno nuovo.

La cosa che preoccupa è che gli utilizzatori finali non sono a conoscenza di questa nuova direzione che hanno intrapreso taluni costruttori, così magari si acquista una vettura (magari in offerta o magari proposta da un marchio fino a poco tempo fa ritenuto molto affidabile) inconsapevoli che poi, al primo problema, l’acquisto si rivelerà un tracollo continuo nella speranza di ottenere assistenza sotto garanzia anche se i tempi sono decorsi. Al momento si sono accorti del problema solo i tecnici delle officine meccaniche di precisione che effettuano rettifiche, i meccanici che hanno portato loro questo genere di motori, i tecnici e gli esperti del settore che hanno dovuto fare i conti con innumerevoli problematiche e imprevisti difficili da far comprendere al cliente (il quale non è un esperto e non deve per forza esserlo) una volta avvisato dell’impossibilità della riparazione.

Motori usa e getta

I pistoni in foto sembrano comuni pistoni per propulsori 4 tempi, in realtà, una volta smontati,
le sedi che ospitano gli spinotti si allargano notevolmente obbligando alla sostituzione anche se
questa non era richiesta. Oltretutto parti come i pistoni, le valvole, le bronzine, le bielle, la testata,
ecc. non sono disponibili come parti di ricambio ed il costruttore impone la sostituzione
dell’intero motore. Stesso dicasi per molti altri organi del motore in questione.
Image’s copyright: ralph-dte.eu

Motorismo: Dimensionamento della testata (le valvole) – Parte seconda

Rubrica: Motorismo

Titolo o argomento: Dimensionamento della testata (le valvole) – Parte seconda

Prosegue dall’articolo: “Motorismo – Dimensionamento della testata parte prima”

Abbiamo detto che nella progettazione si cerca di realizzare valvole di aspirazione più grandi possibili, tuttavia il valore che i progettisti ricavano dalla seguente formula per la valvola di aspirazione

diametro valvola aspirazione

risulta essere tale da impedire il corretto posizionamento della candela in zona centrale e da impedire il giusto dimensionamento della valvola di scarico. Un modo piuttosto vantaggioso per porre rimedio a questi ostacoli risulta l’adozione delle 4 valvole per cilindro. In tal caso i diametri delle valvole di aspirazione saranno ottenuti tramite la relazione:

diametro valvola.png

Ricordiamo che dv è il diametro che otteniamo per le valvole di aspirazione  in una camera di scoppio con 4 valvole (due di aspirazione e due di scarico); mentre dva è il diametro che avevamo ricavato nel precedente  articolo sul dimensionamento della testata (Motorismo -7-) per la valvola di aspirazione ottimale per un motore con due valvole per cilindro (una di aspirazione e una di scarico).

Frazionare il numero delle valvole da quindi un vantaggio geometrico in quanto si riesce ad ottenere un maggiore passaggio di fluido sia per l’aspirazione che per lo scarico ed allo stesso tempo non si ha alcun impedimento nel posizionare al centro della camera di combustione la candela o le candele nel caso di motori Twin Spark (ossia a doppia accensione).

Continua…

Maggiori approfondimenti alla sezione “Motorismo” della pagina “Motori“.

img2_valvole_aspirazione_scarico_candela_centrale_ralph-dte.jpg

Vista in trasparenza della soluzione quattro valvole per cilindro

Motorismo: Dimensionamento della testata (le valvole) – Parte prima

Rubrica: Motorismo

Titolo o argomento: Dimensionamento della testata (le valvole) – Parte prima

Prima di procedere al dimensionamento della testata è necessario definire il diametro della camera di combustione (in stretta relazione con l’alesaggio dei cilindri), è necessario sapere che le valvole di aspirazione sono più grandi delle valvole di scarico, ed è necessario sapere che le valvole, ovviamente, andranno a muoversi all’interno del volume della camera di combustione e in parte della sezione circolare di ingombro del cilindro.

Scelta del numero valvole

Si tratta di una scelta che dipende dalle specifiche esigenze di progettazione. Lo scopo è quello di avere le sezioni più grandi possibili per poter impiegare condotti altrettanto larghi. Questi parametri influenzano largamente le prestazioni di un motore. Un esempio fu il motore F7P realizzato dalla Renault per le Clio 1.8 – 16v e Williams: un motore inizialmente contestato proprio per le sue abbondanti dimensioni dei condotti. Poco dopo ci si rese conto che questo tipo di scelta favoriva la risposta in ripresa anche con le marce più alte e garantiva una più elevata potenza specifica della categoria…

Due valvole per cilindro

Definire l’area della valvola di aspirazione

area valvola di aspirazione

Ava = Area valvola aspirazione
Vcil = Volume cilindro
n = numero di giri del motore
t = è un parametro che vale 2 per un motore a 4 tempi e 1 per un motore a 2 tempi
Dall’area della valvola di aspirazione se ne può ricavare il diametro attraverso la formula:

diametro valvola aspirazione

Il valore che si ottiene è generalmente troppo grande e non lascia posto né alla candela che deve essere per forza di cose posizionata in camera di scoppio in zona centrale, né alla valvola di scarico.

Come si risolve il problema? Continua…

Maggiori approfondimenti alla sezione “Motorismo” della pagina “Motori“.