Proporre nuovi schemi di motori a combustione interna

Rubrica: Motori alternativi | Le domande dei lettori

Titolo o argomento: Adottare nuovi schemi biella manovella

Rispondendo a: Remo

Remo scrive: Buongiorno. Mi chiamo Remo e sono un disegnatore meccanico. Ho ideato un nuovo tipo di motore a scoppio basato su ciclo due tempi con lubrificazione separata. Tale brevetto è stato pubblicato il 7/11/2019. Mi piacerebbe molto avere un vostro parere al riguardo e possibilmente capire come fare per svilupparlo. Ho anche creato una pagina facebook che si chiama “Motore a pistoni solidali 2 tempi” nella quale potete trovare un filmato di funzionamento e alcune relazioni nonché il brevetto. Ringrazio per l’attenzione e porgo distinti saluti.

Gentile Signor Remo La ringrazio per avermi preso in considerazione come riferimento per un parere. Io lo apprezzo molto da appassionato tuttavia non posso fornire informazioni di carattere progettuale perché questo tipo di studi costano veramente tanto. Anche volendo non avrei matematicamente tempo perché sono già completamente impegnato per i prossimi anni. Le posso fornire giusto qualche spunto vivendo l’ambiente da ormai 23 anni.

In ambito motoristico, ad esempio, non definiscono mai come nuovo un motore che adotta un differente schema rispetto all’ordinario ma utilizza comunque uno meccanismo biella-manovella. Quando ero un adolescente professori e tecnici delle aziende del settore battevano molto su questo tasto.

Altro problema che si verifica con questo tipo di progetti è che l’industria esistente generalmente non acquista varianti di questo tipo perché fuoriescono dalla ormai vecchia e obsoleta ma matura filiera ordinaria.
Il Wankel nonostante la sua celebrità, i suoi punti forti ed i suoi accettabili punti deboli, in qualità di ottima alternativa, su quanti veicoli lo trova installato?

L’ingombro e la disposizione del motore incidono fortemente sulla preferenza di uno schema anziché un altro. Il comune e ormai banale 4 cilindri in linea soddisfa i requisiti di estrema semplicità schematica, semplicità di assemblaggio, semplicità di funzionamento, semplicità di progetto (dovuta anche ad una mole immensa di casi di studio maturati in oltre 100 anni).

Le complicazioni dovute alle tenute ed alla trasmissione del lavoro meccanico vengono viste come problemi perfettamente evitabili con gli schemi dei motori ordinari. Persino in F1 soluzioni che offrivano immensi vantaggi (come le valvole rotative) ma avevano per contro complicazioni di questo genere, non sono state scelte. Troverà sempre dei tecnici che le diranno frasi del tipo: “Perché lo devo fare così se è più semplice farlo nel modo precedente e se conosco già le problematiche legate alla soluzione precedente ed il grado di affidabilità ed ho una enorme filiera che mi affianca e mi fornisce tutto il necessario a costi bassissimi?”.

Inoltre, quel che ho imparato personalmente (ma non è assolutamente legge, glie lo riporto solo perché potrebbe esserle d’aiuto, perdoni la mia ruvidità), è che quando un amante della tecnica idea qualcosa di diverso, che potrebbe rivelarsi un cambiamento utile o meno, trae maggiori vantaggi se realizza da solo la propria idea, la testa, la monta su un prototipo e verifica ai fini pratici come va e che problemi incontra. Fatto questo deve sempre chiedersi se tutto quanto il lavoro fatto porta dei vantaggi adottabili dalla moderna industria rispetto alle soluzioni precedenti.

Infine dovrebbe commercializzare autonomamente le soluzioni studiate, progettate e realmente realizzate qualora scopra che offrono dei vantaggi indiscussi. Oggi i metodi per andare sul mercato si son semplificati di molto e sono disponibili ad un bacino di utenza molto maggiore anche se questo, ovviamente, richiede una gran mole di consocenze ed esperienze sul settore.

Glie lo scrivo perché questo tipo di consiglio, sebbene ad alcuni possa sembrare (almeno inizialmente) ostile, porta generalmente enormi risparmi di tempo. Ho conosciuto persone che hanno realizzato soluzioni con schemi alternativi agli ordinari (come ha fatto lei) perdere addirittura 10-20 anni di tempo (e massicce quantità di denaro) con la credenza che le aziende potessero in qualche modo apprezzare un giorno. In realtà è molto difficile che le aziende apprezzino qualcosa che non permetta nell’immediato di chiudere meglio l’anno fiscale, soprattutto quando esiste un’alternativa collaudata che non richiede cambiamenti e offre già quel che si desidera.

E’ opportuno osservare poi come spesso capiti di realizzare progetti alternativi senza le basi fisiche, matematiche, tecniche necessarie a fare valutazioni di carattere termodinamico, di carattere geometrico, di carattere tecnologico nell’ambito dei materiali, dell’hardware o sotto l’aspetto economico, del mercato, della filiera, delle tecnologie produttive, dei vantaggi da esibire rapidamente al grande pubblico. Questo può impedire di “vedere” la corretta strada da intraprendere con le strategie necessarie per finalizzare un progetto.

Nonostante tutto questo è in ogni caso ammirevole il suo impegno, la sua passione, la sua mente. Se ha un’idea perché non rischiare, non tentare, non sbagliare e riprovare, fare esperienza e migliorare? Tenga sempre conto che è lei con la sua idea davanti al mondo e potrebbe rivelarsi una strategia sbagliata fare affidamento su altri anziché su sé stesso. Si potranno accettare prolifiche collaborazioni una volta che si è fatto il grosso ma tutte le prime mosse spettano a lei (così come la responsabilità di quel che fa).

E’ importante che prenda un telaio (anche già esistente e da poche centinaia di Euro), ci monti sopra un motore standard e poi su un telaio analogo ci monti il suo e faccia una valutazione oggettiva di tutto quel che accadrà (compresa una comparativa di tutti gli aspetti citati poc’anzi).

Sperando di averle fornito utili spunti (è questo il compito del mio Blog, ovvero non il dire come si fa ma il comunicare come ci si arriva, offrire degli stimoli, delle provocazioni…), Le porgo i miei Cordiali Saluti e le Auguro un Buon Lavoro.

Link correlati

Pagina Automotive
Pagina Motorsport

animatedengines.com offre una interessante gammadi schemi di motori, diffusi o meno, dalle più svariate architetture.
Una letteratura tecnica di oltre un secolo spiega i perché della preferenza di una soluzione anziché un’altra.

L’ennesima scelta errata del mercato dell’automobile – Parte 2

Rubrica: Incominciamo a parlare di automobili

Titolo o argomento: Auto spinte per famiglie trattenute dalla crisi
Segue da:
L’ennesima scelta errata del mercato dell’automobile – Parte 1

I listini dell’era “critica”

Il diffusissimo 2 litri turbodiesel che, con circa 100 cavalli di potenza, ha equipaggiato una grossa fetta di note station wagon negli ultimi 15 anni, oggi viene offerto da diverse case automobilistiche solo ed esclusivamente in versione spinta con potenze comprese tra i 150 ed i 200 cavalli. In realtà ne bastano poco più della metà per una guida brillante, allo stesso tempo adeguata al codice stradale, e garantirsi percorrenze abbondantemente superiori ai 300.000 km. In alternativa vi sono motori di minore cilindrata ma sempre con potenze specifiche elevate rispetto al passato e con una massa non indifferente da trainare. Acquistare un autoveicolo per la famiglia, magari station wagon, di circa 1,5 tonnellate di massa per poi muoverlo con un piccolo motore da 1,4 litri sovralimentato e allegramente spinto con circa 120 cavalli, equivale a garantire una ridotta vita utile dello stesso e non, come direbbe una madre* di famiglia, aver scelto il modello “più piccolo”. Tanto per fare un esempio muovere un veicolo da 1,5 tonnellate con un motore 2 litri turbodiesel da 100 cavalli non è la stessa cosa che muoverlo con un motore allegro 1,4 litri benzina di pari potenza… Assolutamente no. La prima opzione è decisamente più longeva e affidabile. Non basterebbe una interminabile conferenza di una giornata solo per spiegare le relazioni che ruotano attorno a questa scelta tecnica.

*Ho fatto riferimento alle donne in quanto sono solitamente più attente a questo genere di dettagli ma, allo stesso tempo, non di rado commettono degli errori di valutazione legati all’inesperienza tecnica. Per imparzialità non esito ad affermare che spesso gli uomini le seguono a breve distanza per motivi tutto sommato analoghi.

Un esempio che avvicina alla comprensione

Per semplificarvi la vita chiedetevi semplicemente come mai un autobus o un camion, che possono percorrere tranquillamente anche 2 – 3 milioni di chilometri trainando carichi non indifferenti, siano dotati di motori di cilindrata considerevole e potenze specifiche ridotte. Certo è che deve sussistere un equilibrio tra questi fattori al fine di garantire consumi ridotti ed una possibilità d’uso adeguata alle aspettative del cliente. Quindi non si andrà a montare un motore di cilindrata abnorme su un’utilitaria. Si può comunque affermare con certezza che un motore di circa 2 litri, con circa 50-60 cavalli/litro, può rappresentare un ottimo compromesso, tra le prestazioni (da codice stradale) e la longevità, su vetture di stazza pari a circa 1,5 tonnellate.

Un esempio che scioglie i dubbi rimanenti

Così se ritenete che il precedente esempio abbia qualche pecca perchè i mezzi pesanti compiono grandi sforzi di traino e consumano molto (ed avete ragione), porto alla vostra attenzione un altro estremo esempio di carattere motoristico: la Formula 1. Una vettura della massima categoria riesce ad erogare potenze nell’ordine dei 700 cavalli con un motore aspirato di soli 2,4 litri. Vi siete mai chiesti come mai le supercar per raggiungere analoghe potenze su strada adottano motori di cilindrata 3 volte superiore? La risposta è semplice ed il motivo appartiene alla stessa logica per la quale acquistando un veicolo 2 litri turbodiesel con quasi 100 cavall/litro di potenza difficilmente riuscirete a percorrere 300.000 km (e più) a meno che non siate dei tecnici esperti del settore che sanno dove mettere le mani (costi permettendo). La cilindrata maggiorata, così come il regime di rotazione ridotto ed il dimensionamento degli organi, sono in qualche modo proporzionati alle aspettative del cliente in termini di durata del mezzo. Così come chi acquista una supercar non intende sostituire il motore dopo 2 brevi viaggi, gli acquirenti di una robusta e confortevole vettura per la famiglia non desiderano necessariamente sostituirla dopo 3 o 4 anni.

Continua…

Link correlati

L’ennesima scelta errata del mercato dell’automobile – Parte 1
L’ennesima scelta errata del mercato dell’automobile – Parte 2
L’ennesima scelta errata del mercato dell’automobile – Parte 3
L’ennesima scelta errata del mercato dell’automobile – Parte 4

Motori usa e getta

Il gioco della potenza specifica nelle vetture stradali per le famiglie

Sebbene la logica espressa valga in fin dei conti per ogni tipologia di motore a combustione interna,
molte sono le variabili che possono influenzare i dati rappresentati nel grafico. Per tale ragione risulta
opportuno sottolineare che quanto riportato è un riferimento mirato alle vetture stradali (destinate
alle famiglie) dotate di propulsori di cilindrata compresa tra 1,6 e 2,0 litri ed aventi massa compresa
tra 1,2 e 1,5 tonnellate. Le valutazioni indicate nel grafico sono frutto dell’esperienza tecnica e
motoristica dell’autore e possono tranquillamente essere considerate soggettive.
*La longevità dipende inoltre da una lunga serie di fattori tra cui in particolar modo: bontà del progetto,
qualità dei materiali impiegati, correttezza delle lavorazioni eseguite, tipo di utilizzo, cura dell’utente,
serietà dell’officina che effettua le manutenzioni.
**La fragilità può rivelarsi un fenomeno inaspettato anche nei motori più tranquilli laddove si siano
scelte leghe non idonee, vi siano difetti di fonderia, errori nelle lavorazioni meccaniche, nelle tolleranze,
nei trattamenti termici, ecc.

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