Rubrica: Incominciamo a parlare di automobili
Titolo o argomento: Carichi termici nei principali organi del motore – Testata
Le zone comprese tra le valvole di uno stesso cilindro e tra le valvole di scarico di cilindri adiacenti, sono le più difficili da raffreddare in una testata. Si tratta di parti sottoposte ad un flusso di calore piuttosto intenso. Nei motori ad accensione comandata la temperatura della superficie interna della testata deve necessariamente essere mantenuta sotto i 200-220°C affinché il ciclo termodinamico si svolga correttamente. Rispettando tale parametro si riesce infatti ad asportare il calore dalle sedi delle valvole e dalla candela evitando che si formino “punti caldi” che favoriscono accensioni anomale. Nei motori Diesel, che funzionano per compressione del carburante e successiva autoaccensione, le elevate temperature possono essere considerate senz’altro favorevoli per l’accensione del combustibile, tuttavia temperature eccessive pregiudicano la resistenza meccanica delle parti più sollecitate. Non è raro trovare presso le officine di rettifica dei motori, testate in lega d’alluminio di motori diesel “spinti” che presentano abbondanti “cricche” dovute alle notevoli sollecitazioni termiche subite. La regola della cilindrata alta con la minore potenza disponibile a listino, rimane attualmente il metodo più efficacie per l’acquisto di motori longevi…
Cosa significa esattamente “la regola della cilindrata alta con la minore potenza disponibile a listino…”? Cioè, intendi che bisogna comprare auto di cilindrata molto grande, oppure che del modello di auto scelto è consigliato acquistare la cilindrata più grande per poter avere un motore che è capace di percorrere molti chilometri?
Diego
No no, non intendo dire che bisogna acquistare auto di grossa cilindrata, bensì intendevo dire che se stai scegliendo varie versioni di una vettura dotata ad esempio di motore 2 litri, per garantirti una buona durata del motore, è valida la regola dello scegliere la potenza minore disponibile per quel motore. Se ad esempio ci sono disponibili versioni 2.000 cc da 90 cv, da 110 cv, da 150 cv e da 170 cv, stai tranquillo che i motori da 90 e 110 cv avranno più chance di raggiungere una maggiore percorrenza chilometrica (ad esempio i famosi 300.000 – 400.000 km). Ovvio che poi subentrano molti altri fattori tra i quali il modo di utilizzo del veicolo, lo stile di guida, le cure, le possibilità che vi siano o meno difetti, ecc.
La coppia e la potenza specifica stanno salendo, Fiat e Renault dichiarano 320Nm e 120CV nei 1600cc, su quali fronti si sta lavorando per non rompere tutto? Si usano anche ghise nelle testate?
Coppia e potenza aumentano spesso su motori che sono stati concepiti oltre 20 anni fa e per i quali i cambiamenti effettuati hanno interessato il passaggio da testate 8 valvole (in ghisa o in alluminio) a testate 16 valvole (in alluminio), l’adozione di sistemi di alimentazione decisamente più sofisticati e la riduzione dei coefficienti di sicurezza… Non va dimenticato poi l’importante contributo offerto da un’elettronica sempre più avanzata in grado di rilevare situazioni pericolose di detonazione e risolverle variando gli opportuni parametri.
In passato un motore a combustione interna per autotrazione aveva un buon margine prima di rompere, questo, tra l’altro, permise agli “smanettoni” di elaborare abbondantemente i propri veicoli (comportamento ovviamente non consentito dal codice stradale). Oggi i motori hanno coefficienti di sicurezza molto più ristretti e, potenze anche di poco superiori, sono in grado di stressare le zone intorno ai supporti di banco, ai cappelli di biella, nonché le ruote dentate del cambio… Su determinati autoveicoli (non si fanno nomi né tramite commenti, né via email) un incremento di potenza di soli 20-30 cavalli può portare alla rottura del cambio, all’usura precoce delle bronzine e ad uno stress da non sottovalutare sulle viti dei cappelli di biella e di banco. Questo perchè sostanzialmente c’è stata, per risparmiare, la tendenza di sfruttare al limite ciò che già si aveva.
Solo su vetture di gamma medio alta si è provveduto a progettare “da zero” nuovi motori con i costi che ciò ha implicato ovviamente. Su quest’ultima categoria si soffre comunque di fragilità (nel caso in cui i mezzi vengano sottoposti a modifiche o vengano usati in modo “esasperato” troppo frequentemente) in quanto ci si è spinti al limite per alleggerire quanto più possibile i motori. Sono stati studiati infatti materiali particolarmente leggeri (oltre che per la testata, anche per il monoblocco e le canne dei cilindri) con un risparmio di peso di qualche chilogrammo osannato più dal marketing che dalla reale utilità (dato che pochi chilogrammi in meno non cambiano realmente i consumi di un veicolo e vista la frequenza con cui poi rompono e considerato che, presso le officine di rettifiche, spesso, è più facile trovare motori, con belle cricche, di gamma medio alta piuttosto che di gamma standard).
Non escludo di trasformare questo commento in un articolo dato che la tua domanda è molto interessante.
Scusate la domanda forse banale, ma se la gran parte di un motore rimane invariata, come si ottiene un aumento della potenza? Grazie in anticipo
Se si esclude l’incremento del regime di rotazione (operazione più consona sulle vetture destinate alla pista) è possibile incrementare le prestazioni giocando con variatori di fase e variatori di alzata valvole (di cui sono dotate ormai molte vetture) i quali permettono di montare alberi a camme con profili più spinti senza avere perdite ai medio bassi regimi. Sono stati inoltre introdotti, ormai da qualche tempo, sistemi di iniezione diretta anche sui motori alimentati a benzina. Inoltre va sottolineato che, anche se in molti casi non è più riportato sulla scheda dei dati tecnici della vettura, su diverse vetture è stato incrementato il rapporto geometrico di compressione che in passato si aggirava intorno ai 9:1 – 10:1 e che oggi, in più casi è pari a 12:1. La sofisticata elettronica in connubio con i sensori del battito in testa rilevano le situazioni di detonazione e correggono tutti i parametri necessari anche a scapito delle prestazioni. Non è raro provare vetture sportive le quali, durante un uso intenso in pista, hanno dei momenti di calo. Ovvio però che il normale guidatore, tra l’altro su strada, non se ne accorge.