Dal motore L537 della Lamborghini Murcielago LP 640 al motore L539 della nuova Lamborghini Aventador LP 700-4 – Parte terza

Rubrica: Motorismo

Titolo o argomento: Effetti della variazione di alesaggio e corsa sulla camera di combustione

Questo articolo segue dai precedenti indicati di seguito:
Dal motore L537 della Lamborghini Murcielago LP640 al… – Parte prima
Dal motore L537 della Lamborghini Murcielago LP640 al… – Parte seconda
Effetti della variazione di alesaggio e corsa sulla camera di combustione

Premesso che la cilindrata del motore L539 è rimasta praticamente invariata rispetto al motore L537 (una variazione di due centimetri cubici è assolutamente trascurabile), è opportuno precisare che in fase di progettazione si può intervenire sulla testata (ovviamente una per ogni bancata) in due differenti direzioni. Nella prima direzione, considerando che il rapporto geometrico di compressione è teoricamente il medesimo per entrambi i motori, si sceglie di montare le testate (riadattate) del motore L537 della Murcielago LP640 sul motore L539 della Aventador LP700-4. Gli effetti di una simile scelta hanno ovvi risvolti positivi principalmente in termini di costi e di ore di progettazione, ma non sulla ricerca della massima prestazione stradale possibile. Il disegno di ogni testata rimane il medesimo e si possono operare modifiche sui runners e sugli alberi a camme. Modifiche che in sostanza non sono strutturali per le testate. L’adozione di camere di combustione Pent roof (a tetto) offre il vantaggio di concentrare la combustione (solo negli istanti in cui il pistone si trova al punto morto superiore e nel suo intorno) in una zona ristretta influenzando positivamente il rendimento della combustione con conseguente riduzione delle emissioni di NOx; tuttavia le zone di squish aumentano in maniera ingiustificata. Il motore va in moto, va forte, ma non è al top.

Nella seconda direzione, tenendo conto di un maggiore alesaggio, si opera una ridefinizione del diametro delle valvole, della sezione terminale dei condotti primari di aspirazione (ovvero in prossimità delle valvole), della geometria delle camere di combustione, delle zone di squish, del disegno dei pistoni e della lunghezza dei runners, nonché un adeguamento dei sistemi VIS e VVT (rispettivamente di aspirazione a geometria variabile e fasatura variabile). La seconda direzione risulta ovviamente più laboriosa ed implica un massiccio lavoro di riprogettazione dell’intera distribuzione (leggi di apertura, chiusura e alzata delle valvole, fasatura variabile, geometria variabile dell’aspirazione) ma offre prestazioni ottimizzate e “numeri” leggermente migliori. Intraprendere questa direzione trova una giustificazione economica soprattutto in previsione dell’utilizzo del motore L539 come base per una versione ulteriormente evoluta da montare sulla erede (o sorella maggiore) della Aventador. Erede di cui al momento si tiene gelosamente custodito ogni segreto. Si sa solo che il nuovo modello Lamborghini è attualmente in fase di studio ed il nome non è stato ancora deciso, gli Ingegneri Lamborghini comunque ne confermano l’esistenza. Questo esempio non viene portato all’attenzione per parlare di nuovi modelli di automobili (tematica assolutamente non affrontata da questo blog), bensì per motivare un investimento, una scelta. Comunque, tecnicamente, posso ipotizzare che la nuova vettura monterà il motore L539 evoluto in grado di raggiungere un regime di rotazione prossimo ai 9000 giri al minuto (con velocità media del pistone vicina a quella del motore L537)  e potrebbe erogare circa 30 cavalli in più intorno agli 8500 giri al minuto.

Nell’immagine in basso è visibile uno schema semplificato della camera di combustione a tetto. Aumentare l’alesaggio “D”, lasciando inalterato il tetto, significa aumentare la base “b” della zona di squish. Gli effetti dell’incremento di tale quota vanno studiati tramite percorsi sperimentali. In realtà l’incremento dell’alesaggio, da 88 mm del motore L537 a 95 mm del motore L539, favorisce la possibilità di progettare valvole più ampie (soluzione preferita dai progettisti al fine di ottenere un maggior riempimento agli alti regimi in vista di un incremento di potenza massima). L’incremento stimato, sul diametro, è di 2,4 mm per le valvole di aspirazione e di 2,05 mm per quelle di scarico. Simili valori però sono stati ricavati mediante opportune formule che non tengono conto della reale geometria della camera di combustione e della possibilità che le valvole interferiscano entrando in contatto tra loro o con il pistone. Ampliare il tetto, aumentando l’angolo “α” di pochi gradi, permette di aumentare la quota “d” (rendendo possibile l’adozione di valvole più ampie) fino a riportare la base “b”, della zona di squish, al medesimo valore del motore L537. Allo stesso tempo però si ottiene un incremento del volume disponibile ed una riduzione del rapporto geometrico di compressione. L’incremento di volume può essere azzerato riducendo la quota h’ e modificando opportunamente il disegno del cielo del pistone. Il fatto che il rapporto di compressione sia passato dal valore di 11,1:1 del motore L537 al valore 11,8:1 del motore L539, lascia presagire che si sia largamente agito su tali quote. Come vedremo nel seguito, l’aumento dei diametri delle valvole costituisce solo una frazione degli interventi necessari per ottimizzare il riempimento dei cilindri del motore L539.

Continua…

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