WolfSoul ha scritto:
Salve ragazzi, oggi da motociclista abbastanza ignorante sul funzionamento del motore volevo chiedere ai più esperti, senza che usino un linguaggio troppo tecnico per piacere, il funzionamento dei cilindri del motore dato che mi piace sempre informarmi nei limiti di quanto io possa capire.
Mi spiego meglio, perché i motori delle motoGP sono tutti quattro cilindri (come il 90% delle supersport 1000cc in commercio)?
-Quali sono i veri vantaggi e le differenze tra motori di pari cilindrata con due, tre e quattro cilindri?
-In base alla domanda precedente a questa, a parità di cilindrata il quattro cilindri è sempre più potente degli altri due?
-Sempre riguardante le due domande precedenti, vedendo ad esempio la panigale 1299, possibile che quei 299cc siano così influenti quando quest'ultima ha circa 30nm in più di coppia e 10-15CV in più delle altre supersport? Tolti questi 299cc i valori si abbasserebbero molto rispetto alle rivali?
Chiedo scusa se le domande possono risultare un po confuse ma ho cercato di esprimermi al meglio possibile e ringrazio anticipatamente chi mi dedicherà il proprio tempo.
Mhh, il numero di cilindri influisce in molti modi sulle caratteristiche del motore, così come ha influenza l'architettura.
La differenza più grande è che variando il numero di cilindri la corsa del pistone diminuisce a parità di rapporto di alesaggio (superficie del pistone) e corsa (quantità di spazio che il pistone percorre) del motore.
Non scendo troppo nei dettagli perché hai chiesto di mantenere le cose semplici, ma essenzialmente maggiore è il frazionamento e più superficie hai possibilità di usare, ne consegue che a parità di cilindrata i pistoni si muovono di meno e ne consegue che puoi aumentare il regime di rotazione sacrificando però la coppia.
Porto qualche numero per far capire un po' meglio:
Codice:
Pensa a due motori della stessa cilindata. Uno è un bicilindrico e l'altro è un quattro cilindri. Entrambi hanno lo stesso alesaggio (vale a dire i pistoni hanno tutti lo stesso diametro), ne consegue che il bicilindrico deve avere una corsa doppia del quattro cilindri.
Ecco... Consideriamo che i motori viaggiano a 10'000 giri/minuto e i pistoni del bicilindrico hanno una corsa di 10cm (per dire). Questi pistoni devono muoversi mediamente ad una determinata velocità (nello specifico 10'000*2*10 = 200000 centrimetri/minuto = 33m/s).
Nel quattro cilindri invece i pistoni avranno una corsa di 5cm e dovranno muoversi ad una velocità media che è la metà (10'000*2*5 = 100000 cm/min = 17m/s).
Fin quì tutto bene, peccato che 33m/s sono al di fuori (molto) di qualsiasi limite di tolleranza per i materiali mentre 17m/s sono fattibili per un motore ad alte prestazioni.
Il motore quattro cilindri avrà dunque meno coppia ma potrà recuperare potenza girando più in alto (potenza = coppia * regime di rotazione) mentre il bicilindrico avrà più coppia ma finirà per perdere in termini di potenza bruta perché costretto a girare a regimi inferiori.
Oltre a questo i pistoni di un quattro cilindri saranno più piccoli di quelli di un bicilindrico, quindi più leggeri e con meno inerzie e quindi potranno muoversi più velocemente prima di spaccare tutto.
Questo discorso è legato a doppio filo con il frazionamento ma anche con la cilindrata, infatti un motore 600 può girare più veloce di un motore 1000 a parità di frazionamento perché i pistoni avranno una corsa minore per via della minor cilindrata.
Il tutto ovviamente si applica solo fino ad un certo limite, non ha senso fare un 125 con 8 cilindri perché a fronte di una corsa ridottissima i regimi di rotazione verrebbero fermati da altri elementi, primo fra tutti l'incapacità delle valvole (parliamo di motori 4t) di aprirsi e chiudersi abbastanza velocemente, già i motori da competizione che superano i 20'000 giri/minuto devono usare sistemi alternativi alla molla per il richiamo delle valvole (desmo o sistemi pneumatici).
I motori plurifrazionati sono più fluidi e hanno meno vibrazioni perché le forze tendono ad annullarsi fra di loro. Un motore bicilindrico pure è relativamente equilibrato ma vibererà sempre più di un quattro cilindri. Un tre cilindri di contro è sbilanciato per natura e dovrà avere dei contralberi di equilibratura per non vibrare troppo.
Cos'altro? Un plurifrazionato fornisce la potenza in modo più lineare, essenzialmente da tante piccole spinte mentre un bicilindrico ne da poche ma più grandi. La concentrazione delle forze nel tempo (bicilindrico) tende a stressare di meno la gomma posteriore che in accelerazione tenderà ad avere più trazione e consumarsi di meno. Questo comportamento può venir portato sui quattro cilindri variando la fasatura (vedi motori da MotoGP o quello della R1 stradale che sono tutti big bang, ovvero concentrano gli scoppi in un periodo ridotto per poi avere un "lungo" periodo in cui il motore non fornisce potenza).
I plurifrazionati hanno maggior fluidità (anche se minor potenza) ai bassi regimi, questo sommato al fatto che possono girare più alti li porta ad avere un range di utilizzo molto maggiore dei motori con meno cilindri.
A parità di cilindrata inoltre minore è il frazionamento e maggiore è il freno motore.
Tendenzialmente un bicilindrico ha momenti d'inerzia ed ingombri laterali inferiori rendendo la moto più compatta ed agile.
Inoltre un aumento del numero di cilindri comporta un aumento degli ingombri e della complessità del motore e quindi dei costi.
e... non mi viene in mente altro così su due piedi.
E' importante notare che questo è un discorso molto generico e poi va visto motore per motore. Ci sono motori quattro cilindri che girano a bassi regimi e hanno un tiro incredibile già a partire da 3000 giri, ci sono bicilindrici (come quello della panigale) che hanno relativamente poco tiro a bassi regimi per poi esplodere in alto, ci sono bicilindrici con erogazione estremamente fluida e vibrazioni ridotte e quattro cilindri che vibrano notevolmente... ogni moto e ogni motore fa storia a se stante
scherzi a parte, il codice riportato nel tuo intervento è esaustivo qualora tu abbia una minima base di conoscenza teorica della meccanica.
ma ripeto, sono motori di epoche diverse. La minor efficienza del bicilindrico probabilmente deriva anche dal fatto che è difficile approvvigionare il giusto quantitativo d'aria con quegli alesaggi a quel regime e che al tempo stesso la corsa lunga rispetto al 4 cilindri costringe all'uso di strutture più robuste e pesanti con consequenziali assorbimenti di potenza.
