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Titolo: [old press] Coppia e Potenza

http://www.omniauto.it/magazine/articolo/1403/coppia_e_potenza:_vi_spieghiamo_cosa_sono.html
Coppia e Potenza: vi spieghiamo cosa sono 
22 Febbraio 2006  |  Alessio Ciarnella 
Probabilmente, la prima domanda che viene rivolta all’amico che si presenta
alla sua comitiva con l’ultima fiammeggiante sportiva è: “ma quanti cavalli
ha?”. Segno che l’argomento potenza del motore è tra i più gettonati fra
gli appassionati di automobili. In questi ultimi anni, però, un altro
parametro motoristico sta acquisendo importanza e visibilità: la coppia.
Sono stati i moderni propulsori Diesel ad iniezione diretta e
sovralimentati a portare alla ribalta questa importante caratteristica dei
motori, tanto che ormai le Case automobilistiche fanno a gara a declamare i
possenti valori di coppia erogati.
Ci sembra, quindi, opportuno spiegare, dal punto di vista tecnico, cosa
sono, come si misurano e soprattutto come incidono sulla guida, questi due
importanti parametri, anche perché, come vedremo, essi sono profondamente
legati fra di loro, essendo la potenza del motore, con cui abbiamo più
familiarità e dimestichezza, una diretta conseguenza della coppia.
Cominciamo, come ci insegna il professore di fisica, con le unità di
misura: la potenza si esprime in CV oppure in kW (utile per calcolare il
bollo…), mentre la coppia è calcolata in Nm o in kgm. Usualmente, le schede
tecniche delle automobili riportano la potenza in CV e la coppia in Nm. Si
può comunque agevolmente passare da una unità di misura all’altra: un kW
corrisponde a 1,36 CV, mentre un kgm equivale a 9,81 Nm. 
Visto che, come anticipato, la coppia è la “mamma” della potenza, cerchiamo
di capirne il significato aiutandoci con un paragone “ciclistico”.
Prendiamo in considerazione, appunto, una bicicletta: per avanzare è
necessario che il ciclista eserciti attraverso le gambe un forza
(muscolare) sulle pedivelle. Analogamente, in un motore, la spinta
esercitata dai gas di combustione sul pistone si scarica attraverso la
biella (la gamba del ciclista) sulla manovella dell’albero motore (la
pedivella) e lo mette in rotazione. Ebbene, la coppia non è altro che la
capacità dei gas di combustione presenti nel cilindro di far ruotare
l’albero motore, ovvero di produrre una spinta (che in questo caso servirà
a muovere l’auto). Tanto più la coppia sarà elevata, tanto più facilmente e
rapidamente il motore sarà messo in rotazione, con tutti i suoi organi
collegati, con evidenti benefici effetti sulla qualità e sulla piacevolezza
della guida.
Ci siamo certamente resi conto che andando in bicicletta non applichiamo
sempre la stessa forza sui pedali, anzi essa sarà massima con la pedivella
orizzontale e nulla con la pedivella verticale. La stessa cosa si verifica
nel manovellismo pistone-biella-albero motore, per cui la coppia varia
continuamente durante un ciclo di funzionamento: il valore che si prende in
considerazione è quello medio.
Ma come si misura la coppia? Il motore viene posizionato su un banco-prova
e fatto funzionare con l’acceleratore rigorosamente tutto premuto;
modulando un apposito freno applicato all’albero motore, è possibile
variarne la velocità di rotazione, e misurando i valori di coppia per un
certo numero di giri-motore, si ottiene la ben nota curva di coppia. Essa
ha un andamento prima crescente con il numero di giri, poi un tratto quasi
costante all’interno del quale raggiunge il valore massimo, ed infine un
tratto decrescente: il valore di coppia riportato nelle schede tecniche dei
motori, corrisponde al picco della curva ed è generalmente situato circa a
metà del campo di utilizzo di un motore. L’importanza di questa curva, come
vedremo, risiede nel fatto che essa determina il carattere di un motore.
Abbiamo detto all’inizio che la coppia è la “mamma” della potenza, perché?
Perché quest’ultima si ottiene, semplicemente, moltiplicando punto per
punto il valore della coppia misurato al banco per il suo corrispondente
regime di rotazione. Cimentandoci con la matematica, basta moltiplicare la
coppia espressa in Nm con la velocità di rotazione espressa in giri/minuto
e poi dividere il tutto per 9550, per ottenere la potenza del motore
(espressa in kW) a quel determinato regime. Dal punto di vista fisico,
quindi, la potenza è una misura della quantità di lavoro prodotta
nell’unità di tempo: per come è definita, è una grandezza strettamente
dipendente dalla presenza di uno spostamento (o di una rotazione, come nel
caso dei motori).
Per comprendere meglio questi concetti, torniamo al paragone ciclistico e
supponiamo di dover affrontare prima una salita e poi un tratto in pianura:
a parità di forza impressa sui pedali (che, come visto, genera coppia), in
salita ci muoveremo lentamente perché dobbiamo vincere, oltre agli attriti,
anche la forza di gravità che tende a trascinarci all’indietro, mentre in
pianura la nostra spinta non dovrà preoccuparsi della forza di gravità. E’
evidente che nella seconda situazione riusciremo a pedalare più
speditamente pur applicando la stessa forza, producendo, in definitiva, più
lavoro nello stesso lasso di tempo e quindi più potenza. Un altro esempio:
supponiamo che la nostra bicicletta sia legata con una robusta catena ad un
palo, per quanta forza noi possiamo imprimere sui pedali, generando
certamente una coppia motrice, resteremo fermi, non produrremo alcun lavoro
né erogheremo una potenza. E’ ancora una volta evidente come si possa
parlare di potenza solo se è presente uno spostamento.
La curva di potenza ha una caratteristica forma ad “uncino”: essa risulta
sempre crescente poiché, anche se da un certo punto in poi la coppia
cominciare a diminuire, il suo prodotto per il regime di rotazione del
motore continua a crescere, fino al regime di potenza massima (che non è lo
stesso della coppia massima, ma è spostato un po’ più avanti ed è quello
indicato nelle schede tecniche); oltre questo punto, il calo della coppia
non è più compensato dall’incremento del regime di rotazione, e la curva
presenta un breve tratto discendente in cui c’è una diminuzione della
potenza erogata.
Impariamo ora a leggere ed interpretare le curve di coppia e potenza,
aiutandoci con delle figure. Una coppia ben distribuita e costante lungo un
ampio arco di utilizzo, con un valore relativamente elevato già disponibile
sin dai regimi più bassi (detta anche “piatta”, vedi le Figg. A e C), a
prescindere dal suo valore massimo, indicherà un motore capace di fornire
una spinta omogenea e senza brusche variazioni in una ampia fascia di
funzionamento: sono questi i motori molto elastici, tipicamente Diesel e i
benzina sovralimentati, che garantiscono una buona dose di potenza già a
bassi regimi. Se, invece, il massimo della coppia si trova nella fascia
alta di regimi e la curva ha una forma “appuntita” (Fig. B), saremo di
fronte ad un motore capace di erogare sì una buona potenza, ma concentrata
nelle zone alte del contagiri e pertanto un po’ pigro in basso: è il caso,
ad esempio, dei motori a benzina aspirati e un po’ “tirati”. Quindi, il
solo valore di potenza massima non dice tutto sulle possibilità e sul
“carattere” di un motore: se confrontiamo le curve delle Figg. A e B,
possiamo notare che a fronte di una potenza massima praticamente uguale
(circa 100 kW), abbiamo dei valori di coppia massima molto diversi (300 e
185 Nm, rispettivamente), oltretutto erogati, nel primo caso, a partire da
un regime di rotazione nettamente inferiore. Succede così che propulsori
capaci di erogare potenza elevate siano surclassati in fase di ripresa da
altri, meno potenti in valore assoluto ma più dotati di coppia in basso; al
contrario, nelle prove di accelerazione, in cui il motore è fatto lavorare
a regimi molto alti, diventa dominante il valore di potenza massima. Ma non
trascuriamo, però, l’influenza esercitata da fattori esterni al motore,
primi fra tutti la massa del veicolo e la rapportatura del cambio, sulle
prestazioni e il piacere di guida ottenibili da un’automobile.
Sembra logico, a questo punto, poter contare nella guida di tutti i giorni
(traffico, marcia a bassa velocità…), su un motore vivace anche e
soprattutto ai bassi regimi, fatti salvi, ovviamente, i propri gusti in
termini di erogazione di potenza. Gli amanti dei motori aspirati “pepati”,
rinunciano ben volentieri alla coppia in basso per poter godere
dell’allungo e del tiro nella zona alta del contagiri! Viceversa, chi
adotta una guida paciosa e rilassata, si sentirà più a suo agio con un bel
motore Diesel di ultima generazione. 
Ora a voi la scelta, che tipi siete? Volete tutto e subito, oppure volete
qualcosa in più anche se vi tocca aspettare un po' per ottenerlo?
Pensiamoci, al momento dell’acquisto della nostra prossima auto, e teniamo
d’occhio le curve di coppia e potenza. 
-- 
idam faq: 
http://adcserver1.biodip.unimi.it/idam/faq/faq.html

 qualcosa in più anche se vi tocca aspettare un po' per ottenerlo?
Non male, anzi direi eccellente in confronto a quel che si legge di solito 
(immondizia) anche su riviste blasonate.
Manca qualcosa nella descrizione della curva di coppia dei moderni motori TD.
Il diagramma di coppia di un TD tipicamente ha un picco ripido con il
massimo a un regime molto basso (nel mio caso 1750) per poi decrescere
in maniera abbastanza veloce.
Il benzina aspirato ha invece un diagramma di coppia a U rovesciata, ma
molto schiacciata, tanto che la coppia è più o meno costante (e
piuttosto bassa) per un ampio range di giri. Ad esempio il max può
essere a 4000 giri ma mantenere l'85% tra 2500 e 5000.
Il risultato è che il diagramma di potenza è tutto diverso.
Nel benzina, dato che la coppia è /circa/ costante, il diagramma di
potenza è /circa/ una retta: v'è proporzionalità tra potenza e regime.
Ergo, se occorre muoversi velocemente, ad esempio per un sorpasso, è
indispensabile scalare una o due marce, in modo da avere un istantaneo
incremento della potenza erogata.
Nel TD la coppia è molto alta a basso numero di giri, quindi a quel
regime la potenza è già consistente. All'aumentare dei giri (nel mio
caso da 1750 a 4500) la coppia continua a decrescere, il regime sale, il
risultato è che
la curva di potenza è molto meno ripida, rispetto al benzina aspirato.
Quando occorre sorpassare basta quindi accelerare, senza scalare.
Provo a spiegare meglio con un esempio numerico.
Motore a benzina, 100 kW a 6000 giri.
Tipicamente a 3000 giri erogherà 55 kW
Motore turbodiesel, 100 kW a 4000 giri.
Tipicamente a 2000 giri erogherà 80 kW
Parlando poi di rapporti del cambio:
Basandosi solo sull'erogazione, per un buon turbodiesel basterebbero anche
4 marce, o addirittura 3.
Piccolo problema: occorre anche partire, e la partenza viene in genere
fatta in regime "aspirato", dove il motore non va una mazza.
Viene quindi aggiunta una prima molto corta, senza alcun senso per la
sfruttabilità del motore, ma utile per non spegnere il motore in partenza,
specie in salita.
Volendo poi si può anche aggiungere una sesta extralunga, per contenere
consumi e rumorosità, tanto con l'elasticità del motore si riesce comunque
a riprendere decentemente.
In ogni caso, confrontando la rapportatura interna di due cambi a 5 marce,
uno di un benzina, uno di un diesel, si noterà una maggiore spaziatura nei
rapporti del diesel.
A parità di quinta, il diesel avrà la prima più corta e le altre spaziate
di conseguenza.
Tanto per fare un paragone, la ZX e la Picasso hanno una quinta analoga:
entrambe fanno circa 195 all'ora al regime di potenza massima.
Però la seconda della Picasso arriva a 75, quella della ZX quasi a 100.
Nonostante la ZX abbia il 50% meno dei cavalli.
-- 
8tto (35,MI)

 Nonostante la ZX abbia il 50% meno dei cavalli.
Ma pesa meno ed è molto più aerodinamica (quantomeno ha una sezione
frontale ridotta, proprio perchè la Picasso come aerodinamica non deve
essere proprio male) e ha gomme più strette! ;))
Ciao
-- 
---
CRC
(20, 55 (or 35), BA)
AX 11 TZX & Mito EV 125 full power!!
(rimontata e funzionante, ma col carburatore che sgocciola!!)

 essere proprio male) e ha gomme più strette! ;))
Sull'aerodinamica sono d'accordo (la ZX, col motore della Picasso, penso 
sfiorerebbe i 200), le gomme invece sono larghe uguali (185).
-- 
8tto (35,133,MI)
Per tre punti non allineati passa una sola retta, purché 
sufficientemente spessa.

sfiorerebbe i 200), le gomme invece sono larghe uguali (185).
imvho invece passerebbe i 200 in scioltezza: vedi che la mia, con
100CV dichiarati, arriva alla soglia della fatidica cifra (198 km/h)
con aerodinamica probabilmente leggermente peggiore e gomme di un pelo
piu' larghe (195, per ora)
ciao!
-- 
Oscar M. AKA UoScAr - 31, Imola.
Piotòst che gnìnt l'è mej piotòst..

 entrambe fanno circa 195 all'ora al regime di potenza massima.
Per la verità sui 195 della Picasso avrei parecchi dubbi.
Anzitutto la casa la da per molto meno e, d'altronde, per la Xsara
"tradizionale" la casa indicava 193km/h per la berlina e 194km/h per la SW
di pari potenza.
Considerato che queste sono molto più filanti della Picasso....
-- 
*Mauro* (37, 109 (or 75), BA)
Xsara HDI/110 SW '04 & Fiesta Zetec 1.2 MY2K

 Per la verità sui 195 della Picasso avrei parecchi dubbi.
Infatti fa i 183.
Ciò non toglie che al regime di potenza massima la velocità è di 195 
km/h, cioè la quinta è sul lunghetto.
Ancora più lunga è quella della ZX.


 qualcosa in più anche se vi tocca aspettare un po' per ottenerlo?
Mi piace la guida paciosa dell'aspirato. Sfrutto il motore dai 1000 giri
(1500 col 4 e 5 rapporto) in su.
Che tipo sono?
acme

 motore Diesel di ultima generazione. 
Peccato che i dati numerici dicano altre cose, ma fa niente!
-- 
Massimo Bacilieri AKA Crononauta 
ICQ:4005815

 Peccato che i dati numerici dicano altre cose, ma fa niente!
E invece i miei dati numerici confermano, che ti devo dire?
-- 
8tto (35,MI)

 E invece i miei dati numerici confermano, che ti devo dire?
Quelle curve di coppia che ti ho mostrato sono numeri (ok erano fatte 
male, ma posso rifare i grafici su un foglio elettronico e farti vedere 
che per ogni arco di velocità su un benzina hai sempre una marcia che la 
copre tutta con pari coppia alla ruota del diesel, e molto più regolare 
nella velocità in cui il diesel andrebbe sotto coppia).


 Non discuto che la brutalità di un TDi moderno
Però Crono, se consideriamo che:
motore turbodiesel moderno =! brutale
ma soprattutto che:
motore turbodiesel moderno =! TDI VAG iniettore pompa 8valvole della prima
generazione
tutte le tue considerazioni tendono un po' a decadere.
:-p
--
Marco (29,116&54,BZ)
official GVI-buster

giri e quindi spinge già a 1400-1500).
la "spinta" e' una questione soggettiva, tant'e' che a me pare che la
lancer spinga poco, comunque il mio 6l riprende con un minimo di
parsimonia da 800 giri in su: non so cosa si possa chiedere meglio di
cosi'. e' chiaro che a 1000 giri se spalanchi il gas non ti attacchi
al seggiolino, ma non capita mica spesso che metta in quinta o in
quarta per fare un sorpasso alle mie abituali --basse-- velocita'
extraurbane.
se e' vero che ci sono un gran numero di diesel snaturati per
questioni di marketing e' altrettanto vero che un td costruito come va
costruito un td a un motore a benzina ne da' un'infinita' di distacco.
che i td ancora td siano pochi e' un altro discorso sul quale sono
perfettamente d'accordo.
saluti.
-- 
Gianni Rondinini (31, tanti, RA)
Nikon user - Bmw driver
http://bugbarbeq.deviantart.com

 cosi'. 
Be', ma è così perché è *sovradimensionato* rispetto all'auto.
Intendo: se a 1000 giri eroga 1/3 della sua coppia max, sulla tua auto ci 
si muove dignitosamente, su una con un rapporto peso/potenza doppio no.
-- 
8tto (35,MI)



il che mi sta bene, ma, divagando, alla luce del consumo e del
comportamento generale e' la prova che non ci sono motivi pratici per
preferire cubature piccole a quelle grandi.
per la verita' la frazionatura in 6 cilindri anziche' 4 fa una porca
differenza, comunque le grosse cilindrate hanno una camionata di
vantaggi sulle piccole --se la macchina deve pedalare.


 differenza,
Infatti, 6 è il frazionamento minimo per ottenere un po' di fluidità anche 
dal ciclo diesel, che notoriamente dà luogo a motori un po' ruvidi.
500 è la cilindrata unitaria minima per avere un ottimo rendimento... e 
oplà ecco che il meglio lo ottieni con il 3000 diesel.
-- 
8tto (35,MI)