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Titolo: [Tecnico e Lungo] Cilindrata, Frazionamento e altre stupidaggini (era: trionfo in casa....)

In risposta ad una domanda fattami in un 3d + sopra, riporto un
articolo apparso su Superwheels n° 54 del marzo 2001.
Non ho chiesto il permesso di pubblicarlo alla rivista che spero non
ne abbia troppo a male ( nel qual caso mi asterrò da ogni altra
iniziativa simile)
Spero che l'articolo sia di vostro gradimento..
...
LA CILINDRATA è costituita dal volume generato dallo spostamento di
ciascun pistone dal PMS al PMI, moltiplicato per il numero dei
cilindri del motore.
Ad essa sono legate la potenza ( costituita dal prodotto tra PME,
cilindrata e regime di rotazione, diviso per una costante) e la
coppia.
Molto interessante è la CILINDRATA UNITARIA ovverosia quella di un
solo cinlindro del motore.
A cilindri di grandi dimensioni, a parità di rapporto corsa/alesaggio
(C/D) corrispondono masse maggiori degli organi mobili e superiori
carichi termici dei pistoni.
Il percorso che il fronte di fiamma deve compiere è più lungo e il
massimo rapporto di compressione che si può usare è più basso; cosa
svantaggiosa dal punto di vista del rendimento termico.
D'altro canto cilindri grandi hanno un minor rapporto
superficie/volume (S/V) e questo è vantaggioso per il rendimento in
questione.
Le superfici infatti aumentano con il quadrato delle dimensioni
lineari, mentre i volumi con il cubo.
Pure la massa d'aria necessaria per la combustione, quindi, aumenta
col cubo delle dimensioni lineari mentre le sezioni di passaggio
aumentano solo col quadrato.
Nei cilindri piccoli l'alto rapporto S/V determina maggiori perdite di
calore.
La cosa è negativa per il rendimento ma positiva ai fini del
raffreddamento e consente di adottare rapporti di compressione più
alti.
E' importante sottolineare che a parità di ogni altro fattore ( numero
dei cilindri, rapporto C/D, pressione media effettiva, velocità media
del pistone) la potenza non cresce direttamente con la cilindrata
unitaria.
In altre parole, un cilindro di 600 cmcubici non da potenza doppia
rispetto ad uno di 300 cmcubici.
Queste considerazioni ci portano a parlare subito del FRAZIONAMENTO
del motore, ovverosia del numero dei cilindri..
E' evidente che, ferma restando la cilindrata totale, il motore più
frazionato avrà una inferiore cilindrata unitaria.
A parità di regime di rotazione e di rapporto corsa/alesaggio, la
velocità media del pistone sarà minore ( e quindi saranno inferiori
sia le perdite per attrito sia gli stress meccanici)
D'altro canto, saranno più alte le perdite meccaniche dovuta ai
cuscinetti e aumenterà il rapporto superficie/volume.
A titolo di esempio, in un motore di 400 cmc avente C/D=1 e rapporto
di compressione = 11, mantenendo inalterato l'angolo tra le valvole,
se i cilindri sono 6 il rapporto S/V è 2.22 mentre se sono dodici è
2.85 
Un motore più frazionato ( sempre a pari cilindrata totale e C/D) ha
una maggiore superficie totale dei pistoni e questo è un importante
punto di forza ai fini delle prestazioni.
Con velocità media del pistone e PME invariate, la potenza cresce
infatti all'aumentare della superficie dei pistoni.
A pari velocità media del pistone ( mantenendo quindi inalterato il
livello delle sollecitazioni meccaniche) un motore + frazionato gira,
ovviamente, ad un regime + elevato.
Mantenendo inalterati gli altri parametri ( velocità del pistone,
cilindrata totale, PME , C/D) aumentando il frazionemento da 1 a 8
cilindri la potenza teoriacamente disponibile raddoppia ( dato che
essa aumenta con la radice cubica del numero dei cilindri, o meglio,
della variazione di quest'ultimo).
Ecco spiegato perchè, quando si cercano le massime prestazioni, a
parità di cilindrata, conviene adottare un elevato numero di cilindri.
Naturalmente ci sono dei limiti, dovuti all' ingombro, al peso (
aumentano all' aumentare dei cilindri) alla complessità meccanica e a
considerazioni tecniche ( alberi molto lunghi sono spesso problematici
sotto l'aspetto torsionale).
Nel campionato Superbike proprio in considerazione delle maggiori
potenze specifiche  raggiungibili dai motori + frazionati sono stati
stabiliti limiti di cilindrata differenti in funzione del numero dei
cilindri del motore.
Se, tanto per fare un esempio, un monocilindrico "quadro" (86 x 86 mm)
con una Pme di 9 bar e una velocità media del pistone di 17.2 metri al
secondo eroga 30 cv a 6.000 giri, un quattro cilindri di uguale
cilindrata, sempre quadro ( 54x54 mm) a parità di Pme e velocità del
pistone produrrà 47 cv a 9500 giri.
L' incremento è del 159% e 1.59 è la radice cubica di 4.
Consideriamo invece un 4 cilindri di 2000 cmc, quadro con Pme di 9 bar
e vmp ( velocità media del pistone) di 16 m/s la sua potenza è di 112
cv a 5600 giri; ceteris paribus , con un numero di cilindri pari a 8
la potenza passa a 142 cv a poco + di 7000 giri.
L'aumento è del 126%, il numero dei cilindri è stato raddoppiato e
1.26 è appunto la radice cubica di 2.
Va a questo punto segnalato che, a parità di vmp ( non del regime di
rotazione!) il motore più frazionato ha un rendimento meccanico più
basso, derivante sia dal maggior numero di cuscinetti che dalla
maggiore estensione delle superfici di strisciamento.
Vi possono essere inoltre attriti "aggiuntivi" derivati da eventuali
lievi distorsioni strutturali indotte da sollecitazioni termiche o
meccaniche.
Queste, che possono determinare lievi errori di allineamento di
perpendicolarità e di geometria, possono verificarsi con maggiore
facilità in strutture di dimensioni notevoli e di geometria complessa.
All' aumentare del numero dei cilindri, con uguale vmp, crescono anche
le perdite per pompaggio.
I motori + frazionati hanno quindi un rendimento complessivo + basso.
Anche se, come detto, erogano una potenza superiore, a parità di
cilindrata, questo si paga con consumi proporzionalmente + alti...
( continua, ma il pezzo sul frazionamento l'ho messo... scusate tanto
ma non avendo scanner ho dovuto ricopiare il tutto a mano e oggi non
ho voglia di continuare, ma se volete, + avanti, ribatto anche il
resto che parlava del rapporto Corsa/Alesaggio e questa volta chiederò
il permesso ai legittimi proprietari del cr...)
Ciao a tutti
L'unda de ieer porta l'unda de incöö    
L'öcc de un vecc l'era l'öcc de un fiöö 
(Davide Van De Sfroos)
(Lc, Vi, 22, 95, 110, 193)

Molto interessante, ma nn voglio chiederti di ribatterlo tutto. Magari se
riuscissi a scannerizzarlo e inviarmelo... :)
ByE
M/PsK


Se riesco a scannerizzarlo lo manderò volentieri a chi ne facesse
richiesta ( se autorizzato) anche perchè c'erano tanti grafici carini
annessi


I motori + frazionati hanno quindi un rendimento complessivo + basso.
questo e' quello che sapevo io. Inoltre non ricordo dove ho letto che
il volume ideale per cilindro sarebbe sul mezzo litro, per essere il
piu' efficiente possibile termodinamicamente. Quindi ne deriverebbe
che per un 2000 la configurazione ottimale dovrebbe essere 4 cilindri.
Se trovo dove l'ho letto lo posto al volo...
Grazie e ciao :))
Fulvio C.(27; 115@14*; PV)
AR 156 1.9 jtd

interessa anche a me grazie..
"Fulvio C." <ful...@NOSPAMinwind.it> ha scritto nel messaggio
news:ncf9juck4e1hdg1vs...@4ax.com...


> Spero che l'articolo sia di vostro gradimento..
Interessantissimo :-)
--
Ayrtonoc (23,110,Mi)  ANNO II  ayrt...@NOSPAMsupereva.it
Peugeot fans & happy driver - 
www.idanet.net
- Intraversatio non petita, cinghialatio manifesta -


Mi associo alla richiesta... l'email è 
franzsc...@iol.it
Grazie!!!
Francesco

 annessi
Manda manda!!! :))))
crx_limited_edition[at]
libero.it
--
Cierreics (by VanMar) "compagno di merende di EKC e DMC" (Cobra Dixit)
Honda CRX - La Spezia Connection - (CA, 21, 65 nel cofano, 65 nel baule)
R2K enthusiast & exhausted *- Buscemi Fans Club next member!!! -*

 annessi
Eccomi, la mail è nell' header :-)


 annessi
mi aggiungi all'elenco dei destinatari, plz?  Grazie anticipate :))

 annessi
Includimi nella lista di distribuzione, grazie!!!
Ciao
Piero
--
Piero Vanzetti (38,115,91,TO)
LANCIA Fulvia Sport 1600
LANCIA Fulvia Coupé 3
http://www.alma.it/vanzettip/fulvia
-- 
questo articolo e` stato inviato via web dal servizio gratuito 
http://www.newsland.it/news
 segnala gli abusi ad 
ab...@newsland.it

ovviamente, ad un regime + elevato.
Io sapevo una regoletta: la potenza dipende dalla superficie dei
pistoni, mentre la coppia dipende dalla cilindrata (questo nelle
ipotetiche condizioni di similitudine, ossia parità di velocità media
del pistone e solita pme).
E' per questo che i motori a corsa lunga, oppure quelli meno
frazionati hanno la coppia + in basso, solo perchè a quel determinato
valore di vel. media del pistone corrisponde un n°di giri minore.
Quindi (deduco io) si potrebbero confrontare motori della stessa
cilindrata in base alla coppia massima, indipendentemente dal
frazionamento o dal rapporto c/d, però non l'ho mai sentito dire...
Fa mica acqua da qualche parte il mio ragionamento?
O forse perchè è più facile abbindolare la gente con tanti cavalli
(kW) o coi valori di  coppia piuttosto che con la pme?
Saluti...

(kW) o coi valori di  coppia piuttosto che con la pme?
Eheh...anzi, con l' avvento dei naftoni sembra che il dato della
coppia sia moooooolto piu' importante, quando parli di motori diesel
ormai vien sempre fuori prima la coppia della potenza...mah...
ciao
ale

>Includimi nella lista di distribuzione, grazie!!!
mi attacco qui per dire che prima di tutto domani mando una lettera a
Superwheels per chiedere il permesso e poi vado a scannerizzare il
tutto.. fa piacere che sia stato così apprezzato l'articolo...
faccio un po' di pubblicità :  se vi interessano le moto, oltre che le
macchine, fiondatevi su Superwheels che oltre ad essere un ottimo
giornale di suo, ha una sezione tecnica veramente superlativa...
Ciao
