Il rendimento del motore | Officina

Il motore e il suo rendimento

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Le cause delle perdite meccaniche sono due. La prima è l’attrito tra le parti in movimento relativo, la seconda è il pompaggio, ovvero il lavoro compiuto dai pistoni per aspirare l’aria nei cilindri e poi per espellere i gas combusti. Tale lavoro negativo dipende in misura fondamentale dalla facilità con la quale si svolge il flusso. Sono ovviamente vantaggiosi condotti per quanto possibile rettilinei, privi di scalini e ondulazioni, senza brusche variazioni di sezione e con pareti dotate di un’elevata finitura superficiale. E sono fondamentali ampie sezioni di passaggio a disposizione dei gas, ovvero valvole e condotti di grande diametro. Dunque nei motori delle moto molto sportive e di quelle da competizione le perdite di pompaggio dovrebbero essere decisamente ridotte, rispetto ai modelli più “tranquilli”. E invece così non è poiché le velocità di rotazione sono molto elevate e le perdite in oggetto crescono all’aumentare del regime. Se questi motori girassero meno, fermo restando tutto il resto, esse sarebbero molto basse. Poiché le perdite per pompaggio diminuiscono al crescere delle sezioni di passaggio a disposizione dei gas (e viceversa aumentano man mano che queste ultime si riducono), è chiaro che esse vengono fortemente influenzate dalla posizione della valvola del gas, con cui si regola l’erogazione di potenza del motore.

A gas parzializzato diminuisce il lavoro positivo, perché quella presente all’interno del cilindro all’inizio della compressione è una carica con una densità ridotta; a ogni ciclo è minore la quantità di carburante che viene bruciata ed è minore la quantità di energia sviluppata dalla combustione. Al tempo stesso aumenta fortemente il lavoro di pompaggio, che raggiunge il valore più elevato quando la valvola del gas è pressoché chiusa, e il valore minimo quando è completamente aperta. L’effetto frenante del motore in rilascio è dovuto in larghissima misura proprio al pompaggio. E infatti per ridurlo, in alcune moto in staccata si lasciano aperte due o più valvole del gas (mentre al tempo stesso si interrompe la mandata carburante ai relativi cilindri). Le perdite per pompaggio vengono influenzate anche dalla fasatura di distribuzione.

Nella fase di ammissione, mentre scende verso il punto morto inferiore (PMI) il pistone deve poter aspirare l’aria più liberamente possibile, ovvero incontrando la minore resistenza. La valvola deve essere quindi ben sollevata già all’inizio della fase. Un eccessivo ritardo di apertura della valvola ha effetti negativi in quanto il “richiamo” dell’aria è più difficoltoso. Per quanto riguarda la valvola di scarico, è chiaro che se l’anticipo di apertura rispetto al PMI è troppo ridotto, il pistone deve compiere un lavoro maggiore durante la corsa verso il punto morto superiore (PMS). La quantità di gas combusti da espellere dal cilindro è infatti maggiore. D’altro canto, un anticipo molto elevato riduce il lavoro di pompaggio, ma fa anche diminuire, in una certa misura, l’energia meccanica fornita dai gas al pistone durante la fase di espansione (che risulta più breve). Per quanto riguarda la scelta dell’anticipo di apertura occorre quindi trovare la soluzione complessivamente più conveniente.

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