Motori endotermici a combustione interna di Sara Bergandi, Stefano Cantoni, Leonida Fossati, Alfredo Greco

Diagramma di coppia

Nel caso dei motori a combustione interna la coppia è calcolata facendo il prodotto della forza agente sul pistone per il braccio della manovella. Quindi vale la:

COPPIA = FORZA x BRACCIO

La forza F e il braccio b variano a seconda del punto di funzionamento del motore, e quindi in generale si può rappresentare la coppia in funzione del numero di giri del motore nel modo seguente ( Torque corrisponde alla coppia, rpm corrisponde ai giri al minuto):

Dal grafico si nota che la coppia è praticamente nulla al di sotto di un certo numero di giri. Questo è causato dalle grandi dispersioni termiche che rendono l'energia erogata per ogni giro dal motore insufficiente a superare gli attriti interni e l'inerzia degli organi in movimento. Dopo un certo numero di giri la coppia aumenta poiché aumenta anche il rendimento complessivo del motore.

Il massimo della coppia corrisponde al punto in cui il prodotto del rendimento termico e del rendimento volumetrico è massimo. Tale prodotto è il rendimento complessivo del motore citato in precedenza. Analizzando il grafico della figura si arriva a due conclusioni: - stabilita la cilindrata del motore non è possibile incrementare in maniera indefinita il valore della coppia massima. - non si può mantenere il valore della coppia elevato per ampi regimi di funzionamento. Significato energetico del concetto di coppia Il concetto di coppia è meno astratto se lo si collega a quello di energia. Infatti, se si calcola l'energia media che il motore sviluppa a ogni giro d'albero alla cui puleggia è attaccato un peso, si ottiene

LAVORO = FORZA x SPOSTAMENTO

dove:

- LAVORO indica il lavoro svolto dalla forza F;

-FORZA la forza (in questo caso il peso attaccato alla puleggia);

- SPOSTAMENTO lo spostamento del peso

Lo spostamento del peso per ogni giro di albero motore sarà pari alla circonferenza della puleggia di raggio R, e quindi l'energia è proporzionale al prodotto tra forza e raggio, ne consegue che l'energia è direttamente proporzionale alla coppia poichè il braccio in questo caso corrisponde al raggio R. La coppia corrisponde quindi all'energia erogata dal motore per ogni giro dell'albero.

Questa definizione consente di capire più facilmente quali sono i principali fattori che influenzano la coppia erogata dal motore, cioè la cilindrata e il rendimento volumetrico; quest'ultimo, a sua volta, dipende notevolmente dagli angoli di apertura e di chiusura delle valvole.

La coppia può essere misurata con opportune strumentazioni, detti trasduttori di coppia (EN). La coppia corrisponde quindi all'energia erogata dal motore per ogni giro dell'albero. Questa definizione consente di capire più facilmente quali sono i principali fattori che influenzano la coppia erogata dal motore, cioè la cilindrata e il rendimento volumetrico; quest'ultimo, a sua volta, dipende notevolmente dagli angoli di apertura e di chiusura delle valvole. L'incremento delle prestazioni può essere effetuato con una gestione dell'apertura delle valvole detta Intelligent Variable Valve Timing System. Nei motori da competizione da competizione sono utilizzati vari metodi per incrementare la coppia sviluppabile, come ad esempio per i motori ad aspirazione variabile (IT).

Francese

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Inglese

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Vari diagrammi prestazionali a confronto
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