Aumentare Il Rendimento Del Motore Significa Migliorare Le Prestazioni Del Veicolo?

Spesso molti automobilisti ci chiedono se esiste una connessione tra l’aumento del rendimento del motore e il miglioramento delle prestazioni dell’autovettura.

Elevato Rendimento Del Motore = Prestazioni Più Elevate?

Siamo portati a pensare che un motore a elevato rendimento sia in grado di fornire prestazioni più elevate una volta installato su di un veicolo. Per quanto i concetti di rendimento del motore e prestazioni della vettura possano sembrare legati indissolubilmente.

In realtà è bene chiarire la differenza tra questi.

Il rendimento, dal punto di vista termico, indica in che maniera viene sfruttata l’energia che il carburante può fornire. Mentre le prestazioni del veicolo sono legate alla coppia e alla potenza che il motore trasferisce alle ruote.

Il rendimento è dato dal rapporto tra il lavoro prodotto dal motore (la spinta del pistone in fase di espansione) rispetto al quantitativo di energia che sfrutta (il combustibile che brucia).

Per migliorarlo, perciò, è necessario diminuire il carburante iniettato. Per incrementare le prestazioni, si deve invece aumentare il consumo di combustibile…

Come fa un motore ad avere un rendimento migliore di uno di pari cilindrata?

Il motore deve avere un rapporto di espansione maggiore del rapporto di compressione.

Quali soluzioni sono state messe a punto per raggiungere tale obiettivo?

La prima soluzione è stata studiata da Atkinson nel 1882.

Modificando il manovellismo di collegamento tra l’albero ed il pistone, questo motore riesce ad avere una corsa di espansione più lunga di quella di compressione.

Questo propulsore, definito appunto “a ciclo Atkinson”, esegue le 4 fasi di un qualsiasi motore termico

Aspirazione, Compressione, Scoppio-Espansione, Scarico

in un solo giro di albero motore. Il rendimento risulta essere maggiore di un motore a ciclo Otto, perché la fase utile (espansione) è la stessa di un motore di pari cilindrata. Mentre la compressione è più breve (meno aria a meno benzina). La sua struttura complessa, con conseguenti difficoltà di produzione, ne ha limitato la diffusione su larga scala.

Rendimento del Motore e Rendimento Termico

Senza cambiare il manovellismo, è possibile aumentare rendimento del motore ottenendo un innalzamento del rendimento termico del motore?

Ralph Miller elaborò una strategia con la quale ottenne un rapporto di compressione più basso del rapporto di espansione. Il rendimento è più alto, i componenti meccanici sono gli stessi e la realizzazione del motore resta invariata rispetto ai classici motori benzina.

Come lavora un motore a ciclo Miller?

Il rapporto di compressione viene abbassato grazie ad una particolare gestione della valvola di aspirazione, che può presentare due varianti:

1. si anticipa la chiusura di questa rispetto al PMI, dimodoché entri meno aria di quanta il cilindro può contenerne.
2. Oppure si posticipa la chiusura della valvola oltre il punto morto inferiore, consentendo all’aria aspirata di refluire lungo i condotti di aspirazione. L’effetto è quello di riempire solo parzialmente il cilindro e di ritardare l’inizio della compressione.

Figura 1: Motore a ciclo Otto

Figura 2: Motore a ciclo Miller – Ritardo chiusura valvola aspirazione

Il vantaggio di questa tipologia di motori è l’abbassamento dei consumi di combustibile, ma il rovescio della medaglia è una inevitabile riduzione della potenza fornita dal propulsore.
Per incrementarla, soprattutto in fase di accelerazione, può essere utilizzata la sovralimentazione tramite compressore volumetrico oppure si può sfruttare la potenza generata da un motore elettrico.

Ci sono veicoli che sfruttano il ciclo Miller?

Attualmente sul mercato riscontriamo un veicolo con motore a ciclo Miller supportato da compressore volumetrico: la Nissan Micra 1.2 4° serie.

Vi sono, invece, diversi veicoli ibridi che adottano motori termici alimentati secondo il ciclo Miller, come quelli prodotti da Toyota

Prius, Yaris, Auris Hybrid

ed anche Lexus CT200h

Lexus IS, Honda Jazz e Ford Escape.

Si tratta di motori classici dove la chiusura della valvola di aspirazione viene comandata in ritardo; la potenza alle ruote, quando necessaria, viene erogata dal motore elettrico.

È fondamentale ricordare che, trattandosi di veicoli con pacchi batterie ad alto voltaggio (oltre i 100 Volt), durante le operazioni di manutenzione e riparazione, è opportuno seguire le procedure dichiarate da casa madre per evitare rischi di natura elettrica.

Alcune operazioni potrebbero essere svolte solo da personale con competenze in materia di sicurezza elettrica (abilitazione PES/PAV), utilizzando adeguata attrezzatura e Dispositivi di Protezione Individuale (DPI).

È possibile approfondire ulteriormente l’argomento grazie al nostro articolo Manutenzione Su Veicoli Ibridi ed Elettrici: Proviamo a Fare Chiarezza

Figura 3: Attrezzatura per lavori sotto tensione

Figura 4: Dispositivi di Protezione Individuale per lavori elettrici

Molte operazioni, anche di comune manutenzione, potrebbero essere svolte soltanto dopo che l’operatore PES/PAV ha messo in sicurezza l’impianto ad alto voltaggio.

Hai una domanda su come aumentare il rendimento del motore’

lascia un commento e l’autore dell’approfondimento ti risponderà al più presto.