Il mio topic parte con questa domanda:
"Se voi doveste progettare un motore da zero, un nuovo progetto, destinato ad equipaggiare moto e scooter, come lo realizzareste?"
"Quali aree del motore andreste a riprogettare, ottimizzando usura, lubrificazione, attriti e dissipazioni di calore?"
Tenuto conto che la mia filosofia di pensiero è (come ho già espresso in un altro topic) "Arriva ad una soluzione nel modo più semplice possibile" e "Fa delle tue debolezze i tuoi punti di forza".
Vorrei esordire concentrandomi sulla progettazione di un motore 4 tempi destinato ad equipaggiare una motocicletta sportiva. Ipotizziamo un motore 4 cilindri, 400cc. Le sue prerogative sono: peso contenuto, affidabilità, alte prestazioni, consumi ottimizzati (attenzione, non ho detto "contenuti"). Dovendo partire dalla base di un motore esistente e già in commercio, quali sono gli elementi che andreste a "toccare" per affinarlo ulteriormente? Ci sono nuovi metodi di lavorazione e di produzione, in grado di ottenere migliori risultati in termini di peso, "prestazioni" (intese come prestazioni meccaniche di una componente), costi (che poi è la cosa principale), e caratteristiche strutturali?
Ovviamente in questo topic ognuno può esprimere le sue idee e discuterne insieme, giuste o sbagliate che siano, sono sempre uno spunto su cui riflettere e imparare insieme.
Prendiamo in esame, per esempio, il recente motore 4 tempi che equipaggi i nuovi Honda SH. Ora prenderò alcuni dei punti chiave che caratterizzano il nuovo motore Honda. Ecco un esempio di come ottimizzare ciò che già sembra perfetto, partendo da una base già esistente, ma evoluta.
· Un cilindro disassato riduce l’attrito causato dal contatto tra il pistone e la
parete del cilindro durante la fase di espansione.
· Il peso del pistone è stato ridotto utilizzando la metodologia CAE (Computer
Aided Engineering).
· La canna del cilindro con superficie esterna ad aculei migliora il raffreddamento e minimizza il consumo di olio.
· Per ridurre l’attrito sul bilanciere dell’albero a camme viene utilizzato un cuscinetto ad aghi di tipo a guscio. Piccoli e leggeri rullini funzionano in sinergia con un profilo camma e un carico della molla valvola ottimizzati.
· L’accurata progettazione del carter trasmissione ha ridotto le perdite dovute all’agitazione del lubrificante, consentendo di diminuire drasticamente la quantità di olio rispetto agli attuali modelli Honda da 125/150 cc.
· La resistenza meccanica alla rotazione dei componenti all’interno del sistema di trasmissione è stata ridotta grazie all’utilizzo di cuscinetti dimensionati esattamente per sostenere i carichi specifici a cui sono sottoposti singolarmente.
· L’alternatore elettronico ACG non genera soltanto elettricità ma funziona anche da avviamento, ponendo fine ai convenzionali e rumorosi motorini di avviamento con ingranaggi. Questa soluzione e le dimensioni compatte dell’insieme hanno determinato una riduzione netta del 20% dei componenti impiegati, portando quindi a un apprezzabile risparmio sul peso.
Ora, tutte queste "ottimizzazioni", possono essere insignificanti, ma messe insieme fanno la differenza. Tenete conto che nella progettazione di un motore, o di un motoveicolo nel suo insieme, bisogna tenere conto di ogni più piccolo e insignificante dettaglio. Dallo spessore delle travi del telaio, a quello delle plastiche, oppure alla riprogettazione della piastra di sterzo per renderla più leggera, più economica (a livello di costo di produzione), ma allo stesso tempo senza rinunciare alle caratteristiche meccaniche che un elemento del genere deve avere. Riprogettare ogni più piccolo particolare in modo da guadagnare peso senza perdere "qualità" con i nuovi e più avanzati metodi di produzione è possibile?
Questo modo di riflettere si "riflette" anche sulla progettazione del motore.
Cosa si può fare per ridurre gli attriti fra pistone e cilindro per esempio? Si può "riprogettare" il classico manovellismo alternativo dei motori a pistoni, utilizzando componenti convenzionali e di sicura conoscenza? La butto lì, se per esempio adottando un manovellismo del tipo "Ipocicloidale", che virtualmente sembra "annullare" il movimento della biella che fa "strisciare" il pistone sul cilindro in maniera "disomogenea", potrei ridurre gli attriti, con tutti i benefici che ne conseguono? E questo, cosa comporterebbe? Un aumento del peso del motore? Un aumento delle masse in moto alterno? Un aumento dei costi? Un aumento di costo giustifica tale miglioramento?
Altro esempio: volendo ad esempio (sparo una stronzata), ottimizzare il riempimento del cilindro, io, pincopallino, per esempio, potrei progettare un sistema di distribuzione a valvole di tipo convenzionale, ma che funzioni in modo diverso. Per esempio, anziché far aprire le valvole nel cilindro, perché non farle "aprire" nel condotto di aspirazione? Mi spiego meglio. Anziché far scendere le valvole nel cilindro, potrei farle salire nel condotto di aspirazione fino ad alloggiarle, nel punto di massima corsa in apertura, in un alloggiamento apposito ricavato a monte del condotto valvola, in modo tale da non ostacolare il flusso di gas freschi che entrano in camera di combustione. Ma questo cosa comporta? A livello aerodinamico cosa comporta? Turbolenze? A livello meccanico?
Ecco, questo è uno dei tanti pensieri ed ipotesi che credo ci siano in sede di progettazione di un motore.
Concludo con altri due esempi. Prendiamo il motore della nuova MV Agusta F3. Il nuovo 3 cilindri. Grazie alle nuove tecniche di produzione, è stato possibile, ad esempio, costruire il basamento in "Closed-Deck", ottenendo a parità di spessore, medesima rigidità rispetto ad una componente convenzionale di maggiore spessore. Tutto questo significa che è possibile risparmiare peso e materiale per riprogettare la medesima parte, che assolve la medesima funzione di una convenzionale. Giusto?
Infine, vi lascio con l'esempio di un sistema desmodromico oggetto di studio da parte di un società di ingegneria austriaca:
http://www.inventus....x.php?id=94&L=1
Ovviamente visitate le varie pagine, non vi fermate alla prima altrimenti non è possibile valutare tutto i pro e i contro di tale soluzione. Magari discutendone insieme.
Questo è tutto. A voi la parola
PS: Altri esempi sono il motore Mazda Sky-G, o il sistema VTEC Honda che equipaggia sia auto che moto.
http://www.autoblog....el-motore-sky-g
http://www.mazda.com...skyactiv-g.html
Messaggio modificato da PrizeGold il 26 October 2012 - 14:02