Visto che se ne parla spesso, dopo l'uscita della M3 E92, trovo interessante provare a spiegare cosa significa imbiellaggio a croce o piatto su un motore 8 cilindri. La differenza più evidente dall'esterno è nel sound, molto più sportivo per quello piatto. La cosa più caratteristica dei motori V8 adottati in F1 (e anche in alcune vetture stradali come Ferrari) è l'utilizzo dell'albero motore piatto. Infatti, per i motori V8 a 90° esistono 2 tipi di soluzioni per l'albero a gomito. O l'albero a gomito tradizionale con manovelle messe a croce, o l'abero piatto con le manovelle a 180°. Mentre il primo tipo di manovellismo permette di avere un bilanciamento migliore, l'altro permette di avere una maggior semplicità ed una migliore ottimizzazione degli scarichi. Per capire i vantaggi, cominciamo a pensare come si muove il pistone all'interno del cilindro. Ammettiamo che un pistone sia al Punto Morto Superiore. Da qui il pistone inizierà a scendere. Ma la velocità non è costante. In pratica da 0° a 90° di rotazione dell'albero motore, il pistone ha una certa velocità media. Tra i 90° e 180°, il pistone avrà una velocità media inferiore. Ne segue che la variazione di velocità del pistone nel PMS sarà maggiore rispetto a quella che succede al Punto Morto Inferiore (PMI). Ciò implica che le forze indotte dalle masse in modo alterno siano diverse tra il PMS ed il PMI. Per semplicità, le forze vengono scomposte come prodotte in 2 moti sinusoidali. Il primo ha la stessa frequenza dell'albero motore, l'altro, meno ampio, serve da "correttivo" nei PMS e PMI. In pratica aumenta la forza al PMS e la diminuisce al PMI. Le forze prodotte dal moto con la stessa frequenza dell'albero motore vengono dette del primo ordine, le altre, del secondo ordine. Si capisce che le forze del primo ordine possono essere equilibrate abbastanza facilmente conformando opportunamente l'albero motore. Però non si equilibrano ancora le coppie dovute alle forze del primo ordine e le forze e le coppie del secondo ordine. Un motore a 4 cilindri ad albero con manovelle a 180° equilibra, oltre alle forze del primo ordine, anche le coppie del primo ordine e le forze del secondo ordine. A questo punto, per equilibrare le coppie del secondo ordine, non rimarrebbe altro da fare che mettere degli alberi controrotanti a velocità doppia rispetto all'albero motore. Ma questo in un motore da competizione non si fa poiché aumenterebbero gli ingombri e la dissipazione di potenza. Tornando al discorso dell'albero motore, vorrei far notare, sempre riferendomi ad un 4 cilindri in linea che solo con un albero con le manovelle a 180° è possibile avere i pistoni che si muovono 2 a 2 in sincronia. Con manovelle a 90° ogni pistone assumerà posizioni diverse. Un motore V8 con albero a gomito a 180° detto anche piatto può essere visto come 2 motori 4 cilindri in linea accoppiati. Ogni bancata è come fosse un motore a sè. Questo implica una ripercussione sugli scarichi. Un motore 8 cilindri a 90° con manovelle a 90° ha gli scoppi uniformemente distribuiti in 2 giri dell'albero motore e questo ha dei vantaggi nell'equilibratura generale. Ma si ha lo svantaggio di dover raccordare insieme terminali di scarico provenienti dalle 2 bancate con complicati intrecci oggi non proponibili per motivi soprattutto aerodinamici. Con un albero a 180°, invece, non si ha questa necessità comportandosi il motore V8 come 2 motori di 4 cilindri in linea totalmente autonomi l'uno rispetto all'altro. Ma la semplicità di quest'ultima soluzione viene preferita all'equilibratura migliore dell'altra soluzione. In un V10, invece, queste problematiche non sussistono o, comunque, sono di minore entità. Vorrei ricordare che in un motore V8 l'angolo canonico tra le bancate è di 90° mentre per un V10 è 72°. Questo deriva dalla formula A=(N*360)/NC dove A = Angolo tra le bancate N = numero di giri albero motore per un ciclo completo (per i 4T N=2) NC = Numero di Cilindri Molto spesso però i tecnici hanno preferito adottare angolazioni diverse, tanto che i 90° erano standardizzati anche sui motori 10 Cilindri. Questo per avere il compromesso migliore tra tutte le esigenze. Ragionando nel mondo estremo della F1, c'è da notare che, come si sente spesso dire, un motore V8 ha delle vibrazioni più "pericolose" rispetto ad un V10. La cosa può sembrare strana perché il V10 non è un motore perfettamente equilibrato ed ha vibrazioni piuttosto avvertibili. Il problema è il numero di giri in cui si avvertono tali vibrazioni. Infatti, in un motore V10 con regime di rotazione massimo intorno ai 19 mila giri, le vibrazioni si sentivano tra i 12 mila ed i 14 mila giri. Ma questo regime di rotazione viene tenuto per un lasso di tempo breve e, superata la soglia critica, il motore torna a funzionare in maniera fluida. In un V8, invece, con regime di rotazione massimo sempre di 19 mila giri, la fase critica per le vibrazioni inizia a circa 16 mila giri e da lì aumenta in criticità. E questo può avere conseguenze nefaste per la componentistica e per la durata del motore stesso.
complimenti x la spiegazione tecnica da vero ing. Quindi, da semplice appassionato, mi sembra di capire che x il v8 m3 (che ha l'albero a 90°) la bmw ha optato per un 'architettura + bilanciata ma meno performante in assoluto? Per gli scarichi sempre l'm v8 ha dei 4in1 di uguale lunghezza ma non rendono la massima performance giusto? Ci vorrebbe uno scarico che incroci i cilindri dove i pistoni sono al PMS, tipo il primo a destra e il sesto a sinistra , no? ma è impossibile! correggimi se sbaglio perchè mi appassiona la tecnica motoristica.
Be, gli ingegneri di solito studiano le cose, non se le inventano. Sulla rete si trova un sacco di roba, ho tratto il pezzo da quell'articolo perchè mi sembrava quello più valido tecnicamente e insieme chiaro e semplice, anche per chi è a digiuno di tecnica motoristica :wink:
Si, BMW, come Audi, come Mercedes, hanno optato per l'architettura più bilanciata ma meno adatta all'impiego sportivo. Prova ne sia che Maserati, pur derivando i suoi motori da quelli Ferrari, adotta proprio l'imbiellaggio a croce perchè punta più sul Gran Turismo che sulla sportività pura. E prova ne sia che tutti i grandi 8 cilindri americani, motori da 5000-6000 giri/min max, adottano l'imbiellaggio a croce, da cui deriva fra l'altro il tipico timbro (che ricorda per certi versi una moto bicilindrica a V che gira ad alti regimi). Accordare lo scarico in maniera ottimale è problematico sugli 8 cilindri a V con imbiellaggio a croce. :wink:
Il concetto fondamentale, valido per tutti i motori aspirati di qualsiasi architettura, è quello di poter riuscire a sfruttare le variazioni di pressione nei condotti di scarico e aspirazione per poter ottenere un maggior riempimanto dei cilindri Siccome le colonne gassose in aspirazione e scarico si muovono in maniera pulsante si creano onde di pressione e di depressione che viaggiano avanti e indietro nei condotti. Si tratta di dimensionare i condotti e di regolare la fasatura in modo tale che tali onde arrivino all'altezza delle valvole di aspirazione e di scarico, quando esse si stanno aprendo o sono già aperte, nel momento più adatto per aiutare a riempire il cilindro con miscela fresca o per estrarre i gas già bruciati ecc...
Complimenti! Complimenti davvero, sei riuscito a far capire il concetto anche a me che sono asino Grazie per il report. REP +
proprio x questo motivo una F430 suona come un grosso 4 cilindri in linea, cattiva e rabbosa mentre la m3 e92 ha quel sound più tartaglione e meno definito
...m'inoltro nel sancta sanctorum degli ingenieri con l'animo di chi non capisce una s*ga e chiedo... perchè ci sono le a così?
Se sono tutte così è probabile che hai avuto accesso a questa discussione tramite la funzione cerca cercando una serie di parole tra cui la a. :wink:
