Cilindri. Cosa dovresti sapere?

Una macchina piccola dovrebbe avere 2 cilindri e una macchina grande 12? Sarebbe meglio un motore a tre o quattro cilindri per lo stesso modello? Nessuna di queste domande ha una risposta chiara.

Il tema del numero di cilindri nei motori delle autovetture salta fuori di tanto in tanto e ogni volta provoca polemiche diffuse. Sostanzialmente, questo accade quando c'è un certo andamento "cilindrico" generale. Ora ne abbiamo uno: raggiungere i motori a tre o addirittura a due cilindri, che praticamente non sono stati sul mercato per diversi decenni. È interessante notare che la riduzione del numero di cilindri non si applica solo alle auto economiche e di massa, lo stesso vale per le classi superiori. Naturalmente, ci sono ancora auto a cui questo non si applica, perché il numero di cilindri in esse contenuto è uno dei prestigio determinante.

La decisione su quanti cilindri avrà il motore di una particolare auto viene presa in fase di progettazione dell'auto. Tipicamente, il vano motore è predisposto per motori con un diverso numero di cilindri, anche se ci sono delle eccezioni. La dimensione dell'auto in questo caso è di fondamentale importanza. La trasmissione deve essere sufficientemente potente da fornire al veicolo la dinamica adeguata e allo stesso tempo sufficientemente economica per distinguersi dalla concorrenza e soddisfare i requisiti ambientali. In generale, è noto che un'auto piccola ha pochi cilindri e una grande ne ha molti. Ma quanto specifico? Guardando, attualmente si presume che siano il minor numero possibile.

La coppia necessaria per generare la forza motrice sulle ruote stradali viene generata in ciascuno dei cilindri. Pertanto, devono essere assunti in quantità sufficienti per ottenere un buon compromesso tra dinamica ed economia. Nei motori moderni, si ritiene che il volume di lavoro ottimale di un cilindro sia di circa 0,5-0,6 cm3. Pertanto, un motore a due cilindri dovrebbe avere un volume di circa 1,0-1,2 litri, un tre cilindri - 1.5-1.8 e un quattro cilindri - almeno 2.0.

Tuttavia, i progettisti "scendono" al di sotto di questo valore, prendendo anche 0,3-0,4 litri, principalmente per ottenere minori consumi di carburante e minori dimensioni del motore. Minori consumi di carburante sono un incentivo per i clienti, dimensioni ridotte significano minor peso e minor consumo di materiale e quindi minori costi di produzione. Se riduci il numero di cilindri e ne riduci anche le dimensioni, otterrai un enorme guadagno nella produzione ad alto volume. Anche per l'ambiente, in quanto le fabbriche di automobili richiedono meno materiali ed energia.

Da dove viene la capacità ottimale di un cilindro di 0,5-0,6 l? Bilanciare determinati valori. Più grande è il cilindro, più coppia produrrà, ma sarà più lento. Il peso dei componenti che lavorano nel cilindro, come pistone, spinotto e biella, sarà maggiore, quindi sarà più difficile spostarli. L'aumento della velocità non sarà efficace come in un piccolo cilindro. Più piccolo è il cilindro, più facile è raggiungere alti regimi perché le masse del pistone, dello spinotto e della biella sono piccole e accelerano più facilmente. Ma un piccolo cilindro non creerà molta coppia. Pertanto, è necessario accettare un certo valore della cilindrata di un cilindro affinché entrambi questi parametri siano soddisfacenti nell'uso quotidiano.

Se prendiamo un volume di lavoro monocilindrico di 0,3-0,4 litri, dovrai in qualche modo "compensare" la mancanza di potenza. Oggi, questo di solito viene fatto con un compressore, di solito un turbocompressore o un turbocompressore, e un compressore meccanico per ottenere una coppia più alta ai bassi e ai medi regimi. La sovralimentazione consente di "pompare" una grande dose di aria nella camera di combustione. Con esso, il motore riceve più ossigeno e brucia carburante in modo più efficiente. La coppia aumenta e con essa la potenza massima, valore calcolato dalla coppia motore e dal numero di giri. Un'ulteriore arma dei progettisti è l'iniezione diretta di benzina, che consente di bruciare miscele magre di carburante e aria.

Tali piccoli motori, 2 o 3 cilindri, con un volume di lavoro di 0.8-1.2, sono superiori ai motori a quattro cilindri non solo per le dimensioni più ridotte, ma anche per una minore resistenza meccanica e un raggiungimento più rapido della temperatura di esercizio. Questo perché con ogni cilindro "tagliato", il numero di parti necessarie per riscaldarsi, oltre che per muoversi e creare attrito, diminuisce. Ma anche i motori più piccoli con meno cilindri hanno seri problemi. La più importante è la complicazione tecnologica (iniezione diretta, sovralimentazione, a volte doppia carica) e l'efficienza che diminuisce notevolmente all'aumentare del carico. Ecco perché sono efficienti in termini di carburante con una guida fluida nella gamma medio-bassa. Idealmente con principi di guida ecologica, come suggeriscono anche alcuni produttori. Quando la guida diventa veloce e dinamica e il motore gira frequentemente, il consumo di carburante aumenta in modo esponenziale. Succede che un livello è superiore a quello dei motori aspirati con una grossa cilindrata, un gran numero di cilindri e una dinamica comparabile.

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Non c'è da stupirsi che alcuni stiano cercando di trovare altri modi per raggiungere lo stesso obiettivo. Ad esempio, viene utilizzata l'idea un po' dimenticata di disabilitare alcuni cilindri. A bassi carichi del motore, soprattutto quando si guida a velocità costante, la necessità di potenza è trascurabile. Una piccola auto ha bisogno di soli 50 CV per una velocità costante di 8 km/h. per superare la resistenza al rotolamento e la resistenza aerodinamica. Cadillac ha utilizzato per la prima volta i cilindri di arresto nei suoi motori V8 nel 1981, ma lo ha rapidamente eliminato. Quindi Corvette, Mercedes, Jeep e Honda avevano cilindri "rimovibili". Dal punto di vista dell'economia di funzionamento, l'idea è molto interessante. Quando il carico del motore è basso, alcuni cilindri smettono di funzionare, non viene fornito carburante e l'accensione viene disattivata. Un motore V8 diventa un V6 o addirittura un V4.

Ora l'idea è stata implementata in un quattro cilindri. Nell'ultima edizione, gli elementi aggiuntivi che disabilitano due delle quattro bombole pesano solo 3 kg e il supplemento per il sistema è di 2000 PLN. Poiché i vantaggi associati alla riduzione dei consumi di carburante sono contenuti (circa 0,4-0,6 l/100 km, con guida lenta costante fino a 1 l/100 km), si stima che per l'assorbimento siano necessari quasi 100 km di percorrenza. Spese addizionali. Tuttavia, vale la pena notare che lo spegnimento dei cilindri non contraddice l'effettiva riduzione del numero di cilindri. Nei cilindri "disabilitati" la potenza e l'accensione sono spente e le valvole non funzionano (rimangono chiuse), ma i pistoni funzionano ancora creando attrito. La resistenza meccanica del motore rimane invariata, motivo per cui il guadagno in termini di risparmio di carburante è così piccolo in media. Il peso dell'unità motrice e il numero di elementi che devono essere realizzati, assemblati e portati alla temperatura di esercizio a motore acceso non vengono ridotti.

Tuttavia, la dinamica e l'economia non sono tutto. Anche la cultura e il suono del motore dipendono in gran parte dal numero di cilindri. Non tutti gli acquirenti possono tollerare il suono di un motore a due o tre cilindri. Soprattutto perché la maggior parte dei conducenti si è abituata nel corso degli anni al suono dei motori a quattro cilindri. È anche importante che, in poche parole, un numero maggiore di cilindri contribuisca alla cultura del motore. Ciò è dovuto al diverso livello di bilanciamento dei sistemi a manovella delle unità di trasmissione, che creano notevoli vibrazioni, soprattutto nei sistemi a due e tre cilindri in linea. Per rimediare alla situazione, i progettisti utilizzano alberi di equilibratura.

Il quattro cilindri in termini di vibrazioni si comporta in modo molto più decente. Probabilmente presto potremo dimenticarci dei motori relativamente popolari, quasi perfettamente bilanciati e funzionanti "vellutati", come i "sei" a forma di V con un angolo del cilindro di 90º. È probabile che vengano sostituiti da motori a quattro cilindri più piccoli e leggeri, per la gioia degli amanti del "taglio" dei cilindri, o del cosiddetto "downsizing". Vediamo per quanto tempo i motori V8 e V12 perfettamente funzionanti si proteggeranno in berline e coupé esclusive. Esistono già i primi esempi di transizione nella prossima generazione del modello da VXNUMX a VXNUMX. Solo la posizione dei motori nelle supersportive sembra indiscutibile, dove si possono contare anche sedici cilindri.

Nessun cilindro è sicuro del futuro. Il desiderio di ridurre i costi e l'ambiente è oggi ossessivo, in quanto ciò comporta un minor consumo di carburante e minori emissioni di carbonio. È solo che il minor consumo di carburante è in realtà solo una teoria registrata nei cicli di misurazione e utilizzata per scopi di convalida. E nella vita, come nella vita, succede in modi diversi. Tuttavia, è difficile allontanarsi dalle tendenze del mercato. Gli analisti automobilistici prevedono che entro il 2020 il 52% dei motori prodotti nel mondo avrà una cilindrata di 1,0-1,9 litri e quelli fino a 150 CV si accontenteranno di soli tre cilindri. Speriamo che a nessuno venga in mente l'idea di costruire un'auto monocilindrica.