Meccatronica, diagnosi e riparazioni parti elettroniche dell'auto a Trapani

Prima di poter rispondere a questa domanda, facciamo un pò di chiarezza su cosa sono la potenza e la coppia motrice, per farlo porteremo qualche esempio semplificato, quindi, prima risponderemo a queste domande:

La coppia motrice, o momento torcente, è la misura della forza rotante che il motore stesso può erogare, questa forza si misura in Nm (newton su metro). Un motore con coppia motrice di 100Nm, a livello teorico, è in grado di sollevare un peso di 9,8Kg “appeso” ad un braccio lungo un metro collegato all’albero motore.

Un motore con 200Nm sarebbe teoricamente in grado di sollevare un peso di 19,6Kg “appeso” ad un braccio lungo un metro collegato all’albero motore. Questa è la forza motrice del motore, veniamo adesso ad una seconda domanda:

La potenza di un motore, sia questo a combustione interna (gas, benzina, gasolio ecc.) sia questo elettrico, è il prodotto della coppia motrice moltiplicato per il regime di rotazione.

Semplificando al massimo il concetto, poniamo di avere due motori aventi lo stesso valore di coppia motrice, uno con capacità di ruotare fino a 2000 giri al minuto ed uno con la capacità di ruotare (con la stessa coppia motrice) fino a 4000 giri al minuto; il secondo motore, pur avendo la stessa identica forza del primo, avrà una potenza praticamente doppia rispetto a questo.

Se un terno motore avesse la stessa forza motrice (gli stessi Nm) ma potesse ruotare fino a 6000 giri al minuto, questo avrebbe 3 volte la potenza del primo motore.

Per capire come questi due valori fondamentali incidono sui parametro di accelerazione dell’auto, ad esempio il classico 0-100, proviamo a immaginare cosa succede al motore, al cambio ed al veicolo. Semplifichiamo al massimo il discorso tralasciando ad esempio gli attriti in gioco (radenti, volventi ed aerodinamici) ed ipotizziamo di testare l’accelerazione di un’auto su una strada perfettamente piana.

Semplifichiamo ancora parlando di un motore aspirato (non turbo) che non ha quindi ritardi nell’erogare la coppia motrice ed iniziamo a capire cosa succede.

Poniamo per esempio di avere 2 motori in grado di erogare 100Nm di coppia con innestata la prima marcia al regime di minimo (sempre su strada piana, senza pendenze) e di premere a fondo il pedale acceleratore. Il primo motore inizierà a “spingere” la massa del veicolo con la forza equivalente di 100 newton su metro ed il veicolo inizierà ad accelerare.

Salendo di giri, il motore del primo veicolo (ipotizziamo lo stesso del precedente esempio, quindi con regime massimo di 2000 giri al minuto) farà accelerare il veicolo con una certa progressione, raggiunto però il regime di rotazione di 2000 giri, si dovrà necessariamente passare al secondo rapporto del cambio altrimenti si avrebbe un arresto della accelerazione ed una velocità costante.

Ricordiamo che il primo rapporto di un cambio automobilistico, è quello che moltiplica al massimo la coppia motrice del motore ma ne riduce al massimo la velocità delle ruote. La seconda marcia, farà ottenere una velocità maggiore delle ruote ma con una forza inferiore rispetto al primo rapporto, va da se, che il veicolo proseguirà anche in seconda marcia nella sua fase di accelerazione ma con una spinta inferiore.

Vediamo ora il secondo veicolo che dispone di un motore con pari forza motrice ma che è in grado di girare al doppio della velocità, ovvero 4000 giri al minuto.

Questo motore, potrà spingere il veicolo con primo rapporto inserito per un tempo maggiore del precedente, esattamente del doppio, il veicolo potrà contare sulla massima spinta proveniente dal primo rapporto inserito per un tempo doppio rispetto al primo veicolo.

La potenza risulta di molto superiore e questo consente di tenere più a lungo il rapporto più efficace in accelerazione (la prima marcia) per dover passare alla seconda marcia una volta raggiunto il regime massimo di rotazione del motore, in questo secondo caso, 4000 giri al minuto.

A titolo di curiosità, mettiamo a confronto due motori completamente diversi (ma con identica potenza massima) montati su due altrettanto diversi veicoli; Un Iveco Cursor 13-380 ed una Ferrari F355 Berlinetta.

Il primo motore (diesel turbo) eroga appunto 380cv come la Ferrari (benzina aspirato) Il primo eroga una coppia molto elevata a basso numero di giri, ovvero ben 1800Nm ad un regime compreso tra i 900 giri/minuto ed i 1500 giri/minuto.

La F355, eroga una coppia motrice molto “bassa” ma a regime di rotazione molto elevato; 360Nm a 5800 giri al minuto. Vediamo i regimi di rotazione ai quali i due motori erogano la stessa potenza di 380cv; fino a 1500 giri il motore del Cursor Iveco, 8200 giri al minuto il regime di Ferrari F355.

Come puoi vedere, il regime di rotazione di Ferrari è circa 5 volte superiore al regime di rotazione dell’autocarro Iveco, la coppia del Cursor però, è 5 volte superiore alla coppia motrice della F355. Ecco un esempio di come due motori con identica potenza possa essere completamente diversi non solo dal punto di vista costruttivo ma anche nel modo di erogare lo stesso valore di potenza massima.

Per aumentare la coppia massima del motore diesel o benzina, è necessario introdurre più combustibile nelle camere di combustione, tale aumento di combustibile richiede anche un aumento di comburente; se parliamo di motori turbodiesel o turbo-benzina, il concetto è abbastanza simile.

Intervenendo sulla gestione elettronica (tuning) possiamo incrementare la quantità di benzina o gasolio iniettata dal sistema di iniezione ed aumentare la pressione di sovralimentazione del turbo per portare un adeguata quantità di aria compressa necessaria a bruciare tutta la benzina o gasolio.

Per aumentare la potenza massima del motore diesel o benzina, è necessario che l’incremento di combustibile e comburente, non avvenga solo al regime di coppia massima, ma venga esteso anche ai regimi più alti dove il motore esprime la potenza massima.

Intervenendo come in precedenza e seguendo delle specifiche mappe digitali, possiamo gestire sia i valori di coppia massima che i valori di potenza massima ottenendo ottime prestazioni (ricordate come funziona la fase di accelerazione di cui sopra).

Se a titolo di esempio, si incrementasse la quantità di combustibile e di comburente solo a regimi medio bassi, si potrebbe avere un aumento di coppia senza necessariamente avere un aumento di potenza massima.

Incrementando la quantità di combustibile e di comburente solo a regimi molto alti, si potrebbe avere un aumento di potenza senza necessariamente avere un significativo aumento di coppia massima (generalmente, salvo rari casi di motori sportivi, la coppia massima è disponibile a regimi medio-bassi e non ai massimi regimi di rotazione).

A titolo di esempio e a livello teorico, se si aumentasse il regime di rotazione con gli stessi parametri di iniezione e sovralimentazione, si potrebbe ottenere un importante aumento di potenza massima senza necessità di incrementare il valore di coppia massima.

Speriamo che questi esempi possano essere stati utili per capire meglio cosa rappresentano questi due valori (coppia e potenza) che invadono ogni scheda tecnica ed ogni rivista di auto.

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