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Tecnica F1: i segreti del motore V8 di Formula 1

Toyota F1 V8 engine - Copyright: Race Engine Technology

Toyota F1 V8 engine - Copyright: Race Engine Technology

Una breccia si è aperta, finalmente! Grazie alla rivista inglese Race Engine Technology, gli attuali V8 di F1 mostrano per la prima volta il loro lato più nascosto. Il protagonista di questo dossier esclusivo è il Toyota RVX-09. Mettetevi comodi, signore e signori.

Una collaborazione per un’anteprima. Race Engine Technology è una prestigiosa rivista inglese edita dalla High Power Media. Nato nel 2003, il magazine si occupa di tecnica da competizione, spaziando dalla F1 al Motomondiale, dalle vetture Sport-Prototipo e GT al motorsport statunitense ed australiano. Il numero di settembre\ottobre 2010 presenta quale articolo portante 16 pagine dedicate al motore Toyota RVX-09. Il pezzo, a firma di Ian Bamsey (Editor della rivista stessa), è titolato “F1 from the inside”; una inchiesta ben argomentata, completata da ottimo supporto fotografico, grafici, esaustivi riferimenti al regolamento tecnico FIA, alle esperienze Toyota in F1, alla nascita, sviluppo e collaudo del V8 in questione, alle attività presenti e future della Toyota Motorsport GmbH (TMG). Grazie alla collaborazione di tutto lo staff di Race Engine Technology, circusf1 è in grado di proporre, personalizzare ed arricchire mediante ulteriori valutazioni e commenti l’inchiesta condotta da Ian Bamsey.

Toyota RVX-09: caratteristiche imposte o congelate. La Toyota Motorsport GmbH (precedentemente nota col nome di Toyota Team Europe) ha sede a Colonia (Germania) e costituisce il più importante braccio armato della Casa giapponese. Nel corso della stagione Formula 1 2009, la Toyota TF-109, spinta dallo RVX-09, ha alternato risultati soddisfacenti a prestazioni deboli. Grazie ai 32,5 punti ottenuti da Trulli (8° posto finale), ai 24 di Glock (10° classificato) e ai 3 di Kobayashi, la Toyota ha colto il 5° posto nel Campionato Costruttori (59,5 punti), davanti a BMW Sauber, Williams, Renault, Force India e Toro Rosso. Una magra consolazione rispetto agli ingenti investimenti profusi dalla Casa del Sol Levante. Non solo: il motore RVX-09 ha equipaggiato anche le Williams FW31 di Rosberg e Nakajima.

Il Toyota RVX-09 rappresenta un classico esempio di V8 aspirato di 90° di 2400cc, motorizzazione imposta dalla FIA dalla stagione 2006. Di fatto, il V8 nipponico deriva dall’ultima serie di V10 di 3000cc, ossia lo RVX-05 (anno 2005). Usando quale base di partenza il V10, la Toyota ha estrapolato il V8: possiamo affermare che lo RVX-09 (ed i suoi predecessori, ossia gli RVX-06, 07 e 08) è un 10 cilindri a cui sono stati “tranciati” due cilindri. Non solo, rispetto ai V10 di 3000cc, è rimasta invariata la cilindrata unitaria (poco meno di 300cc), ma anche la misura dell’alesaggio (96,8mm). Ricordiamo, a tale proposito, che la FIA (Articolo 5) impone motori V8 di 90°, 2400cc, 4 valvole per cilindro (2 di aspirazione e 2 di scarico), regime massimo di rotazione fissato a 18.000 giri\minuto (nel 2007 e 2008 il regime massimo era fissato a 19.000 giri), un alesaggio massimo di 98mm. Non solo: il regolamento impone anche l’altezza dell’albero motore rispetto al piano di riferimento (minimo 58mm), l’interasse tra i cilindri (106,5mm, +\- 0,2mm di tolleranza), il peso minimo del motore (95Kg), il baricentro del motore stesso (165mm sopra il piano di riferimento) ed una miriade di parametri, materiali di costruzione compresi.

Caratteristiche tecniche fondamentali e materiali di costruzione. Il Toyota RVX-09 è un tipico V8 aspirato di 90°. La sua cilindrata totale è pari a 2399cc. Il carburante impiegato, seguendo le indicazioni ed i parametri regolamentari, è un 102 RON (valore massimo) con un 5,75% (percentuale minima regolamentare) di quello che il regolamento definisce “bio-components” (etanolo). Basamento e teste sono in alluminio (il magnesio è vietato dal 2006), le canne dei cilindri, invece, subiscono un particolare trattamento da parte della svizzera Sulzer-Metco. L’albero motore (“piatto”, con manovelle disposte a 180°) è in acciaio, provvisto di 5 perni di banco e sottoposto a nitrurazione, procedimento che conferisce all’acciaio una durezza superficiale assai elevata. Le bielle (la cui sezione del fusto è ad H normale) sono in titanio e realizzate dalla Pankl; le relative bronzine, invece, sono prodotte dalla Mahle (V-Series). I pistoni (prodotti dalla Mahle) sono realizzati in lega di alluminio 2618, presentano ciascuno 2 fasce elastiche, quindi subiscono il particolare rivestimento in DLC (un sottilissimo riporto superficiale microcristallino in carbonio, atto a ridurre i coefficienti di attrito e di usura) ad opera della Sulzer Sorevi. I pistoni stessi, inoltre, vengono refrigerati mediante 4 getti di olio diretti nella loro parte inferiore. Gli spinotti sono realizzati in acciaio altoresistenziale e rivestiti in DLC. La distribuzione si avvale della classica cascata di ingranaggi, due alberi a camme cavi in testa (rivestiti in DLC), bilancieri a dito (anch’essi rivestiti in DLC) e punterie pneumatiche (Pneumatic Valve Return System). Le valvole (4 per cilindro, 2 di aspirazione e 2 di scacrico, come da regolamento), sono realizzate dalla giapponese Aisan Industry. Esse sono in titanio, ma presentano gambi rivestiti al nitruro di cromo. Le guide valvole sono in CuNi3Si (una particolare lega al rame-nichel-silicio), le sedi (coniche), al contrario, sono in rame-berillio. E, come da regolamento, fasatura ed alzata valvole debbono essere fisse, parimenti alle trombette di aspirazione, anch’esse ad altezza fissa.

Assai interessante è il cosiddetto “pendulum”. Si tratta di piccole masse (8, per la precisione), realizzate in tungsteno (metallo ufficialmente noto col nome di wolframio), disposte radialmente alla estremità di ciascun albero a camme. Lo scopo del “pendulum” è smorzare le deformazioni torsionali alle quali sono sottoposti gli alberi a camme, tanto di aspirazione che di scarico, agli alti regimi di rotazione.

A proposito dei materiali di costruzione, ricordiamo che il regolamento FIA vieta leghe con percentuali superiori al 5% di berillio, iridio e renio. I rivestimenti, inoltre, non debbono superare uno spessore di 0,8mm. Il regolamento, in più, determina i materiali da impiegare nella realizzazione di tutto il motore. Ad esempio, come già esaminato, albero motore e alberi a camme (albero ed eccentrici in un sol pezzo) debbono essere realizzati in lega di ferro (acciaio), i pistoni in lega di alluminio (Al-Si; Al-Cu; Al-Mg o Al-Zn), gli spinotti in lega di ferro (pezzo unico), le bielle in lega di ferro o titanio (in un sol pezzo, ad eccezione del “cappello” della testa e degli ovvi cuscinetti di testa e piede), le valvole in lega di ferro, nichel, cobalto o titanio. Per queste ultime, sono consentiti sistemi di refrigerazione al sodio e simili.

Le misure di alesaggio e corsa sono pari a 96,8mm x 40,77mm. Le valvole presentano un angolo assai stretto rispetto alla verticale: 21,2°. Nello specifico, le valvole di aspirazione sono inclinate di 10,2°, quelle di scarico di 11°. Il diametro delle valvole di aspirazione è di 41mm, 33,5mm quello delle valvole di scarico. Secondo dettami ormai consolidati, si opta per valvole di scarico di dimensioni sensibilmente più ridotte rispetto a quelle di aspirazione. La alzata delle valvole di aspirazione è di 15,4mm, quella delle valvole di scarico di 13,6mm. La camera di scoppio è del tipo a tetto. Le bielle, invece, hanno una lunghezza di 111mm (dalla testa al piede). Come da regolamento, ogni cilindro è provvisto di una singola candela (prodotte dalla nipponica Denso) ed un singolo iniettore (iniezione indiretta elettronica della Magneti Marelli: pressione massima regolamentare 100 bar). E, come da regolamento, anche la Toyota monta la centralina elettronica unica SECU (Standard Electronic Control Unit) fornita dalla McLaren Electronic System, approvata ed omologata dalla FIA. Altri importanti fornitori riguardano le guarnizioni della Garlock, il filtro aria BMC, filtro olio UFI, carburante ed olio Exxon Mobil.

RVX-09: prestazioni. Il capitolo “prestazioni” è, probabilmente, quello più complicato da sviscerare. La TMG, infatti, non si è sbottonata molto. Tuttavia, l’analisi dei dati (stimati e dichiarati) rivelano quanto questi V8 siano assai spinti, palesando prestazioni davvero incredibili, anzi, persino “strozzate” dai vincoli regolamentari (regime di rotazione, durata motore, etc.) Iniziamo dai dati forniti. Il rapporto di compressione è di 13,6:1. L’accelerazione massima dei pistoni si aggira attorno ai 8739.6 g al regime massimo di 18.000 giri\minuto. Un valore, quindi, pari a 85,735 m/s2. La pressione media effettiva (PME) è molto elevata, pari a 15,4 bar. Valore che ci offre la misura dell’eccellente riempimento del motre. Fin qui, i dati forniti in via ufficiosa. Vi sono, poi, una miriade di altri parametri non dichiarati. Ad iniziare dalla potenza massima e dalla coppia. Race Engine Technology parla di potenze massime stimate che oscillano tra i 725 ed i 745 CV. Una forbice abbastanza realistica e verosimile, anche se la differenza tra i vari motori potrebbe assere addirittura inferiore (non più di 5-10 CV). Nel febbraio 2008, Autosprint aveva intervistato Bernard Dudot, motorista Renault ai tempi delle vittorie a raffica della Williams negli Anni 90. Ebbene, egli aveva indicato differenze massime di potenza dell’ordine del 2-3%. Vale a dire, la forbice indicata da Race Engine Technology. Se consideriamo che, in passato, si potevano toccare percentuali del 30-40%, si capisce bene quanto oggi, al livello motoristico, tutti i contendenti partano praticamente alla pari.

Per quanto concerne la potenza specifica, occorre anche in questo caso avanzare dati indicativi e provvisori, tuttavia realistici. Prendendo in esame anche gli altri V8 di F1, le Case parlano di potenze specifiche superiori ai 300 CV\litro. Un dato più che attendibile.

Il rapporto corsa\alesaggio è di 0,42. Un valore assai contenuto, quindi. La ragione per cui si cerca di abbassare il più possibile tale rapporto è poter adottare valvole di maggiore diametro e alzate ragguardevoli. Ciò, tuttavia, comporta una riduzione quasi obbligata del rapporto di compressione. Tuttavia, il rapporto di compressione deve essere mantenuto alto in funzione dell’elevato regime di rotazione (18.000 giri, ma limitato!). Come si intuisce, il motorista è sempre in bilico: aggiungi da una parte, levi e peggiori da un’altra. Alla fine, è sempre una questione di compromessi.

Non solo. Ai fini della ricerca della potenza, fissata la cilindrata totale, si rivela determinante il frazionamento (ossia, il numero dei cilindri) e, appunto, il rapporto corsa\alesaggio. Ebbene, questi V8 hanno tutti questi ingrendienti: alto frazionamento (8) rispetto alla piccola cilindrata totale (2400cc), bassissimo rapporto corsa\alesaggio.

V8, sviluppo travagliato. Quando la FIA, per la stagione 2006, decise di introdurre gli ormai noti V8, il pubblico certamente non avrebbe mai immaginato una nascita ed uno sviluppo così travagliati. Nel 2006, infatti, si resistrò una moria incredibili di questi V8. Componenti meccaniche rotte a seguito delle insopportabili vibrazioni che dal motore si propagavano a tutta la vettura, un regime di rotazione troppo elevato (oltre 19.000 giri\minuto) rispetto alla affidabilità generale dei motori, “scarsi” controlli di qualità sugli organi motore, lubrificanti e carburante ancora non adeguati alle diverse specifiche tecniche dei V8 rispetto ai V10.

Ebbene, già a fine 2005 si venne a sapere che i team, durante i rifornimenti, aggiungevano additivi non consentiti. La FIA preferì nascondersi dietro un silenzio-assenzo davvero imbarazzante. I problemi sorti con l’introduzione dei V8 intensificò e espanse a macchia d’olio la additivazione clandestina. Tale procedura consentì, anzitutto, di migliorare i consumi, l’erogazione della potenza, di addolcire la curva di coppia (sui V8, tutta “in alto”), di refrigerare con componenti estremamente volatili la colonna gassosa all’interno dei cilindri.

Nel 2007, infatti, grazie a rimedi più o meno leciti, il tasso di rotture dei V8 si abbassò drasticamente, mantenendosi pressochè costante sino ad oggi. Inoltre, l’introduzione della percentuale minima di 5,75% etanolo nella benzina ha recato ulteriori benefici ai V8, grazie alla refrigerazione offerta dalla siffatta componente alcolica.

RVX-09, un esempio per tutti. Il Toyota RVX-09 trova in Luca Marmorini (non più in Toyota dal 2009), Norbert Kreyer, Kazuo Takeuchi e Norio Aoki gli uomini di primo piano che hanno contributo alla sua progettazione e al suo sviluppo. Siffatti V8 sono ormai in vigore dal 2006. Essi, in questi anni e specie a partire dalle stagioni 2007-2008, hanno subito ben pochi sviluppi, eccezion fatta per quei piccoli lavori di dettaglio consentiti dal regolamento, in alcuni casi frutto di particolari deroghe (più o meno trasparenti…) in nome del “balance of performance”. Le norme sul congelamento sono statre, pertanto, sempre più inasprite. In sostanza, il motore preso in esame potrebbe essere impiegato senza problemi anche quest’anno o nel corso del 2011.

Il motore RVX-09, alla luce dei regolamenti, può essere assimilato ed accostato ad un V8 Ferrari, Mercedes, Renault, Cosworth, fatta eccezione per quelle logiche (invero poche) differenze di dettaglio. L’uniformità, come abbiamo più volte scritto in questa sede, non è dettata da scelte ponderate del costruttore, bensì imposte dall’alto, in modo diretto o indiretto, dai legislatori della FIA. Nel bene o nel male, tutti i regolamenti tecnici attuali (F1 e non solo) sono orientati verso un controllo e vincolo dei più disparati paremetri del motore (e non solo). Un appiattimento contagioso, sulla scia di quanto messo in atto dalla F1 sin dagli inizi degli Anni 2000. Regole chiare sì, imposizioni illogiche in nome della presunta riduzione dei costi e della eco-compatibilità di facciata e di comodo no.

I motoristi di F1, oggi, possono fare ed inventare ben poco. I veri progettisti rimangono, a nostro avviso, i legislatori della FIA. Il regolamento, ahinoi, non mente.

Certamente, dimenticando per un istante la desolazione dell’attuale regolamento tecnico della F1, questi V8 rappresentano una delle massime espressioni motoristiche in fatto di 8 cilindri ad alte prestazioni.

Testo di: Paolo Pellegrini

Se vuoi leggere l’articolo completo lo puoi fare acquistando il numero 049 della rivista “Race Engine Technology” sul sito www.highpowermedia.com. E i lettori di ‘Circus Formula 1‘ lo potranno fare con uno sconto del 10%, utilizzando il codice sconto circusf1.
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21 Commenti

  1. pauroso come un pistone (o meglio 8) con solo 40mm di corsa possano sviluppare potenze del genere..
    bell’articolo, diventiamoa questi supplementi alle news.
    magari tra un anno o due ci facciamo il nostro bravo team di formula1, eh redazione?

    • volevo scrivere “o meglio 8″

  2. grazie ragazzi della redazione e grazie al Pellegrini :D finalmente mi avete accontentato :D !!!

    era dai tempi della scuola che non leggevo più nulla sui motori a combustione interna !!!

    inoltre oggi, essendo studente di chimica pura, ho trovato molto interessante il dicorso sulla diversa natura delle leghe per ogni componente all’interno del motore, interessante come si passi da leghe di ferro ad altre leghe molto pregiate (e costose) come quella delle valvole!! è stato veramente interessante questa divagazione chimica su ogni componente !!

    complimenti e grazie ancora :)

    FORZA FERRARI

  3. Bravi Bravi Bravi , ho letto l’articolo e cosa posso dire ancora Bravi Bravi Bravi.

    Lonny

  4. “L’accelerazione massima dei pistoni si aggira attorno ai 8739.6 g al regime massimo di 18.000 giri\minuto. ” quindi ipotizzando che un pistone pesa circa 200g, la forza g lo farebbe pesare ben 1800kg, impressionante

  5. Ecco dove, secondo me, la Formula 1 deve cambiare… ci sono troppi parametri…
    Meno aerodinamica e più motori performanti, si può limitare la rotazione e la cilindrata massima, ma tutti gli altri parametri fanno si che i motori siano “quasi” uguali, le innovazioni dove sono???

    • Su questo concordo con te..
      Complimenti per l’articolo.
      Io sono uno studente di Ingegneria Meccanica e devo dire che ci sono molti dati interessanti che non sapevo dove reperire.
      Comunque come regolamento è proprio orrendo. Io da anni sostengo che il regolamento perfetto sarebbe lasciare liberi i motori e mettere un flussimetro in uscita dal serbatoio. Si impone una potenza massima (ad esempio 1800kW, cioè circa 2350cv), si misura la densità energetica del carburante usato (ad esempio la benzina è circa 42000 kJ/kg) e la densità del carburante stesso (la benzina è circa 0,78 kg/L). Poi si dice che il flussimetro non debba mai misurare in uscita dal serbatoio un flusso di carburante (in L/sec) superiore a un valore massimo pari a POTENZA/(ENERGIAMASSICA*DENSITA’). Con i valori che ho detto sarebbe un flusso massimo di 1800/(42000*0,78)=0,055 L/sec.
      2350cv imposti come limite sembrano tanti, ma considerando rendimenti nell’ordine del 30%, i motori avrebbero circa 720cv. Quindi in linea con i valori di oggi.
      In questo modo si potrebbero confrontare vari tipi di motori e carburanti (diesel, benzina, metano, gpl, idrogeno.. 4Tempi, 2Tempi, 6Tempi.. Turbo, Atmosferici, Turbine, Wankel.. E chi più ne ha più ne metta). Con lo scopo di alzare il rendimento dei motori, campo in cui tutti i costruttori del pianeta stanno investendo capitali enormi.

      • @ ERRO

        Proposta interessante la tua, ma comunque troppo macchinosa. L’inserimento del flussimetro comporterebbe un altro parametro sotto il controllo della direzione gara, nonché un altro congegno da collegare alla centralina elettronica già oberata di lavoro. Misurare tutti i parametri relativi al carburante non è una cosa facile e per di più molti in FIA non hanno la preparazione tecnica necessaria per leggerli. In più imporrebbe che i motori debbano essere esclusivamente a benzina, cosa che, in realtà, si dovrebbe cercare di evitare visti i costanti aumenti del prezzo del petrolio. Per di più occorrerebbe imporre un flussimetro unico, uguale per tutti e con la taratura fatta dalla stessa federazione, che abbiamo già visto capace di pasticciare in tutto e per tutto. Un’altra rogna sarebbe quella di controllare ogni volta che i sigilli non vengano manomessi dai meccanici…
        Una proposta anloga, di cui ho già discusso tempo addietro con lo stesso Pellegrini, sarebbe quella di imporre la potenza a 600 kW (circa 815 CV) e misurarla al banco di prova a fine gara. Pellegrini mi contestò, tra le tante cose, che occorreva smontare mezza macchina per farlo, onde collegare l’albero direttamente al banco. Io sarei dell’idea di misurare la potenza alla ruota, mettendo la macchina sui ponti a rulli e facendo girare le ruote là sopra. Più semplice come soluzione, anche se meno consona alla normale pratica ingegneristica.
        In questo modo permetti di utilizzare un qualsivoglia motore, non necessariamente a benzina, aumentando ulteriormente le possibilità di sviluppo tecnologico.

      • Giorgio. Guarda che non deve essere necessariamente a benzina il motore! Io ho usato la benzina per fare un esempio, ma se vuoi te lo faccio con l’idrogeno. Posta una potenza di 1800kw (come nell’esempio con la benzina), l’idrogeno ha potere calorifico di circa 140000 kJ/kg e densità (in realtà molto variabile ma assumo condizioni standard di stoccaggio) di 0,016 kg/L. Applichi la stessa formula e ottieni un flusso massimo di 0,808 L/sec.
        Come vedi il flusso massimo di carburante si adatta al tipo di carburante utilizzato, sia esso benzina, idrogeno, diesel… Inoltre non è vero che vai a oberare di lavoro la centralina, in quanto il flussometro emette un solo parametro in più (di solito una velocità di rotazione o un’induttanza). Poi sul fatto della FIA incapace o sui sigilli da non manomettere sono d’accordo, però questo vale per ogni regolamento. Anzi, come ti ha detto pellegrini trovo molto più complesso dover fare le prove al banco sulla potenza, perchè ogni volta devi ricopndurti a condizioni standard, quindi bisogna allestire una camera prova su ogni circuito. E una camera prova non è trasportabile e non costa neanche poco.

  6. Sono questi gli articoli che mi fanno preferire questo sito a molti altri che “pettegolezzano” solamente di F1…
    Bravi, e bravo Pellegrini! :)

  7. Bell’articolo e complimenti, questa volta a Paolo Pellegrini, con il quale non sempre sono stato in sintonia.
    Analizzando il motore Toyota, mi ha lasciato perplesso, visti gli investimenti necessari allo sviluppo di queste unità motrici, veri gioielli delle meccanica motoristica, la presenza, in un V8 a 90°, di un albero motore “piatto”, cioè con manovelle a 180°.
    Lo studio e la teoria dei motori endotermici, come abbiamo studiato al politecnico, imporrebbe, per questo tipo di unità, manovelle a 90°, cioè pari all’angolo tra le bancate dei cilindri, e questo allo scopo di ridurre le forze di inerzia di prima e seconda specie e di conseguenza le vibrazioni, realizzando cioè un motore intrinsecamente equilibrato, a prescindere del maggiore costo di produzione
    L’adozione di alberi motori piatti, invece, è una scelta, per lo più interessante gli 8V americani, allo scopo di ottenere l’albero motore per “stampaggio” con relativi abbattimenti dei costi e senza contare che un tale albero può essere adottato anche su un motore a 4 cilindri in linea, ma che rinuncia all’equilibrio intrinseco del motore, compensato con l’utilizzo di più economici contrappesi.
    Poichè, quindi, questa scelta si giustifica con una visione industriale ed economica, chiedo a chi conosce la riposta, se l’adozione di tale albero piatto sia invece imposta dal regolamento FIA.
    Giuseppe

    • Caro Blade Runner,
      commento molto attento e competente. Il regolamento non pone vincoli circa la disposizione delle manovelle dell’albero motore (almeno questo…!). La scelta del 180° la possiamo solo ipotizzare. Tale soluzione è in uso da molti anni: pare che anche, ad esempio, i V8 degli Anni 90 avessero alberi motore “piatti”. Gli attuali V8, come avrai letto, sono nati maluccio, palesando difetti e problemi (alcuni intrinseci dovuti al rapporto cilindrata\frazionamento\regime di rotazione) davvero inaspettati. Ad iniziare dai consumi, di benzina ed olio, elevati.
      Probabilmente, i motoristi prediligono scoppi irrrgolari a scoppi uniformi, prediligendo la coppia. Soluzione, peraltro, “arcaica”, tanto per le auto che moto, motori di serie e da competizione. Oggi si va sempre più verso motori a scoppi irregolari, anzi, come dicevano in Ferrari ai tempi del turbo di 90°, zoppicanti
      Continua a seguirci e…passa parola.
      Paolo Pellegrini

    • Mi sa che vi sbagliate: immaginate un motore a 8 cilindri in linea, con albero piatto, in questo caso ci sono 4 pistoni al pms e gli altri 4 al pmi, quindi 2 scoppi contemporanei ogni 180 gradi.
      Se, invece, come nel Toyota RVX-09, si inclinano le bancate di 90 gradi, ecco che gli scoppi diventano perfettamente regolari, uno ogni 90 gradi.

      • Non è così; i cilindri sono disposti in due gruppi di quattro, su due piani sfasati di 90° tra loro.
        Per l’equilibrio delle forze centrifughe (e di questo si parlava nel post), l’angolo di sfasamento deve essere 90°, con ordine di accensione 1-I-4-IV-II-3-III-2; poichè le forze alterne sono dirette lungo la manovella, con le manovelle a 90° la risultante è ovviamente nulla.
        cfr. Dante Giacosa: Motori endotermici – Hoepli Editore
        I motoristi preferiscono però un motore intrinsecamente zoppicante perché così facendo possono lavorare per ottenere una migliore coppia motrice a discapito della perfetta equilibratura alla quale ovviamente si può ovviare con dei contrappesi.
        I motori 8 cilindri in linea, anche se teoricamente possibili, non vengono realizzati a causa dell’eccessiva lunghezza dell’albero motore che comporta enormi problemi di supporto e di eccessive forze torsionali.

      • Per la cronaca l’Alfa Romeo 2300 C, progettata nel 1930 da Vittorio Jano era dotata di un motore 8 cilindri in linea da 2336 cc con circa 180 CV di potenza. Per ridurre l’effetto delle sollecitazioni di torsione, l’albero motore era diviso in due parti (una sorta di due 4 cilindri accoppiati) delle quali l’una comandava un compressore volumetrico Roots, l’altra il treno di ingranaggi che comandava l’albero a camme.
        Tale auto fu corstruita fino al 1934 in 188 esemplari.

  8. Non solo il motore Alfa 2300 da te citato era un 8 cilindri in linea ma vale la pena citare i due propulsori più famosi e vittoriosi: L’ Alfa 1500 cc sovralimentato delle Alfetta F1 che nella sua ultima evoluzione erogava ben 450 CV! (nel 1950). Era dotato di compressore volumetrico a doppio stadio di tipo a lobi.
    Il Mercedes F1 2500 cc aspirato degli anni 1954-55 bicampione del mondo con distribuzione desmodromica, iniezione diretta Bosch ed albero motore scomponibile montato su cuscinetti a rotolamento. Un concentrato di raffinatezze (potenza 280 CV).

  9. Non riesco a capire cosa c’entra l’angolo del V con tutto il resto c’e chi ha costruito motori con varie angolazioni delle bancate 5.6,8,10,12 cilindri e non credo che quello che dice
    Blade Runner lo zoppicare dei motori dipenda dall’angolo del V.i
    Credo invece che l’angolo del V sia solamente legato agli ingombri e alla lungezza dei collettori di aspirazione,cosa ben spegata da Paolo Pellegrini
    http://www.circusf1.com/2010/09/trombette-snorke-airbox-il-respiro-del-motore.php

    Mi spiegate allora come potrebbero funzionare i boxer (o V di 180°)2,4,6,8,12 e spesso giudicati formidabili sia per lo sport che per il turismo?

    • Il mio post non è stato compreso bene, ed evidentemente non mi sono spiegato come si deve.
      Innanzitutto le mie affermazioni nascono dalle mie competenze specifiche, essendo ingegnere ed avendo studiato i motori endotermici; detto ciò verniamo al problema posto da Maurizio.
      La teoria dei motori a combustione interna alternativi stabilisce alcuni parametri “geometrici” per l’ottenimento dell’ EQUILIBRATURA del motore stesso; nella fattispecie un motore a V, nel quale due pistoni operano sulla stessa manovella, è intrinsecamente EQUILIBRATO quando l’angolo tra le manovelle è lo stesso di quello tra le bancate del motore e quest’angolo dipende dal numero dei cilindri e dal numero dei tempi, si ha quindi per un 8V un angolo di 90° mentre per un 12 ciilindri tale angolo è di 60°.
      Detto ciò l’ordine di accensione è determinato dalla geometria del motore e da questi angoli caratteristici.
      Questa la teoria; in pratica, per motivi economici, oppure allo scopo di esaltare alcune caratteritische, piuttosto di altre, i motoristi possono scegliere di realizzare motori che escono dai limiti della teoria, ad esempio utilizzando contrappesi ed alberi controrotantio per riequilibrare un motore non “canonico”, oppure un diverso ordine di accensione (motore zoppicante) per favorire altri parametri, e questo vale soprattutto per i motori da corsa che sotto i 10.000 giri praticamente non vanno.
      Quindi, per chiudere definitivamente questa discussione, mentre nel recente passato si preferivano, nelle corse, motori equilibrati (ad esempio i 12 cilindri a V di 60° di Ferrari), oggi si preferisce lavorare su altri parametri tenendo conto delle nuove tecnologie e soprattutto dell’elettronica che è in grado di correggere le magagne di funzionamento del motore.
      Teniamo anche presente che, con potenze specifiche dell’ordine dei 300 CV/litro e con rapporti corsa/alesaggio così bassi ad un regime di 18-19000 giri, le problematiche che questi motori danno ai progettisti sono enormi e spesso giustificano scelte non proprio ortodosse.
      Giuseppe

  10. @ ERRO

    Attenzione! Non ho mai specificato che occorra allestire una camera di prova apposita. Pellegrini mi contestò la necessità di dover usare un banco di prova da laboratorio, cosa che non è molto fattibile in sede di una verifica tecnica a fine gara, che deve essere fatta velocemente per convalidare il risultato.
    Hai presente la “bilancia” (se così la possiamo chiamare) su cui vengono pesate e misurate le vetture quando vanno in verifica? Si può approntare una versione modificata di quel macchinario, così da avere tutti gli strumenti necessari alla misurazione: peso, dimesioni delle ali, altezza da terra e anche potenza a terra. Non è necessario doversi portare in condizioni particolari per la misurazione; si accende il motore e lo si fa girare a marce innestate; le ruote girano sui rulli e da lì si misura la potenza scaricata a terra. Nelle officine di tuning si usano questi aggeggi; se vogliamo metterla su qualcosa di più legale, anche quando vai a fare il tagliando e ti misurano le emissioni del motore utilizzano un macchinario simile.
    Nel flussometro devi impostare le condizioni e le specifiche che per regolamento dovrebbe avere il carburante: una tale regola secondo me è da eliminare, perché se vogliamo permettere tutta la tecnologia motoristica disponibile, dobbiamo lasciare liberi i progettisti anche di decidere il carburante e lo stato fisico in cui deve trovarsi.
    Inoltre con motori da 1800 kW (per restare nell’esempio) che ne esprimono appena poco più di 500, vai ad eliminare una variabile importante, che già adesso incide pochissimo: l’affidabilità. Un motore progettato per erogare 600 kW e usato per esprimerli tutti rende la ricerca dell’affidabilità un valore aggiunto; un motore da 1800 kW che esprime meno di un terzo della potenza di progetto rende l’affidabilità quasi scontata, e finiscono le sorprese dovute alle rotture, che negli anni passati, prima che l’affidabilità venisse “imposta per regolamento” come avviene adesso (prima la regola del cambio motore ogni due gare, adesso gli 8 motori all’anno) hanno condizionato interi campionati. La competizione tecnica in questo senso verrebbe meno.

    • Giorgio, la potenza di un motore è influenzata dall’ambiente in cui si trova, quindi per forza devi allestire una camera prova. Quando stai certificando la regolarità di un componente non puoi fare una valutazione alla circamenoquasi. Ma devi farlo in modo preciso e valutare la potenza di un motore senza una camera prova può essere utile per dare un’indicazione a un progettista, ma i dati che ne escono non sono certi ma solo indicativi. Poi dovresti definire troppi parametri, per esempio la potenza massima non si trova alla corsa massima dell’acceleratore, ma poco prima. Quanto prima? Dipende da macchina a macchina. Quindi durante la prova dove lo metti l’acceleratore? E con che ,mappatura aria-carburante lo fai girare? Capisci anche tu che diventano prove lunghe e complesse (e costose).
      Un’altra cosa, io ho detto 1800kW per dire un valore (abbastanza realistico in realtà), però se la FIA vuole può porne uno più alto.. l’affidabilità del motore rimane comunque un parametro fondamentale.

      • @ ERRO

        Dato che la verifica andrebbe fatta di gara in gara, non ha importanza verificare che il motore si trovi in condizioni ideali oppure no; anzi, proprio perché l’importante sarebbe controllare che il valore di potenza massima espresso dal motore per quella gara non superi quanto prescritto dal regolamento, diventa ancora meno necessaria la camera di prova da laboratorio e più indicativa la lettura fatta nelle condizioni ambientali in cui si è corso. Per quanto mi riguarda in verifica andrebbero solo le macchine a punti, mica tutti i partecipanti (e sulle macchine a punti avrei ancora da aggiungere, tornando alle 6 che c’erano fino alla fine del 2002 e non le 10 attuali).
        Il problema di trovare la giusta apertura della valvola si risolve facendo arrivare l’acceleratore da zero fino a fine corsa e registrando la variazione di potenza all’aumentare dell’apertura. Alla fine, l’unico parametro da leggere per verificare la conformità sarebbe la potenza massima erogata, parametro che si può impostare tranquillamente su un apposito display a disposizione del delegato tecnico che conduce la verifica, senza il bisogno che legga tutte le curve di coppia e di potenza che il macchinario può registrare. Interesserebbe che la massima prestazione del motore in quel frangente non superi quella regolamentare; tutto il resto lo lascerei perdere.
        Se evitiamo i “fronzoli” di tipo ingegneristico (proprio io parlo che sono prossimo alla laurea :-D ) come laboratori, simulazione di condizioni ideali, ecc., la verifica sull’erogazione di potenza diventa una passeggiata, soprattutto perché in quella sede certe approssimazioni sarebbero superflue.
        Per quanto riguarda l’imposizione della potenza in relazione all’affidabilità, una potenza di progetto molto alta rispetto ad una potenza effettivamente erogata molto bassa, come ti ho già detto, rende la ricerca dell’affidabilità stessa un’optional. 1800 kW di potenza di progetto (per restare nel tuo esempio) sono tanti; tieni presente che il motore da F1 più potente che si sia visto correre è il BMW della Brabham BT 52 del 1983, quella con cui Piquet vinse il titolo quella stagione; la potenza erogata da quel motore era meno di 900 kW. Sarebbe inutile per la Federazione impostarne un valore maggiore.