Aerodinamica interna

Quando si parla di aerodinamica si pensa immediatamente al coefficiente di penetrazione aerodinamica, che riguarda lo spostamento dei solidi nello spazio.

I più avezzi alla tecnologia parleranno di deportanza se il loro background viene dal mondo dei veicoli terrestri e di portanza se giungono dall’aeronautica.

Per me, che mi occupo anche di motori, esiste un’altra aerodimanica:

l’aerodiamica interna dei motori.

All’interno di un motore a combustione interna, la dove si muovono le bielle e gli alberi motore (per riflesso anche i pistoni) vi nascono degli spostamenti rapidissimi di masse d’aria che generano pressioni e depressioni che il motore deve vincere.

Un pistone che riduce il volume nel basamento di 500 cc³ alla velocità di 6000 giri/minuto sposta il suo bel mezzo litro di aria per ben 10 volte in un secondo per un totale di 5 litri che per 10 volte oppongono resistenza facendo pressione e 10 volte oppongono resistenza in trazione. In entrambi i casi abbiamo una forza antagonista che opera in opposizione al movimento del pistone.

Se il motore gira lentamente, l’aria ha tempo di adattarsi e di bilanciare la pressione in tutti i punti. Eventualmente trovare una via d’uscita e bilanciarsi con la pressione esterna e questo senza sforzo alcuno da parte del motore.

Girando velocemente, il movimento del pistone crea un’onda di pressione che tarda a bilanciarsi con il resto del volume nel basamento. Per farlo si muove ad alta velocità e tutti gli ostacoli che incontra diventano vortici, che riducono le sezioni di passaggio opponendo resistenza al fluire dell’onda.

Diventa indispensabile curare aerodinamicamente tutti i passaggi del basamento per evitare che pressioni e depressioni rubino potenza al motore.

Il 2 Tempi

Il vuoto che il pistone del motore a 2 Tempi lascia dietro di sé mentre si avvicina al punto morto superiore (PMS), viene riempito da ciò che entra nel condotto di ammissione.

I preparatori lo sanno bene ed è per questo che curano l’ammissione. Riprofilatura, allargamento e raccordo.

Mentre si avvicina al punto morto inferiore (PMI), l’aria che per inerzia entra dall’ammissione continua a fare pressione, però arriva l’onda di depressione dello scarico dai travasi che si trascina la massa che si sta comprimendo nel basamento.

Anche qui i preparatori conoscono i benefici di una corretta lavorazione dei travasi.

Il 4 Tempi

Nel blocco cilindri del 4 Tempi c’è una sola via d’uscita: il passaggio per lo sfogo dei vapori d’olio, ed è indispensabile che l’aria non trovi ostacoli o spigoli vivi per fluire (e rientrare) liberamente.

Se è vero che un classico 4 (ma anche 6) cilindri in linea bilancia egregiamente i volumi tra una camera e l’altra, il transito tra queste non dovrebbe trovare ostacoli, restrizioni, impedimenti.

Ancora di più se parliamo di motori come il bicilindrico in linea (Fiat 500 e derivate), dove i pistoni che generano l’onda di pressione sono due e lo fanno in contemporanea.

Ad ogni giro di albero motore il volume della camera del basamento si riduce di mezzo litro e l’unica via di sfogo è il tubo di sfiato (oppure salta l’astina).

Curare l’aerodinamica del condotto di sfiato (soprattutto l’ingresso) porta immensi benefici.

Un motore 2V Moto Guzzi, con il condotto di sfiato originale non riesce a superare i 10000 giri (esperienza di un preparatore).

Per capire come funziona un flusso d’aria in un condotto possiamo osservare un corso d’acqua che scorre. Al centro è veloce e ai lati è più lento. Quando incontra un ostacolo forma dei vortici e il passaggio si restringe. Per far passare più acqua aumenta la sezione di passaggio (aumentando di livello).

Se noi pensiamo, che all’interno del blocco motore, le dimensioni dei passaggi sono fisse, quindi non c’è aumento di volume per il flusso dell’aria, e che ogni restrizione, spigolo, angolo, crea vortici tanto più importanti quanto più l’aria si muove velocemente, è anche facile capire che l’aria non si sposterà molto velocemente da un ambiente all’altro.

Rendendo aerodinamici gli spigoli e tutti i passaggi soggetti a flusso d’aria diminuiremo le opportunità che si formino vortici o che questi provochino restrizioni importanti.

Buoni 10000 giri a tutti.

Lo Zingaro