I grafici di prova e potenza

Oggi ci dedichiamo ad una spiegazione un pò più approfondita dei grafici di coppia e potenza: grafici che troviamo non solo sul nostro sito ma anche su moltissime pubblicazioni tecniche e brochure pubblicitarie per auto. Prendiamo come esempio il grafico pubblicato nella sezione dedicata sul nostro sito e relativo ad una AUDI A3 2.0TDI 140CV Iniettore Pompa Euro4...
 
Analizziamo il grafico seguente, ottenuto attraverso una prova potenza inerziale eseguita con il nostro software Powerscan.
 
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GRAFICO PROVA POTENZA
Partiamo dalla curva di coppia motrice (tratteggiata in giallo); tale curva può essere divisa in tre zone principali: la prima compresa fra 1500 e 2200 RPM e caratterizzata da una forte pendenza positiva, la seconda a pendenza leggermente negativa compresa frai 2200 ed i 3800 RPM; la terza a pendenza fortemente negativa oltre i 3800RPM. Il primo tratto è quello in cui il motore sta "entrando in coppia": se la coppia resistente è però tale da far diminuire il numero di giri, allora anche la coppia motrice diminuisce ed il motore necessita di un cambio di marcia per poter riequilibrare la coppia resistente. Questo primo tratto è anche quello in cui il motore ha il comportamento "brusco" tipico dei turbodiesel: è lì dove la sovralimentazione cambia drasticamente le performance del motore stesso.
 
E' quindi evidente che noi desidereremmo un motore con un punto di coppia massima il più basso possibile: questo indicherebbe che il motore ha un riempimento volumetrico ed un sistema di sovralimentazione particolarmente efficiente, tale da garantire un ottimo "tiro" già ai bassi regimi. Putroppo questo non è possibile con i motori a 4 valvole per cilindro, che garantiscono riempimenti elevati ad alti regimi ma scontano un certo "ritardo" a quelli bassi. A titolo di esempio per la versione 8 valvole e 1896cc di cilindrata dello stesso motore (per intenderci la precedente versione Euro3) il punto di coppia massima non superava i 1800RPM...
Il secondo tratto, quello più importante, definisce invece il range di utilizzo "ottimale" del motore. Nel nostro caso disponiamo quindi di circa 1400RPM di range utile: la pendenza negativa di questo tratto di curva indica una stabilità del comportamento del nostro motore. In pratica, ad un aumento della coppia resistente all'albero motore (ad esempio un tratto in salita) che si traduce in una diminuzione istantanea del numero di giri, il motore risponde andando a lavorare in un punto in cui esprime una coppia motrice maggiore. In questa zona quindi il motore turbodiesel assume il suo tipico comportamento "energico" ed "elastico".
Oltre i 3800RPM la coppia erogata registra un "drop" repentino: in questa zona, la sovralimentazione non riesce più a far sentire i suoi effetti "benefici"; il riempimento volumetrico cala drasticamente e con esso la quantità di carburante che è possibile bruciare (...e l'energia che è possibile trasformare...). Oltre i 3800RPM il nostro motore VAG (come dicono i motoristi...) è "finito".
Passiamo quindi all'analisi della seconda curva: quella di potenza espressa all'albero motore (linea azzurra continua). Anzitutto va chiarito che coppia e potenza sono legati fra loro dalla grandezza giri motore: in pratica per qualsiasi oggetto in rotazione la potenza erogata è pari alla coppia erogata ad un determinato regime, moltiplicata per la velocità angolare stessa. Quindi se la coppia motrice esprime la "forza" del nostro motore ad ogni singola rotazione (ad un determinato regime di giri), la potenza esprime invece quanta energia riusciamo a trasformare per ogni secondo, girando allo stesso numero di giri. Se quindi la coppia è legata al riempimento istantaneo, la potenza è legata indissolubilmente alla capacità dello stesso motore di raggiungere elevati regimi di rotazione. Il sogno di ogni progettista è quello di avere un motore a riempimento costante ad ogni regime di rotazione ma, ahimè, l'andamento decrescente del nostro grafico di coppia dice che non è così... Capite bene quindi che la curva di potenza in figura cresce perchè sto moltiplicando il mio valore di coppia per un numero di giri sempre crescente: ecco svelato perchè le curve di potenza hanno il loro massimo verso il loro limite di rotazione. Il drop oltre i 3800RPM indica che il riempimento del nostro motore VAG si sta azzerando e, anche se cerco di tirare su il suo regime di rotazione, l'energia trasformata in ogni secondo è irrisoria. Morale: ora capite bene perchè il mio stomaco soffra di gravi crampi ogni volta che mi siedo affianco a qualcuno che "tira" il collo al proprio turbodiesel... cambiando ogni volta a 4500RPM!!!
Questa analisi mostra, per il preparatore, un ulteriore dato molto importante: non è necessario solo raggiungere alti regimi di rotazione, ma bisogna garantire altresì che la curva di potenza abbia quanto più possible pendenza positiva su tutto l'arco di funzionamento: una curva di potenza piatta indica che il motore non riesce più ad assolvere al suo compito di trasformare energia, e quindi è inutile continuare ad alzarne il regime di rotazione: meglio passare alla marcia successiva se avete un motore stradale, oppure rispaziare il vostro cambio se avete un motore da gara...

Commenti   

Dario
+1 #2 Dario 2016-07-09 16:21
Salve, mi chiamo Dario. Vi volevo fare una domanda.
Voi avete scritto che oltre i 3'800 giri si un calo repentino delle prestazioni. La mia domanda è: questi giri corrispondono al massimo numero dei giri, a cui corrisponde la massima potenza, dichiarata sul libretto?
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Euro Risparmio
+1 #1 Euro Risparmio 2016-05-11 19:55
Ottimo spunto per l'argomento trattato merita un 9+ complimenti non tutti conoscono cosa significa Coppia di regimi minimi.
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