In generale, la maggior parte degli automobilisti giudica le auto in base alla potenza del motore, sottintendendo che più l’auto è potente, più è veloce a parità di peso e di tipo di guida. In realtà, però, ad esempio, un’auto con un motore diesel da 80 CV può partire più velocemente della stessa auto con un motore a benzina da 110 CV. Il punto è che non solo i cavalli sono importanti per la dinamica di accelerazione, ma anche la coppia massima del motore. Vi spieghiamo cos’è la coppia in parole semplici, in quali unità di misura si misura la coppia e come è correlata alla potenza.
Che cos’è la coppia
Cos’è la coppia del motore: in termini semplici, è la spinta che un motore produce. Quando il motore è in funzione, fa girare le ruote con una certa forza. Questa forza divisa per un’unità di lunghezza (ad esempio il raggio della ruota) è la coppia. Per un particolare motore, la coppia dipende da molti fattori, dalla cilindrata alla forma delle camme dell’albero a camme. Maggiore è la coppia prodotta dal motore, più forte può spingere l’auto in avanti.
A causa della loro struttura e del loro principio di funzionamento, i motori a combustione interna hanno una caratteristica di coppia molto poco lineare. Pertanto, se nelle caratteristiche del motore è specificato un valore di 150 Nm, questo è il suo valore massimo. Viene raggiunto al picco, a pieno regime e di solito in un intervallo ristretto di giri. Tuttavia, esistono anche motori con un ”ripiano” sul grafico della coppia, quando la spinta rimane stabilmente elevata con l’aumentare del regime del motore – questo è possibile con l’uso della sovralimentazione. Il regime di coppia massima dipende quindi dal tipo e dalla struttura del motore.
Torniamo alle nostre auto convenzionali: perché quella con motore diesel parte più velocemente? Perché in genere ha una coppia maggiore, anche a bassi regimi. I motori diesel sono fondamentalmente diversi da quelli a benzina. Hanno un’efficienza superiore grazie al maggiore contenuto energetico del carburante diesel e al rapporto di compressione. Ciò significa che una maggiore quantità di energia proveniente dal carburante bruciato svolge un lavoro utile, cioè va a creare la coppia. Grazie a questa caratteristica, i motori diesel vengono utilizzati attivamente nei veicoli commerciali.
Cos’è la coppia di un motore
La coppia è il prodotto della forza sulla spalla. Pertanto, la sua unità di misura in un’automobile è il newton-metro (newton moltiplicato per un metro) o, in breve, N-m o Nm. Naturalmente, in un motore non c’è un braccio così evidente come nelle immagini del libro di testo. Invece di un singolo braccio, c’è un meccanismo complesso. La forza è creata dai gas in espansione nella camera di combustione. A differenza della potenza, con i suoi chilowatt e cavalli, raramente si usano scale alternative per designare la spinta: quando si parla di coppia, le unità di misura sono solitamente i newton-metri.
Come la coppia differisce dalla potenza
Abbiamo scoperto da cosa dipende la coppia del motore e da cosa influisce la spinta. Ora è il momento di parlare di potenza.
Ripartiamo dalla fisica: la potenza del motore è uguale al prodotto della coppia divisa per il numero di giri diviso per un fattore di 9549 (N=M*n/9549). Il risultato è espresso in kilowatt. Per convertirlo in cavalli vapore metrici, più familiari, è necessario moltiplicarlo per un altro 1,36.
Per un’autovettura normale, la coppia massima si colloca nell’intervallo di circa 150-300 Nm (nelle autovetture diesel raggiunge i 350-400 Nm), con la maggior parte dei motori a benzina di produzione moderna che girano fino a 6000-7000 giri/min. I diesel oggi sono un po’ più indietro: 5000-5500 giri/min. Inoltre, per far girare l’albero motore a tale velocità e, di conseguenza, le ruote ad esso collegate, è necessaria anche una certa spinta. Pertanto, si scopre che la potenza è un valore derivato dalla coppia. Più è alta, più il motore è potente rispetto ai suoi concorrenti.
C’è una spiegazione più semplice per chi non sa nulla di ingegneria. Una buona trazione vi aiuterà a tirare un rimorchio pesante o a far girare le ruote sulla sabbia. E con una potenza elevata, si possono raggiungere velocità più elevate se non ci sono limiti.
La coppia può essere aumentata
In teoria, è possibile. Il fatto è che in un motore a combustione interna la coppia dipende quasi direttamente dal riempimento dei cilindri: più aria e, di conseguenza, carburante entrano e bruciano, più spinta produce il motore. Tuttavia, i motori sono progettati per determinate caratteristiche di trazione. È possibile aumentare la coppia (e la potenza), ma ciò comporta solitamente una riduzione della durata di vita. Esistono globalmente due modi: meccanico ed elettronico.
Elettronica significa modificare il programma di gestione del motore, aumentando la quantità di aria e carburante nei cilindri: grazie a una maggiore pressione di sovralimentazione, a diverse fasi di apertura delle valvole o di iniezione e così via. Le manipolazioni del programma (chip tuning) nei motori turbo possono ”togliere” fino al 20% della coppia aggiuntiva senza modificare radicalmente il progetto. Ma per i motori ”atmosferici” di solito si tratta di un più modesto 5-7%.
Il metodo meccanico consiste nel modificare la geometria del gruppo cilindro-pistone, dei sistemi di aspirazione e di scarico, nonché nell’aumentare il volume dei cilindri. Il metodo è costoso, quindi di solito viene utilizzato solo per le auto sportive.
In ogni caso, un aumento significativo della coppia comporta la perdita del margine di sicurezza, un’usura più intensa e, di conseguenza, una riduzione della durata del motore prima della revisione.
Totali
- La coppia è, in parole povere, la potenza del motore.
- La coppia si misura in Nm (newton-metri).
- I motori turbo (compresi i diesel) hanno una coppia elevata che si ottiene a basse velocità, i motori atmosferici – di solito a velocità medie o superiori alla media.
- Qualsiasi messa a punto del motore per aumentare significativamente la coppia porta a una perdita di vita del motore.