Rispetto ad altre tecnologie che utilizziamo ogni giorno, sembra che i motori delle auto non siano cambiati molto. Il motore di una vecchia Ford Model T ha molto in comune con il motore di una Ford Fusion del 2011, ma è dubbio che Alexander Graham Bell saprebbe cosa fare con un iPhone. Sebbene la tecnologia delle comunicazioni sia cambiata drasticamente, i motori delle automobili utilizzano lo stesso principio di base:la combustione di aria e carburante per creare forza di rotazione e muovere un'auto.
Ma mentre gli stessi principi di base che guidavano i primi motori per auto sono ancora utilizzati oggi, i moderni motori per auto si sono evoluti per soddisfare le esigenze di potenza ed efficienza dei conducenti di oggi. Pensa ai motori delle auto più vecchie come lupi e ai motori delle auto moderne come cani. Condividono la stessa eredità e hanno caratteristiche simili, ma uno va bene nelle situazioni moderne di tutti i giorni, mentre l'altro semplicemente non è in grado di adattarsi a vivere in una città o in un sobborgo.
Prima di parlare di come i motori delle auto moderne siano diversi da quelli più vecchi, è necessario comprendere le basi di come funziona un motore per auto. Fondamentalmente, la benzina e l'aria vengono accese in una camera chiamata cilindro. Nel cilindro c'è un pistone che viene spostato su e giù dall'esplosione benzina/aria. Il pistone è fissato all'albero a gomiti. Quando il pistone si muove su e giù, fa ruotare l'albero motore. L'albero a gomiti va alla trasmissione, che trasmette quella potenza alle ruote dell'auto. Sembra semplice, vero? Con i motori moderni si applicano ancora le basi, ma c'è molto altro a cui pensare.
ContenutiIl tuo motore di base per auto a benzina non è così efficiente. Di tutta l'energia chimica nella benzina, solo il 15 percento circa viene convertito nell'energia meccanica che muove effettivamente l'auto. L'EPA afferma che oltre il 17% dell'energia viene perso quando il motore gira al minimo e un enorme 62% viene perso nel motore a causa del calore e dell'attrito.
I motori moderni dispongono di una serie di tecnologie per renderli più efficienti. Ad esempio, la tecnologia di iniezione diretta, che mescola il carburante e l'aria prima che vengano immessi nel cilindro, può migliorare l'efficienza del motore del 12 percento perché il carburante brucia in modo più efficiente [fonte:Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti]. I turbocompressori, che utilizzano l'aria compressa dal sistema di scarico dell'auto, comprimono l'aria utilizzata nel ciclo di combustione. L'aria compressa porta a una combustione più efficiente. La fasatura variabile delle valvole e la disattivazione dei cilindri sono tecnologie che consentono al motore di utilizzare solo il carburante necessario, aumentando l'efficienza.
C'è un malinteso comune che i motori efficienti siano motori sottodimensionati. Continua a leggere per scoprire come i motori moderni superano i muscoli delle loro controparti precedenti.
Le persone sono più interessate al risparmio di carburante ora rispetto a quando le auto erano nuove, ma sono anche più interessate alla potenza del motore. Dopotutto, le prime auto avevano solo cavalli con cui tenere il passo. Ora le auto viaggiano sulle autostrade. Le auto moderne sono anche molto più pesanti delle prime auto, perché sono piene di dispositivi di sicurezza e accessori. I motori delle auto di oggi hanno molto più lavoro da fare. Stanno trasportando carichi più pesanti a velocità maggiori.
Nonostante la loro maggiore efficienza, i motori odierni sono più potenti dei loro predecessori, anche rispetto ai motori che hanno solo pochi anni. Nel 1983, la Chevrolet Malibu aveva un motore V-6 da 3,8 litri che produceva 110 cavalli. Nel 2005 aveva un quattro cilindri in linea da 2,2 litri che produceva 144 cavalli. La Malibu del 2011 ha una base a quattro cilindri da 2,4 litri che produce 169 cavalli. Gli acquirenti possono anche ottenere un V-6 da 3,6 litri che produce 252 cavalli. Anche se il V-6 sulla Malibu del 2011 è più piccolo del V-6 offerto sul modello del 1983, produce 146 cavalli in più. Anche l'attuale motore a quattro cilindri della Malibu eroga 59 cavalli in più rispetto al V-6 del modello del 1983.
Poiché i motori moderni producono più potenza rispetto ai motori più vecchi, ti aspetteresti che siano più grandi. Ma se guardi l'esempio della Chevrolet Malibu che abbiamo usato nella pagina precedente, noterai che mentre la potenza del motore aumenta, la cilindrata diminuisce.
L'incredibile contrazione del motore nelle auto di oggi può essere attribuita a una maggiore efficienza. I produttori di automobili hanno imparato che non è necessario ingrandire il motore per soddisfare i desideri del consumatore di energia. Devi solo far funzionare il motore in modo più intelligente. La stessa tecnologia che aiuta i motori moderni a funzionare in modo più efficiente significa anche che i motori moderni possono produrre più potenza senza la necessità di un pacchetto più grande.
Il miglior esempio di questo sono i camion Ford F-Series. Da tempo il camion più venduto (e spesso il veicolo più venduto, punto) in America, il Ford F-150 del 2011 è un esempio da manuale di un motore più piccolo che fa lo stesso lavoro di uno più grande. L'F-150 del 2011 ha un motore V-6 da 3,5 litri opzionale che produce 365 cavalli. Il V-8 da 5,0 litri disponibile produce 360 cavalli. Come regola generale, un motore più grande produrrà comunque più potenza di uno più piccolo. L'F-150 ha un V-8 da 6,2 litri disponibile che produce 411 cavalli, che praticamente fa saltare fuori dall'acqua il V-6 da 3,5 litri. Ma il fatto che un motore V-6 possa competere con un V-8 più piccolo in termini di potenza è piuttosto impressionante. Poiché i consumatori chiedono un migliore risparmio di carburante, aspettati di vedere motori più piccoli fare il lavoro che una volta era riservato ai mostri V-8.
Una delle principali differenze tra i motori delle auto moderne e i motori delle auto più vecchi è che i motori delle auto moderne non funzionano così duramente. In un vecchio motore V-8, tutti gli otto cilindri si accendevano, indipendentemente dal fatto che l'auto fosse al minimo o accelerasse il più velocemente possibile. Inoltre, tutti gli otto cilindri ricevevano la stessa quantità di carburante, indipendentemente dal lavoro svolto dal motore in quel momento.
I motori di oggi dispongono di una tecnologia che li rende più intelligenti. La disattivazione del cilindro è un sistema che consente ad alcuni cilindri di un motore di spegnersi quando non sono necessari, ad esempio quando l'auto è al minimo o in crociera. Quando è necessaria più potenza, quei cilindri si "svegliano" e danno una mano. La disattivazione del cilindro aiuta i motori a funzionare in modo più efficiente, poiché significa che il motore utilizza solo il carburante di cui ha bisogno e prolunga solo lo sforzo richiesto per il lavoro da svolgere.
La fasatura e l'alzata delle valvole variabili sono un'altra tecnologia che aiuta i motori moderni a lavorare in modo più intelligente. Senza questo sistema, le valvole del motore si aprono per la stessa quantità di tempo e la stessa distanza, indipendentemente dalla forza del funzionamento del motore. Quello spreca carburante. Con fasatura e alzata variabili delle valvole, le aperture delle valvole sono ottimizzate per il tipo di lavoro svolto dal motore. Ciò aiuta il motore a consumare meno carburante e a lavorare in modo più intelligente.
I motori moderni dispongono di molte tecnologie che aiutano a utilizzare meno carburante e allo stesso tempo producono più potenza rispetto ai motori più vecchi, ma hanno un'ultima cosa che i motori più vecchi semplicemente non avevano:i partner.
I motori delle auto di oggi non sono solo sofisticati risultati tecnologici, ma sono anche associati ad altri componenti high-tech che li aiutano a svolgere meglio il proprio lavoro. Una trasmissione a quattro o cinque velocità era all'avanguardia, ma i motori di oggi sono associati a trasmissioni a sette e persino a otto velocità. Più velocità ha una trasmissione, meglio è in grado di integrarsi con la potenza del motore, facendo funzionare l'intera trasmissione in modo più efficiente. Oppure, se otto velocità non sono sufficienti, i motori moderni sono associati a trasmissioni a variazione continua (CVT). I CVT hanno un numero infinito di rapporti di trasmissione, che li rende in grado di trasmettere la potenza del motore alle ruote nel modo più efficiente possibile.
Nelle auto ibride, i motori moderni vengono aiutati dai motori elettrici alimentati da pacchi batteria. Mentre il motore elettrico può alimentare l'auto a basse velocità o far funzionare gli accessori quando l'auto è ferma, può anche attivarsi per generare potenza extra quando è necessario, come quando un'auto sta accelerando forte. Avere un motore elettrico come backup significa che il motore dell'auto può essere un po' più piccolo e meno potente, il che consente di risparmiare carburante. In alcuni casi, tuttavia, le case automobilistiche stanno combinando motori elettrici con motori grandi e potenti per ottenere prestazioni eccezionali.
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