La maggior parte delle persone ha un'idea di quale sia la potenza di un motore, ma è confusa su cosa rappresenti esattamente il valore della coppia. In effetti, molte auto che si sentono potenti mostrano gli effetti di una coppia elevata piuttosto che di un'elevata potenza.
Misurazione della coppia e della potenza del motore
Un motore che produce molta coppia su un'ampia gamma di regimi sarà rilassante da guidare perché sono necessari meno cambi di marcia:la coppia del motore è spesso sufficiente per accelerare l'auto senza scalare. A velocità di crociera, il motore di un camion non dovrà girare molto rapidamente perché può tirare a marce alte, il che crea una buona economia.
I motori che producono molta potenza per le loro dimensioni di solito non producono molta coppia e la coppia che c'è spesso viene prodotta a regimi motore più elevati. È anche probabile che il motore produca coppia e potenza utilizzabili su una gamma più piccola di regimi del motore; questa stretta "fascia di potenza" rende il motore meno adatto di un motore potente o "pigro" per lavori come il traino e l'auto sarà meno rilassante da guidare.
Un motore di una piccola auto familiare abbastanza tipico emette, diciamo, 60 CV (potenza del freno) a 5000 giri / min. Lo stesso motore può essere messo a punto o modificato in modo da fornire 80 CV a 6000 giri / min. Ma sebbene la potenza sia maggiore, la coppia di picco può effettivamente essere inferiore, oltre a verificarsi a un regime del motore più elevato. Non ci sarà coppia ai bassi e medi regimi.
In altre parole, anche se un'auto con il motore messo a punto avrebbe una velocità massima più alta, accelererebbe meglio solo se il cambio fosse usato al massimo per mantenere il regime del motore alto, supponendo che il cambio rimanesse lo stesso.
In pratica, l'auto altamente messa a punto dovrebbe quasi sicuramente avere una marcia diversa per rimanere guidabile:le marce dovrebbero essere più ravvicinate e il rapporto complessivo leggermente inferiore.
La normale procedura di test del motore consiste nel far funzionare l'unità su un ordinamometro "freno" che misura la coppia su un'ampia gamma di velocità, osservando lo sforzo di frenata necessario per mantenere il motore a un regime costante a pieno regime.
La coppia moltiplicata per la velocità del motore fornisce quindi la potenza, chiamata potenza del freno (CV). La potenza così misurata, con il motore su un banco di prova, è espressa come potenza erogata al volano.
È invece possibile far funzionare l'auto su un banco dinamometrico "su strada rotolante" per misurare invece la potenza erogata alle ruote motrici. Questa è inferiore alla potenza al volano a causa delle perdite di attrito nel sistema di trasmissione dell'auto, ma dà un'idea più realistica delle prestazioni dell'auto poiché mostra quanta potenza raggiunge la strada.
Ogni progettista di motori deve tenere a mente l'equilibrio tra potenza e coppia. Potrebbe anche spostare leggermente l'equilibrio dalla potenza e verso la coppia se un numero sufficiente di conducenti comprendesse l'importanza della coppia e la generalizzazione che la potenza rispetto alla resistenza aerodinamica determina la velocità massima, la coppia rispetto al peso determina l'accelerazione.
Quando l'auto accelera, forze diverse dal peso, come la resistenza aerodinamica, la resistenza al rotolamento degli pneumatici e l'attrito all'interno del motore e della trasmissione, agiscono su di essa per cercare di resistere a questa accelerazione. A una certa velocità, queste forze di trascinamento eguagliano la forza motrice dell'auto, o coppia, e non c'è potenza in eccesso rimasta per un'ulteriore accelerazione.
Le modifiche agli ingranaggi sono importanti quando si guarda alla potenza e alla coppia, perché gli ingranaggi agiscono come moltiplicatori di coppia.
Se la prima marcia ha un rapporto di 3:1, moltiplica per tre la coppia erogata dal motore quando la trasmette alla trasmissione finale. Allo stesso modo, il rapporto di trasmissione finale, in genere intorno a 3,5:1, moltiplica ancora di tanto la coppia del cambio.
In prima marcia, quindi, la coppia erogata alle ruote motrici può essere circa dieci volte superiore alla coppia erogata dal motore, mentre la velocità di rotazione sarà ridotta di un fattore simile. Questa riduzione è necessaria perché uno dei maggiori inconvenienti di un motore a pistoni è la sua scarsa coppia ai bassi regimi.
La quantità di potenza sviluppata da un motore può essere misurata su un dinamometro ei risultati possono essere tracciati su un grafico. Qui vengono mostrate le curve tipiche per un motore in quelli che un sintonizzatore del motore chiamerebbe gli stati "ottimizzazione stradale" e "messa a punto veloce su strada".
Road tune (vicino a destra) è il compromesso tra potenza/coppia e risparmio di carburante che un produttore di automobili integra in un tipico motore per auto durante la sua progettazione.
Un motore veloce per la messa a punto della strada (all'estrema destra) sacrifica un po' di risparmio di carburante per una maggiore potenza. La quantità di coppia è complessivamente leggermente inferiore e la coppia massima si verifica a regimi più elevati. Un tale motore sviluppa più potenza di fascia alta che darebbe una velocità massima più elevata, ma la sua coppia complessiva ridotta richiede regimi più elevati per la stessa potenza e più cambi di marcia, una guida meno "pigra".
