MOTORI Che cos’è la famosa “coppia” (e come funziona)

Nel mondo dei motori, entro e fuoribordo, sui depliant e sulle presentazioni dei modelli appare sempre lei. La parola “coppia”: viene spesso dato per scontato che chi legge sappia di cosa si stia parlando, ma un piccolo ripasso non fa mai male.

IL PRINCIPIO DELLA COPPIA MOTRICE
Il motore è, per definizione, un organo meccanico all’interno del quale si compie la trasformazione dell’energia da termica a meccanica. L’energia termica utilizzata si ricava dal calore prodotto durante la fase di combustione, che è uno dei momenti cruciali di questa trasformazione. Perché un combustibile possa bruciare occorre metterlo a contatto con il comburente, cioè l’ossigeno.

In tutti i motori, sia a benzina che a gasolio, il comburente usato è l’aria, con il suo normale contenuto d’ossigeno ma il modo in cui l’aria viene a contatto con il combustibile è la maggior differenza tra un motore a benzina e un diesel. Infatti nel motore a benzina l’aria entra nel cilindro già miscelata con il combustibile. L’insieme combustibile più comburente viene poi incendiato dalla scintilla che scocca tra i poli di una candela per effetto dell’alta differenza di potenziale elettrico.

Nel motore diesel, invece, è solo l’aria che entra nel cilindro e qui viene fortemente compressa dalla corsa del pistone, operazione che ne aumenta la temperatura. A questo punto viene iniettato il gasolio che venendosi a trovare in un ambiente fortemente surriscaldato si incendia immediatamente ed è durante lo scoppio che si verifica la produzione di lavoro meccanico.

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Infatti contrariamente al miscuglio pre-scoppio, che ha una forte componente liquida, i prodotti della combustione sono quasi tutti gassosi: a parità di temperatura e pressione, i gas occupano un volume maggiore, il che provoca all’interno della camera scoppio, un improvviso aumento di pressione. Questa forza appena creata spinge sul pistone che inizia così a muoversi verso il basso.

Prendendo in esame per semplicità, un motore monocilindrico, la forza FC generata dalla combustione può essere considerata come composta da due forze: una con direzione perpendicolare al pistone, e una lungo la biella. FA è la forza che andrà a interessare le pareti del cilindro, tendendo ad ovalizzarlo. FB è invece quella che agisce lungo la biella fino all’albero motore, dando luogo opportunamente scomposta, al momento torcente o più comunemente alla coppia del motore, cioè mette in movimento tutto gli ingranaggi fino a provocare, nel nostro caso, la rotazione dell’elica.

Occorre tenere presente che FC non è costante durante tutta la fase di espansione dei gas, ma sarà massima un attimo dopo l’inizio della combustione e andrà diminuendo a mano a mano che il volume della camera aumenterà in seguito alla discesa del pistone. Di conseguenza anche la forza motrice, cioè la “coppia” del motore, non sarà costante durante tutto il ciclo di funzionamento ma avrà uno sviluppo come quello indicato in figura 2.

Quando si accelera inizialmente aumenta la coppia motrice, per cui il numero di giri si porta rapidamente ad un valore più alto; a questo punto essendo la coppia erogata maggiore della forza resistente, la barca subisce un’accelerazione. Se cessiamo di accelerare, mantenendo la leva dell’acceleratore ferma, anche la barca si porterà a una velocità costante, perché coppia motrice e coppia resistente raggiungeranno un valore di equilibrio.