MotoGP, Pistoni

MotoGP, tecnica: V4 o 4 cilindri in linea, qual è il motore più potente?

I vantaggi e gli handicap delle due differenti configurazioni motoristiche utilizzate dai Costruttori impegnati nella top class

16 marzo 2020 - 10:36

di Paul-Emile Viel

I prototipi con motore V4 hanno vinto 44  delle ultime 50 gare della MotoGP, una percentuale di successi pari all’88%. La stessa configurazione di propulsore ha anche realizzato le migliori velocità massime in 47 delle ultime 50 gare, un tasso del 94% . Come spiegare questo dominio? È solo il fatto che i motori V4 sviluppano più potenza? E se sì, perché? La risposta è: si, i V4 sono  (leggermente) più potenti.  Il divario non è enorme, ovviamente, ma in top class si gioca su dettagli minimi e delta di prestazione infinitesimali.  Per cui anche una “leggera” potenza in più conta, eccome se conta.

ALBERO MOTORE

L’albero  di un V4 è più corto di quello di un quattro cilindri in linea, quindi è più rigido e più resistente. Lo stesso vale per il telaio, perché avendo solo 2 cilindri nell’asse longitudinale della motocicletta, anziché 4 come sul plurifrazionato in linea, è più facile trovare rigidità strutturale.  Inoltre produce meno attrito perché funziona su tre cuscinetti principali e non su cinque, il minimo richiesto da un quattro in linea. E con le bielle adiacenti sullo stesso perno dell’albero motore, crea una coppia inferiore del bilanciere. Ancora meglio, una V di 90 gradi ha un perfetto equilibrio primario, quindi non richiede un albero di bilanciamento che limiti la sua inerzia.

PERDITE PER POMPAGGIO 

Anche le perdite di pompaggio sono importanti. Corrispondono alla potenza sprecata pompando aria attraverso il motore dall’aspirazione fino allo scarico. Fino a 300 litri di aria al secondo passano attraverso un motore da 1000 cc che gira a  18.000 giri/minuto. Una configurazione V4 gestisce questo flusso molto meglio di un quattro cilindri in linea, quindi il V4 perde meno potenza a causa delle perdite di pompaggio: stiamo ancora parlando di alcuni kW, ma ogni guadagno conta. Ciò è spiegato dalla forma dell’air box,  che facilita la distribuzione dell’aria in ciascuno dei cilindri. Pertanto, un albero motore più rigido, meno vibrazioni e un migliore bilanciamento consentono ai progettisti di spingere il motore più in alto come règime di rotazione e quindi logicamente di ottenere più potenza, con l’ulteriore vantaggio di una minore perdita di attrito.

GLI HANDICAP DEL 4 IN LINEA

I progettisti di 4 cilindri in linea devono fare i conti con la minore rigidezza dell’albero motore, più maggiori attriti, più vibrazioni e maggiori perdite legate al pompaggio. Tutti questi fattori  penalizzano leggermente il motore  riguardo la potenza massima. Stiamo ancora una volta parlando di motori da competizione, che producono quasi 300 CV per 1000 cc: a questi livelli anche il singolo cavallo conta.

ULTERIORI VANTAGGI DEL V4

La configurazione V4  con inclinazione delle bancate a 90° – utilizzata dalla Ducati in MotoGP dal 2003 e dalla Honda dal 2012, quindi dalla KTM e infine dall’Aprilia – presenta un ulteriore vantaggio. Consente ai progettisti di utilizzare una più ampia varietà di scoppi irregolari  (tipo Big Bang) per ottimizzare la potenza,  avendo al tempo stesso una moto facile da guidare. Questo spiega perché queste quattro aziende  usano V4 a 90 °, anziché V con un angolo più stretto.  Questo consente loro di avere  più potenza con una migliore erogazione. Suzuki però ha fatto un passo indietro, tornando a 4 cilindri in linea dopo il 2011.  Nell’era della MotoGP con capacità limitata ad 800 cc, l’unico marchio ad insistere sul quattro in linea è stata Yamaha.

VALVOLE

Le Ducati V4 utilizzano il sistema desmodromico, che consente di raggiungere altissimi règimi di rotazione senza mettere in crisi le valvole. La Ducati ha quindi minori limitazioni riguardo i profili delle cammes e può aprire e chiudere le valvole più velocemente, aumentando la velocità del motore e quindi la potenza. Honda utilizza   un sistema senza molle valvole, con l’alzata comandate da un sistema pneumatico, mentre il sistema Ducati è completamente  meccanico. Entrambi i sistemi hanno lo stesso scopo, ma le valvole pneumatiche richiedono una riserva d’aria per mantenere le molle pneumatiche alla pressione corretta, e quindi più peso sulla moto.

ALIMENTAZIONE

Uno dei limiti del quattro cilindri in linea, rispetto al V4, è la maggiore larghezza del motore che rende difficile l’utilizzo di corpi farfallati sufficientemente grandi. L’uso di farfalle più grandi per favorire il riempimento dell’aria e aumentare la potenza renderebbe probabilmente la moto troppo larga, il che andrebbe a scapito delle prestazioni aerodinamiche e del posizionamento del pilota. In teoria, un prototipo della MotoGP alimentato da un V4 dovrebbe essere più stretto di un quattro in linea, ma non è così, dal momento che le dimensioni del radiatore sono ora il fattore determinante per la larghezza complessiva. E per un V4, il sistema di raffreddamento è assai più complesso. Continueremo a parlare delle differenze fra le due configurazioni nella seconda parte dell’articolo, che pubblicheremo a breve (segue).

Leggi qui l’articolo originale su Paddock-GP

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