Tre cilindri vs Quattro cilindri

[castagnetto]

Bella 'sta discussione,mi ci sono imbattuto per caso.

Un amico che,nella sua dignitosissima vita lavorativa,ha colludato-testato motori industriali collaborando alla ingegnerizzazione,mi diceva che la differenza sostanziale fra i motori a tre cilindri e gli altri,a numero di cilindri pari sta,semplicemente,nella "ruvidità" dovuta alla difficoltà/complessità di equilibrare masse alterne asimmetriche a costi accettabili.(punto)
Il ciclo termico non c'entra nulla e riguarda i singoli cilindri.
La quantità di motori a tre cilindri in circolazione parla chiaro riguardo alla durata ed affidabilità.
C

[Cinghiale]

Ciò che conta è il numero di giri per eseguire un ciclo termodinamico: nel caso di motori a 4 tempi, in ogni cilindro, occorrono 2 giri per completare un ciclo termodinamico, mentre, nei motori a 2 tempi, abbiamo un ciclo termodinamico ogni giro. Pertanto, le forze dovute all'irregolarità del ciclo saranno meglio compensate nei motori a 2 tempi di quanto non accada in quelli a 4 tempi, mentre le forze alterne d'inerzia pure sono indipendenti dal numero di giri per ogni ciclo termodinamico. Pertanto, un motore a 3 cilindri a 2 tempi si comporterà, dal punto di vista vibrazionale e della fluidità di erogazione del momento in uscita, come un motore a 6 cilindri a 4 tempi.

Vedasi anche messaggio n. 23 del 30 novembre 2007 & 98 del 18 maggio 2009.

P. S.: qualora l'illustre Collega volesse unirsi alla discussione, sarebbe ben accetto.

[castagnetto]

Salve,
non ho capito bene ma temo si mescolino le vibrazioni generate dallo scoppio con quelle generate da masse in movimento delle quali,mi sembra,se ne ignorino le origini che sono stesse ad ogni giro,sui due e sui quattro tempi.

La ricerca dell'equilibratura dinamica delle masse mi diceva che si fa usando un motore elettrico esterno,per poter distinguere i valori in gioco.
C

[Cinghiale]

Le forze alterne d'inerzia dovute allo spostamento delle masse è indipendente dal numero di giri per ciclo termodinamico, però le forze alterne d'inerzia globali debbono tenere conto dei parametri derivanti dalla termodinamica. Un motore che abbia un numero di cilindri inferiore al numero di tempi avrà tratti di marcia per inerzia e, quindi, un funzionamento meno regolare.

[mefito]

Un motore che abbia un numero di cilindri inferiore al numero di tempi avrà tratti di marcia per inerzia e, quindi, un funzionamento meno regolare.

Non conosco la "teoria",ma ho sempre usato anche tre cilindri con piena soddisfazione.
Evidentemente i progettisti sanno trovare le soluzioni tecniche opportune.

[castagnetto]

Le forze alterne d'inerzia dovute allo spostamento delle masse è indipendente dal numero di giri per ciclo termodinamico, però le forze alterne d'inerzia globali debbono tenere conto dei parametri derivanti dalla termodinamica.

Si continua a mescolare le cose:
una cosa sono le variazioni di velocità angolare,altra sono le masse non bilanciate.(posizione asimmetrica delle bielle)

Un motore che abbia un numero di cilindri inferiore al numero di tempi avrà tratti di marcia per inerzia e, quindi, un funzionamento meno regolare.

Che un monocilindrico abbia grandi variazioni di velocità angolare con consguenti reazioni è anche troppo ovvio ma non c'entra con il bilanciamento delle masse e sopratutto non influisce su durata e affidabilità.
C

[Cinghiale]

Forse, la voce dell'enciclopedia Treccani può essere più chiara di quanto non faccia chi scrive.
Esiste anche un ottimo documento redatto dall'Università di Palermo, dove, a pagina 553, si fa esplicito riferimento al ciclo termodinamico quando si tratti di bilanciare motori pluricilindrici, stante il diverso comportamento e la diversa irregolarità dinamica nei motori a 2 od a 4 tempi.

Sul stito Palermitano, è disponibile anche tutto un intero testo di Meccanica applicata alle Macchine, scaricabile a sezioni.

[mefito]

Forse, la voce dell'enciclopedia Treccani può essere più chiara di quanto non faccia chi scrive.
Esiste anche un ottimo documento redatto dall'Università di Palermo, dove, a pagina 553, si fa esplicito riferimento al ciclo termodinamico quando si tratti di bilanciare motori pluricilindrici, stante il diverso comportamento e la diversa irregolarità dinamica nei motori a 2 od a 4 tempi.

Sul stito Palermitano, è disponibile anche tutto un intero testo di Meccanica applicata alle Macchine, scaricabile a sezioni.

Quindi dici che è più ""complicarto" per il costruttore o ci sono limiti tecnici non superabili?
E tutti i più grandi costruttori ed utilizzatori di motori tre cilindri fanno ed utilizzano un prodotto "non ottimale"?
Da semplice utilizzatore non ho ancora capito(riscontrato) quale sia il problema.

[Cinghiale]

Ora, la discussione si è mossa su di un piano teorico, ma, fortunatamente, trattasi di teoria con ampie applicazioni pratiche.


Il problema può essere scisso in due sottoproblemi elementari, i cui effetti debbono essere sovrapposti.

Le forze ed i momenti alterni d'inerzia, derivanti dal fatto che vi sono masse traslanti e rotanti in maniera alternativa, fenomeno indipendente dal fatto che vi sia un cilindro in cui avviene un ciclo termodinamico, il che è facilmente calcolabile e dimostrabile sperimentalmente effettuando misure su di un motore a valvole permanentemente aperte. Queste grandezze, scompensate nel monocilindrico, sono, via via in ordine crescente, compensate all'aumentare del frazionamento.

L'irregolarità dinamica derivante dal ciclo termodinamico. Trattasi di un fenomeno meno appariscente nelle macchine a due tempi, quali motori a combustione interna appositamente progettati per condurre un ciclo termodinamico per ogni giro, nei compressori e nelle macchine alternative a vapore con pistone a semplice effetto, mentre, nei motori a combustione interna a quattro tempi, dove occorrono due giri di motore per completare un ciclo termodinamico, è particolarmente notevole. Inoltre, come facilmente comprensibile, il tutto è influenzato dalla natura del ciclo termodinamico: un tranquillo ciclo come quello di un compressore, costituito da due politropiche particolarmente addomesticate (la compressione è, approssimativamente, un'adiabatica) è ben diverso da un ciclo Otto a quattro tempi, con due isocore interposte fra due adiabatiche (approssimazione di due politropiche con esponente medio pari a 1.3) e due isobare corrispondenti alle fasi di aspirazione e di scarico.


Calando quanto scritto nel campo dell'applicazione pratica, si deduce molto facilmente, che, a causa di evidenti limiti tecnici invalicabili, un motore poco frazionato rappresenta un prodotto di per sé non ottimale dal punto di vista delle vibrazioni, tanto per le forze e per i momenti alterni d'inerzia, tanto per l'irregolarità dinamica derivante dal ciclo termodinamico. Nondimeno, questi motori trovano applicazione quando si debbano soddisfare esigenze di compattezza: infatti, nei piccoli propulsori destinati ad essere accoppiati a motoseghe oppure a decespugliatori, si adottano necessariamente motori monocilindrici a due tempi, dove si svolge un ciclo termodinamico ogni giro e, quindi, dal punto di vista della potenza erogata, sono quasi equivalenti ad un motore a quattro tempi di cilindrata doppia, ma, dal punto di vista delle vibrazioni, sono equivalenti ad un motore a due cilindri a quattro tempi; lo stesso accade con i motocoltivatori, dove si opta per motori a quattro tempi e, quindi, le irregolarità di un funzionamento intrinsecamente rude si avvertono in maniera maggiore, ma, essendo apparecchi destinati ad un uso per tempi brevi, è prioritario soddisgare i requisiti di leggerezza e compattezza rispetto a quelli vibrazionali ed acustici. Nel caso dei trattori, invece, abbiamo quasi esclusivamente motori a quattro tempi, frazionati a due cilindri per le potenze di poco superiori a quelle dei motocoltivatori, dove è importante avere macchine piccole per manovrare in spazi ultralimitati, a tre cilindri per avere un motore più corto e, quindi, un veicolo manovrabile in spazi alquanto limitati, accettando però le intrinseche limitazioni di un comportamento peggiore dal punto di vista vibrazionale ed acustico e di una potenza inferiore. Da quattro cilindri in poi, i motori a quattro tempi, eccettuato il momento alterno del prim'ordine tipico dei motori a cinque cilindri, peraltro eliminabile mediante apposizione di un albero rotante scavato in maniera asimmetrica, sono sufficientemente lisci nel loro funzionamento.
L'unica ragione per cui, nei trattori, a bassa potenza, si preferisce un frazionamento minore deriva dalla possibilità di utilizzare attrezzaggi e componenti comuni a molte altre macchine, eccettuato il bancale, l'albero a gomiti e la coppa dell'olio, tanto per il motore, quanto per la pompa dell'iniezione, ma restano sempre motori zoppi ed asmatici, cui nessun volano potrà mai apportare gentilezza in quantità apprezzabile.

[mefito]

L'unica ragione per cui, nei trattori, a bassa potenza, si preferisce un frazionamento minore deriva dalla possibilità di utilizzare attrezzaggi e componenti comuni a molte altre macchine, eccettuato il bancale, l'albero a gomiti e la coppa dell'olio, tanto per il motore, quanto per la pompa dell'iniezione, ma restano sempre motori zoppi ed asmatici, cui nessun volano potrà mai apportare gentilezza in quantità apprezzabile.

Ma li hai anche usati?
Non posso entrare nel merito della teoria.
Le principali scelte tecniche/limitazioni per i costruttori sono di natura economica e normativa.Tecnicamente riescono a fare qualsiasi cosa,valuteranno solo la convenienza economica e se gli permette di rispettare le normative(principalmente le emissioni).

[Cinghiale]

Tecnicamente, contro il funzionamento rude di un motore a 2 o 3 cilindri, per tacere del monocilindrico, si può fare poco più di nulla.
Personalmente, oltre ai citati monocilindrici, ho adoperato, in qualche occasione, l'indistruttibile FIAT 455C, ma questi motori, tanto sono rozzi, mi urtano solamente a sentirne la voce; resta il fatto che ai costruttori conveniva utilizzare quasi tutto quanto di competenza del 605.

[castagnetto]

Bella 'sta discussione,mi ci sono imbattuto per caso.

Un amico che,nella sua dignitosissima vita lavorativa,ha colludato-testato motori industriali collaborando alla ingegnerizzazione,mi diceva che la differenza sostanziale fra i motori a tre cilindri e gli altri,a numero di cilindri pari sta,semplicemente,nella "ruvidità" dovuta alla difficoltà/complessità di equilibrare masse alterne asimmetriche a costi accettabili.(punto)
Il ciclo termico non c'entra nulla e riguarda i singoli cilindri.
La quantità di motori a tre cilindri in circolazione parla chiaro riguardo alla durata ed affidabilità.
C

L'argomento parlava delle differnze fra motori a tre a quattro cilindri.
Nel mio primo post (richiamato sopra) cercavo di descrivere,in maniera semplice,quali sono le differenze sostanziali che fanno si che il motore a tre cilindri sia più ruvido di uno a quattro.
Non pensavo di di dover sorbire tutta questa tiritera che serve a poco e,ripeto,non tiene conto della differenza di disposizione delle masse fra i due tipi di motore.

Questo è un bellissimo video che da idea di cosa sevirebbe per eqilibrare un tre cilindri:http://www.youtube.com/watch?v=XLwkctSAkPQ
C

[mefito]

Personalmente, oltre ai citati monocilindrici, ho adoperato, in qualche occasione, l'indistruttibile FIAT 455C, ma questi motori, tanto sono rozzi, mi urtano solamente a sentirne la voce; resta il fatto che ai costruttori conveniva utilizzare quasi tutto quanto di competenza del 605.

Ci sono stati mezzi a sei cilindri(casa Fiat)che se non ti stringi bene la cistura ti calano i pantaloni da seduto per le vibrazioni,non mi è mai venuto in mente di legarlo al n°di cilindri.
Non sarà che hai utilizzato mezzi, che di loro erano rozzi e che tu hai immediatamente ricondotto(per coincidenza) alle tue considerazioni teoriche sul frazionamento motori?

[Actros 1857]

Che un monocilindrico abbia grandi variazioni di velocità angolare con consguenti reazioni è anche troppo ovvio ma non c'entra con il bilanciamento delle masse e sopratutto non influisce su durata e affidabilità.
C

Concordo in pieno con Castagnetto...

[Cinghiale]

Valutando un motore nel suo complesso, occorre tenere conto di entrambi gli aspetti.
La citata ripresa del simulatore è relativa alla sola componente delle forze e dei momenti alterni d'inerzia senza alcun'altra condizione al contorno, tanto meno quella termodinamica.
I motori a sei cilindri sono caratterizzati da bassissime vibrazioni: probabilmente, quell'esemplare non era in perfetto stato di manutenzione oppure il volano era insufficiente.

[Cinghiale]

Ottimo costruttore: unico difetto, il motore a tre cilindri, che è un'autentica sagra delle vibrazioni.

[mefito]

Ottimo costruttore: unico difetto, il motore a tre cilindri, che è un'autentica sagra delle vibrazioni.

Sembrerebbe che ti basi solo su "luoghi comuni" e "teorie antiquate" e non hai mai provato direttamente i moderni motori 3 cilindri utilizzati sulle trattrici,oppure lo hai provato ed hai riscontri reali?

[Cinghiale]

Le mie non sono teorie antiquate: la matematica non è un'opinione; motori con frazionamento inferiore al numero di tempi del ciclo macchina (diverso dal ciclo termodinamico) si sentono nel loro rozzo borbottio ben da lontano.

[mefito]

Le mie non sono teorie antiquate: la matematica non è un'opinione; motori con frazionamento inferiore al numero di tempi del ciclo macchina (diverso dal ciclo termodinamico) si sentono nel loro rozzo borbottio ben da lontano.

Domanda fondamentale: Li hai mai usati?
Davvero mentre stai trinciando senti le "vibrazioni" del motore?

[Cinghiale]

Mi dà già fastidio sentirne la loro voce borbottante, quasi da motocoltivatore.

[mefito]

Mi dà già fastidio sentirne la loro voce borbottante, quasi da motocoltivatore.

Ti auguro ti poter superare il preconcetto,la teoria "scolastica" potrebbe scoprire la raltà.

[roberto 64]

Secondo me il quattro cilindri è meglio per vari motivi, tra i quali la cilindrata maggiore ma volevo dire che nei motori Same che conosco bene le masse contro rotanti sono presenti nei quattro cilindri,nel tre no.Ti assicuro che non va zoppo per niente.

[Cinghiale]

Le masse controrotanti nel motore a quattro cilindri (meccanismo di Lanchester) serve per equilibrare le forze alterne d'inerzia del second'ordine, essendo già equilibrate quelle del primo; su di un motore a tre cilindri, completamente squilibrato e caratterizzato da marcia parzialmente per inerzia, non hanno senso.

[bruxiacusti]

e a dire che la voce borbottante dei monocilindrici come quella dei tre cilindri per me è una dolce sinfonia