La disposizione dei cilindri: tipologie e le loro caratteristiche

Il motore è l’elemento cardine di un’autovettura, senza il quale essa non si può definire tale. Anzi, a volte il motore diventa parte integrante di uno specifico modello, contribuendo a renderla unica e differenziarla dalla altre. Ogni casa costruttrice ha un certo grado di libertà sulla disposizione dei cilindri e la scelta di una di queste è dettata dagli obiettivi prestazionali, vincoli progettuali e esigenze della clientela. Il cilindro è il componente del motore lungo il quale il pistone si muove durante il suo funzionamento. In linea generale, i motori hanno più di un cilindro e la loro disposizione può essere elencata in questo modo:

Disposizione dei cilindri in linea
Disposizione dei cilindri a V
Disposizione Boxer

Disposizione dei cilindri in linea:

In questo caso, i cilindri sono disposti in parallelo, l’uno in fianco all’altro. È la disposizione adottata per le vetture di serie, grazie alla necessità di progettare e costruire un numero essenziale di componenti, contenendo quindi i costi per singolo motore. È inoltre la disposizione che non richiede (salvo per la soluzione a 4 cilindri) l’adozione di contralberi di bilanciamento per l’equilibratura, cioè la riduzione delle vibrazioni che possono alterare il regolare funzionamento del motore. Le vibrazioni sono generate a causa della spinta inerziale del pistone che si trasmette sull’albero e, conseguentemente, sul resto del motore. Se è vero che la disposizione in linea garantisce quasi sempre un’equilibratura senza l’ausilio di contralberi, è anche vero che tale circostanza viene raggiunta con un numero di cilindri elevato. Quindi la disposizione in linea richiede l’adozione di alberi motori lunghi, con conseguente necessità di avere a disposizione un ampio spazio nel vano motore. Anche l’altezza del motore può richiedere i suoi spazi, in base alle dimensioni del pistone, della biella e dell’albero motore. A volte l’altezza è così rilevante che l’inclinazione del motore può contribuire a contenere lo spazio necessario. Nelle foto il 4 cilindri in linea della Mazda MX-5 ND (clicca qui per l’articolo completo):

Disposizione dei cilindri a V:

Quando si sente parlare di motori con cilindri disposti a V, è naturale pensare a vetture con vocazione sportiva, come il V6 Busso dell’Alfa Romeo o il V8 DFV della Cosworth. Infatti è proprio l’architettura a V che consente di impiegare un maggior numero di cilindri rispetto ad un motore in linea, a parità di ingombro. Maggiore è il numero di cilindri, maggiore è la potenza erogabile. Non solo: l’altezza del motore si abbassa ed assieme anche il baricentro (per ulteriori informazioni sul centro di massa clicca qui) del motore e ciò contribuisce all’abbassamento del baricentro del veicolo. Il rollio si riduce e la vettura migliora nella manovrabilità in curva. Attenzione però: inclinare i cilindri significa ridurre l’altezza del motore, ma significa anche aumentare lo spazio laterale richiesto nel vano motore, che può costringere ad adottare sospensioni come il Mac Pherson, note per la loro economicità, ma anche per variare eccessivamente l’assetto della vettura in curva. Inoltre, costruire un motore a V significa aumentare il numero di componenti richiesti (due testate anziché di una, quattro alberi a camme anziché di due) e la complessità dei condotti di aspirazione e scarico, con conseguenti aumenti di costi e di peso. Per l’equilibratura, sarà quasi sempre necessario l’uso di contralberi di bilanciamento, tranne nel caso di un ingombrante 12 cilindri. Di seguito il 6 cilindri a V della Porsche Cayenne Diesel (clicca qui per l’articolo completo)

Disposizione dei cilindri Boxer:

Facciamo un’importante premessa: molto spesso il motore Boxer viene confuso con il motore Piatto a causa della loro apparente somiglianza. Infatti, in entrambi i casi, bielle e pistoni sono disposti orizzontalmente. La differenza risiede all’interno: nei motori boxer le bielle sono disposte separatamente sul proprio perno di manovella; nei motori piatti, le bielle sono disposte a coppie sullo stesso perno. Ciò influisce sull’equilibratura del motore in quanto,nel motore Boxer,il moto contrapposto dei pistoni riduce già di per sé le vibrazioni. Il motore piatto va visto come un motore a V di 180°, in cui il moto unidirezionale dei cilindri contrapposti genera forti vibrazioni, per cui è opportuno adottare contralberi di bilanciamento. (Nel disegno, a sinistra il motore V180 a destra il Boxer)

Grazie alla sua stessa architettura ad altezza ancor più ridotta, il baricentro si abbassa ulteriormente rispetto ad un motore a V, ma aumenta ulteriormente l’ingombro laterale. Migliora ancora di più la manovrabilità, ma rende sempre più obbligata l’adozione di una sospensione Mac Pherson. Mantiene lo stesso grado di complessità visto nei motori a V: più testate, più alberi a camme, condotti di aspirazione e di scarico più complessi rispetto ad un motore in linea. Il che si traduce anche qui in motori costosi e pesanti. Di seguito il 4 cilindri Boxer della Toyota GT86 (clicca qui per l’articolo completo):