Il motore Boxer della Subaru
Motore Boxer e a cilindri contrapposti: come cambia l’architettura di un motore. Come abbiamo avuto modo di analizzare già in precedenza, esistono diverse configurazioni di motore. Ogni configurazione presenta una diversa disposizione dei cilindri. I motori più famosi, anche tra i non esperti, sono quelli in linea e quelli a V. La disposizione dei cilindri in linea era la più utilizzata dopo la Seconda Guerra Mondiale, ma presenta diversi inconvenienti quando il numero dei cilindri è 8 o superiore. Mettere 8 cilindri in linea significa avere un motore estremamente lungo.
Il problema che ne deriva da ciò è che l’albero motore per resistere ai carichi e alle diverse sollecitazioni va sovradimensionato. Immaginate, ora, un’auto sportiva che fa della leggerezza e delle prestazioni i suoi punti di forza. Non puoi mica installare un motore con 8, 12 o 16 cilindri in linea? Invece di un’auto sportiva, avresti una limousine con la differenza che lo spazio che in limousine è utilizzato per i passeggeri lo avresti occupato per posizionare il motore.
Logicamente, un incremento eccessivo di peso, comporta tutta una serie di problemi: consumi, dinamica di guida, distribuzione dei pesi, prestazione pura in rettilineo, e così via. Proprio per questo motivo, negli anni ’50 e ’60 hanno iniziato a debuttare i motori con configurazione a V: hanno il vantaggio di richiedere meno spazio a parità di numero cilindri e cilindrata.
Nei motori a V, i cilindri sono distribuiti in due gruppi, in due blocchi, che condividono lo stesso albero motore, dando origine a una forma simile a quella della lettera V. L’angolo della V, dipende dal numero di cilindri. A seconda di tale numero, è necessaria un’apertura maggiore o minore per ottenere un motore bilanciato come conseguenza dell’annullamento delle forze di inerzia del secondo ordine.
Tuttavia, in pratica vengono presi in considerazione anche altri criteri, come le dimensioni del vano motore (che consente di aprire più o meno l’angolo della V) o la disponibilità di motori da cui derivare una nuova configurazione e ridurre i costi. Come regola generale, l’angolo tra i banchi è di solito 60° nel V6, 90° nel V8, anche se ci sono grandi eccezioni, come il 180° a V (che approfondiremo a breve in questo articolo) e il VR5/6 del Gruppo Volkswagen, con un angolo di circa 15°.
Un V12, in effetti, non è altro che due motori a sei cilindri in linea collegati (un’altra configurazione perfettamente bilanciata, proprio come i Boxer a 6 cilindri). Al contrario, i motori V10 e V8 richiedono contrappesi per raggiungere tale equilibrio, come nel caso di tutte le altre disposizioni esistenti.
A primo impatto, chi non è esperto in materia, può facilmente scambiare un motore Boxer con uno a cilindri contrapposti (V a 180°). Entrambi hanno due banchi di cilindri, i cui pistoni sono disposti orizzontalmente su entrambi i lati di un comune albero motore. Tuttavia, presentano alcune differenze. Nel caso del motore Boxer si ha un supporto per ogni singola biella. Nel caso del motore a cilindri contrapposti, invece, ogni manovella è collegata a due bielle. Ciò significa che nel Boxer entrambi i pistoni opposti si allontanano e si avvicinano allo stesso tempo all’albero motore. Nel propulsore con i cilindri contrapposti, invece, quando un pistone si allontana, l’altro si avvicina. Sotto, il video che mostra il funzionamento di un motore Boxer. Sotto, il video che mostra il funzionamento di un motore Boxer.
Cioè, in termini più ingegneristici, nei motori Boxer, entrambi i pistoni nella coppia si trovano contemporaneamente al P.M.I. (punto morto inferiore) o al P.M.S. (punto morto superiore). Nel motore a 180°, invece, quando un pistone si trova al P.M.I., l’altro è al P.M.S. Ecco perché i motori Boxer hanno quel nome, poiché il movimento dei loro pistoni ricorda i pugni di un pugile. Sotto, il video del funzionamento di un motore a cilindri contrapposti.
I motori Boxer di solito hanno configurazioni a 2, 4 e 6 cilindri (quest’ultimo naturalmente bilanciato), che si trovano in marchi come Porsche, Subaru e BMW. Per quanto riguarda il motore con V a 180°, le sue configurazioni più comuni sono quelle di 8 e 12 cilindri, ampiamente utilizzate dal Cavallino Rampante, come la leggendaria Ferrari Testarossa con il suo V12 a 180° di 4,9 litri e 390 CV di potenza massima.
Già dai video, risultano chiari i vantaggi del motore Boxer. Quest’ultimo gode di naturale bilanciamento in quanto le forze generate dal moto dei pistoni si annullano reciprocamente. Nel caso di motore a cilindri contrapposti, avendo i pistoni che si muovono entrambi nella stessa direzione, si hanno delle forti vibrazioni. I Boxer, dunque non richiedono dei contralberi di bilanciamento, detti anche alberi di equilibratura. Con i contralberi è possibile ridurre le vibrazioni provocate dallo squilibrio che genera delle forze alterne del secondo ordine e delle forze di inerzia. Con questa soluzione si allunga la vita del motore, il comfort di automobilista e passeggeri e si migliorano le prestazioni.
Il vantaggio di entrambi i propulsori è che si abbassa il baricentro del blocco motore. Questi motori hanno una complessità costruttiva molto maggiore rispetto ad altre configurazioni. Il motore presenta blocco motore a due bancate e due testate: questo comporta la duplicazione degli organi della distribuzione e dei condotti di aspirazione e scarico.