Potenza Specifica

Di solito quando tra profani e non, si va a parlare di un motore, per valutarne la qualità o per confrontarlo con un'altro si parla sempre di potenza specifica, che si calcola dividendo i CV per la cilindrata espressa espressa in cc o in litri (1000cc). Infatti è normale (ma come abbiamo visto non del tutto vero) che un motore più grosso sia anche più potente e quindi per sapere se i Cv erogati sono dati dalle dimensioni o dalla qualità del progetto del propulsore, si va a calcolare la potenza specifica. La cilindrata come ricordato fino alla noia non conta molto, però è consuetudine nelle competizione fissare questo parametro per regolamento. Anche nelle auto di serie per vari motivi ci si riferisce sempre alla cilindrata ed è per questo che nella pratica, la potenza specifica risulta avere un qualche significato.
Oggi lo stato dell'arte dei 4T aspirati è dato dai motori di f1 nei quali si superano i 280 Cv/litro, mentre nei 2T i migliori sono i motori da Motomondiale e da Go Kart nei quali la potenza specifica supera l'incredibile valore di 400 Cv/litro. Nei motori di serie anche quelli più spinti è difficile superare i 100Cv/litro come evidente dalla tabella qui sotto in cui riporto alcuni valori di auto in produzione.
 

Potenza Areolare

Questa è una delle grandezze più significative, per valutare un motore,.
La potenza areolare non è altro che metà del prodotto tra pme e Up, cioè la potenza diviso la superficie totale dei pistoni. Quindi rappresenta, in modo semplice e univoco, il grado di esasperazione di un motore e il suo grado di perfezione. Andando poi a valutare i valori di pme e Ut, si capirà in che modo si è orientato il progettista, cioè su cosa ha lavorato per ottenere quel risultato.
 

Potenza Peso

Un'altro parametro molto importante per valutare la bontà del progetto di un motore, è il rapporto tra il peso del motore e la potenza da esso erogata. Infatti, specie nelle competizioni, la prestazione del veicolo è fortemente influenzata dal peso, di cui il motore è una consistente componente. Anzi il peso della vettura è in generale ben più  importante della potenza, in quanto la potenza serve solo per accelerare il veicolo mentre, il peso conta sia in accelerazione, che in frenata, che in curva. Oltre a questo, la potenza peso, esprime la bontà del progetto meccanico, del processo produttivo ed è un' indice della qualità dei materiali di cui è composto. Purtroppo calcolare la potenza peso è estremamente difficile in quanto il peso del propulsore non viene mai dichiarato nelle specifiche delle vetture di serie e a maggior ragione di quelle da corsa, così che fare una statistica e dei confronti è praticamente impossibile. Per le f1 però si sa che un propulsore pesa un pò meno di 100Kg nonostante che sia portante cioè faccia parte integrante del telaio, per cui è facile calcolarne la potenza peso che si attesta sul valore incredibile di 8-9 Cv/Kg.

Densità Globale

Questo parametro simile al precedente è dato dal rapporto tra il peso del motore e la sua cilindrata. Infatti come detto più volte, la cilindrata, pur non contando molto, viene presa, nelle competizioni, come regola basilare. Oltre a questo come vedremo nella teoria della similitudine, esso rappresenta uno dei quattro parametri universali che si mantengono inalterati da un motore all'altro e che ne permette il confronto.
Per questo viene usato questo parametro invece del precedente per indicare la bontà del progetto meccanico del motore. Avere valori piccoli implica che il motore ha un disegno sofisticato, ed è fatto con materiali pregiati. Ovviamente ogni tipo di motore ha caratteristiche diverse che impongono pesi diversi. Ad esempio un moderno motore aspirato di f1, pur essendo portante , cioè pur facendo parte integrante del telaio, non pesa più di 100 kg, il che significa che siamo intorno ad una densità globale di circa 33 kg/litro , mentre questo valore sale a circa 100 kg/litro per un motore dell'epoca del turbo, in cui,  oltre ai 15 anni di sviluppo,  sia i livelli di pme alti impongono strutture robuste, sia il turbo stesso ha un notevole peso.

Cilindrata unitaria ( V )

Abbiamo già detto che la potenza non dipende dalla cilindrata, ma solo dall'area dei pistoni e abbiamo osservato come nella pratica è normale che motori con maggiori cilindrate hanno maggior Cv, ma abbiamo spiegato questo fatto, con la semplice osservazione, che fare un motore più grande vuol dire automaticamente aumentare la sezione dei pistoni. Oltre a questo, si può vedere come varia la potenza se, a parità di altre condizioni ed in particolare il rapporto corsa alesaggio, si varia la cilindrata. Cioè in pratica, se costruiamo due esemplari in scala tra loro , ad esempio uno di cilindrata doppia dell'altro, si nota, contrariamente a quanto potremmo aspettarci, che l'uno non ha il dopio della potenza dell'altro, ma sensibilmente di meno. Infatti la potenza di un motore varia meno che linearmente con la cilindrata. Esattamente come la radice cubica del quadrato della cilindrata:    . Quindi come si vede in figura è più facile ottenere tanta potenza in cilindrate unitarie piccole che in cilindrate unitarie grandi. Questo significa ad esempio che se un monocilidrico da 500cc ha 100 cv , un 125 cc avrà circa 40 Cv che è molto più di 1/4 (25Cv).
 

Numero di Cilindri ( Z )

In questo caso si può vedere che a parità delle altre condizioni geometriche cioè cilindrata e rapporto cosa alesaggio, all'aumentare del frazionamento, cioè del numero di pistoni, la potenza cresce perchè come detto cilindri, di cilindrate più piccole, hanno più potenza. Anche in questo caso però la potenza non cresce linearmente con Z, cioè non raddoppia al raddoppiare del numero dei cilindri ma molto meno. Esattamente come la radice cubica del numero di cilindri : Oltre a questo un motore molto frazionato ha un rendimento meccanico basso, dovuto alle maggiore estensione delle superfici di strisciamento, più altri attriti dovuti a distorsioni strutturali e da eventuali errori di allineamento e di geometria. Poi, un più alto numero di cilindri, aumenta le perdite di carico complessive, riducendo il coefficiente di riempimento. Oltre a questo un motore molto frazionato è molto complesso da costruire e da progettare, è intrinsecamente più fragile e molto più costoso.

Cilindrata Vs Numero di Cilindri

La potenza cresce facendo piccole cilindrate unitarie, mentre abbiamo visto che avere tanti cilindri non paga perchè cala molto il rendimento organico. Questo porta di volta in volta a dover trovare un compromesso e decidere il numero di cilindri giusto per soddisfare alle esigenze di progetto. La storia dell'automobilismo ci testimonia che, nella ricerca di potenza massima, il frazionamento ideale è tra gli 8 e i 12 cilindri con cilindrate unitarie dai 200cc ai 500cc.

Rapporto Corsa Alesaggio ( C/D )

Abbiamo detto che la potenza dipende dalla superficie dei pistoni, cioè dall'alesaggio e che la cilindrata non è altro che la corsa per l'alesaggio. E' quindi ovvio che a parità di cilindrata unitaria se si diminuisce il rapporto corsa alesaggio, crescerà l'alesaggio e diminuirà la corsa, così che crescerà anche la superficie dei pistoni. E' quindi ovvio che quando si ricerca la potenza massima, si tende a ridurre il più possibile questo rapporto, per i motivi visti e per altri che adesso vedremo. Infatti se l'alesaggio è grande è più facile fare condotti di aspirazioni più grandi e rettilinei con grande vantaggio per il riempimento.  Poi una corsa più piccola permette di avere un albero più rigido, un motore più piccolo e leggero. La relazione che lega corsa alesaggio e potenza è la seguente : . Purtroppo non si possono fare degli alesaggi grandissimi perché poi la camera di combustione si schiaccia e si allunga troppo, con la conseguenza che si ha una pessima combustione e elevate perdite di calore. Quindi anche in questo caso è necessario trovare il compromesso migliore. Attualmente in f1, C/d è di poco inferiore a 0.5. Nei motori 2 tempi invece è praticamente sempre 1.