Rapporto corsa/alesaggio: cos'è?

Come noto, il rapporto corsa/alesaggio (C/D) è uno dei parametri motoristici più importanti. Vengono detti superquadri i motori nei quali l’alesaggio è superiore alla corsa (rapporto C/D inferiore a uno) e sottoquadri quelli nei quali, al contrario, esso è inferiore alla corsa (C/D superiore a uno); sono “quadri” quelli nei quali le due misure sono uguali.

In merito a tale rapporto, sembra proprio che i tecnici abbiano imboccato strade ben diverse: quelli che lavorano nel settore delle auto di serie, per le quali la riduzione dei consumi e delle emissioni (in particolare di CO2) costituisce una esigenza prioritaria, progettano molto spesso motori a corsa lunga. O, se fanno una scelta diversa, si scostano solo di poco da misure perfettamente quadre. Non rientrano in questo scenario solo alcuni motori di altissime prestazioni destinati ad auto di particolare pregio (Porsche, Ferrari) e diversi V8 di grande cilindrata, prevalentemente americani.

I progettisti dei motori da competizione, invece, da decenni disegnano motori nei quali invariabilmente l’alesaggio è notevolmente superiore alla corsa. La tendenza verso realizzazioni sempre più spinte in questa direzione si è fatta più accentuata con il passare del tempo, fino ad arrivare a valori davvero estremi negli ultimi anni in cui si è corso con i motori aspirati, cioè prima del 2014. Da lì in poi in Formula Uno sono diventati obbligatori i V6 Turbo di 1,6 litri, con un alesaggio di 80 mm e una corsa di 53 mm, e quindi con un rapporto C/D pari a 0,662. Gli ultimi V10 e V8 aspirati, rispettivamente di 3000 e di 2400 cm3, si erano spinti ben oltre, arrivando a 98 x 39,7 mm, ossia a un rapporto C/D pari a 0,405 soltanto!

A un aumento dell’alesaggio, ferma restando la cilindrata, corrisponde una diminuzione della corsa, e viceversa. Non si deve però pensare che la relazione sia lineare. A una data variazione di una di queste due misure non corrisponde un eguale cambiamento (in senso opposto) dell’altra! Ecco un esempio che spiega come stanno le cose: consideriamo una cilindrata unitaria di 500 cm3, ottenuta con misure caratteristiche perfettamente “quadre”, ossia 86 x 86 mm. Se si aumenta di due millimetri l’alesaggio, portandolo a 88 mm, per ottenere la stessa cilindrata occorre ridurre la corsa di quattro millimetri, portandola da 86 a 82 mm. Viceversa, se si riduce di due millimetri l’alesaggio, portandolo a 84 mm, occorre adottare una corsa di 90 mm, cioè di 4 mm superiore agli originali 86. Questo, con i lievi arrotondamenti del caso. A rigore, 86 x 86 mm = 499,6 cm3; 88 x 82 mm = 498,7 cm3; 84 x 90 mm = 498,8 cm3.

Riducendo il rapporto C/D si ottengono vantaggi molto importanti, ai fini delle prestazioni ottenibili. Ferma restando la cilindrata, al crescere dell’alesaggio diventa infatti possibile installare valvole di maggiori dimensioni, cosa vantaggiosa per la respirazione agli alti regimi di rotazione (ovvero per il rendimento volumetrico); logicamente, aumenta la superficie dei pistoni, e anche questo è positivo ai fini delle prestazioni.

Dato che la cilindrata non varia, a un aumento dell’alesaggio corrisponde una diminuzione della corsa; di conseguenza, il motore può raggiungere regimi di rotazione più elevati, a pari velocità media del pistone (ossia con eguali sollecitazioni meccaniche). Questo è fondamentale, quando l’obiettivo è l’ottenimento della massima potenza specifica. Inoltre, grazie al maggiore “ricoprimento” tra i perni di banco e di biella, l’albero a gomiti può essere più rigido.

Ogni medaglia però ha il suo rovescio. Al crescere dell’alesaggio la conformazione della camera di combustione diventa meno favorevole (fermi restando l’angolo tra le valvole e il rapporto di compressione); in particolare, aumenta il rapporto tra la superficie e il volume della camera, e quindi diventano più grandi le perdite di calore, cosa svantaggiosa ai fini del rendimento termico. Aumenta il percorso che il fronte di fiamma deve compiere per propagare la combustione attraverso tutta la camera. Cresce l’interasse tra le canne dei cilindri e di conseguenza aumenta la lunghezza del motore, ossia la distanza tra l’estremità lato volano e quella opposta (ove di norma si trova il comando della distribuzione).

Come già accennato, per i motori di serie sono di importanza fondamentale consumi ridotti e emissioni contenute; camere di combustione compatte risultano perciò vantaggiose. Ciò spiega perché in molti casi si adottano corse superiori all’alesaggio. Tra l’altro c’è da osservare che i regimi di rotazione non sono certo elevati e che in molti casi viene impiegata la sovralimentazione. E poi entrano spesso in gioco anche considerazioni relative all’ingombro.

Per lungo tempo l’adozione di corse molto lunghe è stata considerata tipica della “scuola” inglese. Non derivava però da considerazioni puramente tecniche; si trattava piuttosto di una scelta influenzata direttamente da una scellerata decisione dei burocrati della RAC, che hanno utilizzato per decenni una formula per il calcolo dei cosiddetti “cavalli fiscali” basata sulla superficie dei pistoni del motore. Minore l’alesaggio, più bassa la tassa annuale! Per ottenere una potenza elevata senza penalizzare le vendite i costruttori britannici non potevano far altro che aumentare la cilindrata incrementando la corsa…

Nel periodo tra la metà degli anni Trenta e la fine del decennio successivo il rapporto C/D delle auto di serie era mediamente dell’ordine di 1,2 - 1,3; in seguito è diminuito, passando a 1,1 – 1,0 all’inizio degli anni Sessanta. Attorno al 1967 è sceso a qualcosa meno di 0,9. Particolare scalpore ha fatto, al suo apparire, il radicale motore Ford Anglia di 1,0 litri, che nel 1959 con un alesaggio di 81 mm e una corsa di 48,4 mm aveva un C/D pari a 0,597 soltanto. Più o meno nello stesso periodo nella Austin/Morris Mini 850 tale rapporto era di 1,08 e nella Mini Cooper S di 1,3 litri addirittura di 1,15…

Nel 1969 la Fiat ha destato grande interesse con il quadricilindrico di 1,1 litri della 128, nel quale il rapporto C/D era di 0,694 (alesaggio e corsa = 80 x 55,5 mm). Negli ultimi anni, come visto, c’è stata una inversione di tendenza e oggi nella maggior parte dei normali motori automobilistici prodotti in gran serie il rapporto C/D è, indicativamente, dell’ordine di 0,95 – 1,15; solo un numero piuttosto contenuto di modelli si avvicina a 0,90.