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UNA DIFFICILE CONVIVENZA

Il rapporto tra consumo, rendimento ed emissioni

di Roberto Maurelli 

 

Come più spesso abbiamo ripetuto, il motore è a tutti gli effetti un trasformatore di energia. Ciò significa che quanto meglio il calore riesce ad essere convertito in energia meccanica, tanto maggiore risulta la potenza erogata a parità di combustibile consumato nell’unità di tempo. Più in dettaglio, la quantità di carburante che viene utilizzato da un motore per ogni cavallo erogato nell’unità di tempo costituisce il consumo specifico. Il consumo specifico risulta tanto minore quanto maggiore è il rendimento complessivo del motore. A parità di carburante fornito ai cilindri nell’unità di tempo, il motore che sfrutta meglio l’energia liberata dalla combustione, ovvero quello con il miglior rendimento termico, eroga una potenza maggiore. Se ciò è vero, la cilindrata non è assolutamente discriminante ai fini della consumo: due motori di eguale potenza, anche se di cilindrate diverse, avranno un consumo di carburante nell’unità di tempo, a parità di condizioni, legato esclusivamente al rendimento. Il consumo specifico dei moderni motori a benzina destinati ad impiego automobilistico si attesta intorno ai 180 g/CV h. Negli autocarri si arriva in genere di poco al di sotto dei 150 g/CV h, mentre nei diesel navali a due tempi si può arrivare fino a 120 g/CV h!

Non basta però raggiungere il migliore equilibrio tra rendimento e consumi di carburante. Nelle valutazioni degli ingegneri, ormai, è ricompresa anche la riduzione di quanto emesso dal tubo di scarico. 

Gli scarichi, infatti, emettono nella atmosfera una serie di grassi inquinanti: idrocarburi, ossido di carbonio, ossidi di azoto, anidride carbonica, metano, idrofluorocarburi e, nei motori diesel, il particolato.

Il protocollo di Kyoto, entrato in vigore nel 2005, ha posto severi obiettivi di riduzione delle emissioni climalteranti per i paesi aderenti. Dal momento che il settore dei trasporti è stato considerato uno dei responsabili della produzione di anidride carbonica, l’Unione Europea ha deciso di contribuire al raggiungimento dei parametri fissa Kyoto con la direttiva 1999/94/CE, p fissa un impegno di riduzione delle emissioni di anidride carbonica molto impegnativo. 

A prescindere dal livello tecnologico di ciascun costruttore, la riduzione delle emissioni non può prescindere dalla riduzione dei consumi di carburante, è per questo motivo che, sempre più frequentemente, assistiamo alla messa in produzione di propulsori con consumi medi sempre più bassi.

In generale, i motori a gasolio emettono una minor quantità di anidride carbonica e idrocarburi rispetto a quelle a benzina. Il rovescio della medaglia, però, è che producono quantità maggiori di ossido di azoto e hanno il grave problema delle emissioni di polveri sottili. Il GPL si colloca a metà strada tra i risultati in termini di emissioni ottenuti con l’alimentazione a benzina e quelli ottenuti con l’alimentazione a gasolio. Il metano consente di raggiungere traguardi ancora superiori.  

Per ottenere il miglior rendimento termico del motore, il parametro su cui lavorare con più accuratezza è quello del rapporto di compressione. I valori oggi impiegati sono più elevati di quelli che si adottavano in passato, grazie a al migliore sfruttamento delle turbolenze interne alla camera di combustione e alla gestione elettronica dell’accensione. L’avvento dei motori diesel, poi, assegnato un ulteriore passo avanti poiché questi propulsori possono adottare un rapporto di compressione più elevato rispetto ai loro cugini a benzina. 

Non bisogna nemmeno dimenticare che il diesel presenta un modesto regime di rotazione, che comporta minori velocità di schiacciamento tra le parti mobili e, quindi, perdite per attrito di entità inferiore. Tutto ciò, unito alla fatto che queste unità funzionano sempre con molta aria in eccesso, rende il loro rendimento estremamente vantaggioso.

Altre aree di intervento su cui puntano i costruttori per ridurre i consumi e le emissioni sono la aerodinamica e il peso della vettura. Quanto alla prima si cerca di intervenire tanto sulla sezione frontale del veicolo che sul coefficiente di penetrazione; per limitare il peso, invece, si trova spesso a ricorrere a materiali leggeri, tenuto conto che un sovrappeso di 100 chili provoca in genere un aumento del consumo valutabile in almeno un litro per 100 km. 

Anche i fornitori di pneumatici e oli lubrificanti possono essere della partita. Negli ultimi anni sono stati introdotti oli motore a base sintetica che, nella fase di avviamento freddo, riducono drasticamente le perdite meccaniche senza pregiudicare la capacità di carico del velo lubrificante. I pneumatici, dal canto loro, possono  dare il loro apporto riducendo l’attrito di rotolamento con il fondo stradale. In linea del tutto indicativa, ad una riduzione del 10% della resistenza di rotolamento corrisponde una diminuzione dei consumi nell’ordine del 2%. E ancora molta strada va fatta…

 

Roberto Maurelli


 

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