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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 |
