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RENDIMENTO SCARSO
Lo scarico sprecone
di Roberto Maurelli
 Come
tutti sanno il motore non è altro che un convertitore di energia o, più
precisamente, un dispositivo capace di trasformare l’energia termica
sviluppata ad ogni ciclo in energia meccanica da trasmettere alle ruote.
È chiaro anche che quanto maggiore è la carica, ossia la miscela
combustibile, introdotta nei cilindri ad ogni ciclo tanto maggiore sarà
il rendimento del motore; tuttavia la potenza erogata è influenzata
anche da altri fattori fra cui proprio l’efficienza del motore come
convertitore di energia: ecco perché tutti i costruttori, soprattutto
negli ultimi anni, hanno realizzato moltissime soluzioni per riuscire a
convertire in energia meccanica tutta la carica disponibile.
Se pensiamo che in un motore a ciclo Otto a
due tempi con alimentazione a carburatore oltre il 25 % della miscela
immessa esce incombusta dallo scarico (con evidente peggioramento delle
emissioni…) è facile rendersi conto che il problema non è affatto da
sottovalutare! In questa breve trattazione, allora, proveremo a scoprire
quali sono le “vie di fuga” attraverso cui viene dispersa la potenza che
il nostro motore sarebbe teoricamente in grado di produrre.
Una prima voce è costituita dalla
combustione incompleta, ossia dalla mancata accensione di frazioni
di carica che si vengono a trovare nei c.d. volumi interstiziali del
cilindro, zone in cui il fronte di fiamma non riesce a penetrare oppure
viene ostacolato per l’eccessiva vicinanza delle pareti metalliche. I
progettisti cercano di arginare questo problema riducendo al massimo
tali volumi, il che significa lavorare cilindri con superfici di
ridottissimo spessore e con tolleranze davvero ristrette.
Una seconda “via di fuga” è rappresentata
dalla fase di incrocio tra la valvola di aspirazione e quella di
scarico; in questa fase sono parzialmente aperte entrambe le valvole e
da quella di scarico esce, prima di essere accesa, una non trascurabile
quantità di miscela. Per ovviare a questo fenomeno, che potremmo
ironicamente definire incroci pericolosi, sono state messe a
punto soluzioni davvero interessanti come quella della distribuzione a
fasatura variabile, che consentono di ridurre notevolmente l’angolo di
incrocio in diverse condizioni di funzionamento.
Un’altra fonte di perdita è costituita dai
c.d. sprechi da tra filamento; essi possono essere
originati o dall’avvio del motore a freddo oppure dal blow-by.
Nel primo caso la fase di riscaldamento del motore, ossia i primi minuti
di funzionamento, è, ancora oggi, un momento in cui vi è un maggiore
dispendio di carburante perché il motore, per funzionare correttamente,
richiede una miscela a titolo molto più ricco (ossia con una maggiore
percentuale di carburante rispetto a quella di aria). Nel secondo caso
si tratta, invece, di una dispersione di carburante attraverso i
segmenti dei pistoni che non consente alle frazioni di carica trafilate
di essere raggiunte dal fronte di fiamma.
Non bisogna assolutamente sottovalutare,
infine, la perdita di energia determinata dallo scambio termico
che si realizza all’interno del cilindro: qui, infatti, i gas ad elevata
temperatura cedono alle pareti del cilindro, assai meno calde perché
lambite dal circuito dei raffreddamento, una parte della loro energia. È
anche vero, però, che senza sistema di raffreddamento il motore potrebbe
funzionare solo per pochi minuti, quindi non sarebbe affatto una buona
idea ridurre la sua efficienza…
In conclusione, quindi, il bilancio termico
dei motori dimostra come circa un terzo dell’energia totale (ma alcune
volte anche di più!) venga sprecata allo scarico; i gas che lasciano i
cilindri sono ancora molto “energetici” ed hanno una temperatura assai
elevata: una parte di questa energia potrebbe essere recuperata
attraverso l’utilizzo di un turbocompressore, ma questa è un’altra
storia…
Roberto Maurelli |
