Tra le mille accuse che, purtroppo, vengono mosse all’auto ogni giorno, vi è sicuramente quella di essere un mezzo di trasporto che, almeno a livello meccanico, può considerarsi obsoleto, in quanto sfrutta concetti tecnici di base vecchi di cent’anni, sostanzialmente privi di evoluzioni significative. Tale affermazione, però, non può che essere tra le più false e ciò è sotto i nostri occhi, e lo sarà ancora di più in futuro.
I motori di oggi non hanno certo vita facile: devono muovere delle auto che pesano come carri armati, consumare il meno possibile e, in pratica (per euro 4 e 5), non inquinare l’ambiente.
La situazione attuale vede, almeno dal punto di vista commerciale, una certa affermazione dei propulsori diesel.
Tale successo deriva da doti oggettive (consumi contenuti, grande coppia motrice) e da fattori evidentemente di moda, e cresce in particolare per le vetture che più soffrono qualche chilo “di troppo”.
Definire il motore a benzina come perdente però, sarebbe sbagliato, oltre che ingiusto.
Siamo sicuri che l’Ing.Otto e il Dott.Diesel stiano “combattendo” ad armi pari? Se compiamo una seppur superficiale analisi tecnica, non è certo così! I Diesel oggi godono tutti di sofisticazioni tecniche di prim’ordine: dalla sovralimentazione con turbocompressori a geometria variabile, all’iniezione diretta common rail, solo per fare due esempi. I benzina invece sono prevalentemente aspirati e ad iniezione indiretta.
Chi dunque confronta due motori con queste caratteristiche, compie un atto di estrema superficialità tecnica, oltre che una valutazione ingiusta.
Il maggiore ed oggettivo sviluppo tecnico del Diesel è però assolutamente da apprezzare e da incrementare, considerando anche la sfida teconogica imposta dalle sempre più restrittive norme anti-inquinamento, che impongono sacrifici ben più pesanti ai motori alimentati a gasolio, per via del necessario contenimento delle dannose polveri sottili, che inevitabilmente comportano costi maggiori per questo tipo di propulsore, il che ha in parte risvegliato l’attenzione al ciclo Otto, adeguatamente sviluppato.
Torniamo però al nostro ideale confronto tra due motori Diesel e Benzina, ma “giochiamo” ad armi pari.Qualche numero: il Fiat 1.3 Diesel Multijet, nella prossima versione più sportiva, erogherà la bellezza di 105cv. L’analogo 1.4 T-Jet, sempre del gruppo torinese, dotato anch’esso, come il diesel, di turbo ed iniezione diretta, dovrebbe averne 180… E nella versione indiretta, comunque, ne eroga tranquillamente 150.
Potremmo parlare anche di VW, confrontando il 2.0 TDI da 170cv con i 2.0 TFSI da 200, e così via.
Insomma, se il confronto dal punto di vista tecnico è omogeneo (stessa sovralimentazione ed iniezione), il maggior regime di rotazione del benzina offre inevitabilmente potenze superiori.
Al contrario, resta un sostanziale vantaggio in termini di coppia, mitigato da un range di utilizzazione inferiore; qui però si tratta di gusto soggettivo, tra chi ama il “tutto, subito ma per poco” e chi preferisce “godersela” più a lungo, in termini di giri motore utilizzabili, ovviamente.
Oltre ad averci permesso di “giocare alla pari”, i due motori a benzina citati (Fiat T-Jet e VW TFSI) non sono stati scelti del tutto a caso: rappresentano infatti uno spunto interessante per iniziare a parlare del futuro a breve termine dei motori automobilistici.
Nei prossimi anni infatti, sui motori a benzina, si assisterà ad una sempre maggiore diffusione della iniezione diretta a carica stratificata, ovvero caratterizzata da una miscela più ricca solo in prossimità dell’accensione, che per carichi parziali permetterà significativi risparmi nei consumi.
I turbocompressori inoltre, si diffonderanno sempre più, per fornire quel plus di coppia a medi giri tanto apprezzato dal mercato, che evidentemente preferisce curare i sintomi piuttosto che le cause (perché non ridurre invece la massa dei veicoli?).
Il benzina vedrà inoltre una crescita del rapporto di compressione, per migliorare l’efficienza, un generale downsizing accompagnato dalla sovralimentazione già accennata e rari esempi di doppia sovralimentazione volumetrica e turbo (come l’avanzatissimo VW Twincharger, un 1.4 da 170cv, già in produzione).
Infine, il turbocompressore a geometria variabile, finora riservato solo ai diesel per le temperature di fine combustione più basse (tipiche di quel ciclo), si diffonderà limitatamente su modelli alto di gamma, dopo la recente introduzione sulla 997 turbo.
Parallelamente a queste innovazioni per il ciclo Otto, il Diesel dell’immediato futuro si vedrà limitato dalle norme antinquinamento più severe, che comporteranno l’adozione pressoché totale del filtro antiparticolato che, soprattutto sui segmenti bassi, renderà tale tipo di alimentazione economicamente molto meno conveniente.
Tecnicamente, il motore a gasolio vedrà la crescita delle pressioni di iniezione (per migliorare la combustione) e una certa diffusione, per l’alto di gamma, della sovralimentazione bistadio, ovvero con 2 turbine: una di piccole dimensioni dedicata ai bassi regimi e caratterizzata da poca inerzia, per garantire prontezza di risposta al gas e assenza di turbo lag, l’altra più grande per pressioni maggiori in modo da ottenere potenze più elevate al massimo dei giri.
In questo senso, stanno lavorando PSA, BMW, Audi, Mercedes e Fiat: ne vedremo delle belle!
Oltre ai benefici per l’ambiente, ne guadagnano le prestazioni del diesel: sarà possibile fornire più potenza senza essere “imbrigliati” dall’inquinamento prodotto, che verrà abbattuto successivamente.
Il benzina invece vedrà sostanziali innovazioni sul campo della distribuzione, che permetteranno l’eliminazione definitiva della valvola a farfalla grazie alla regolazione continua dell’alzata valvole che consentirà di regolare la potenza erogata. Bmw è arrivata prima, con il valvetronic, ma altri sistemi sono alle porte, come il Fiat Uniair, che si prospetta una rivoluzione analoga al common rail per i diesel, anch’esso inventato a Torino.
Tale sistema permetterà di variare, attraverso attuatori idraulici e pneumatici, l’alzata e la fasatura delle valvole, per ottimizzarla in funzione dei giri e della potenza richieste.
Oggi già esistono sistemi di regolazione continui della fasatura (come il Vtec Honda e il Vanos Bmw) e dell’alzata (il Variocam Porsche, il Valvetronic Bmw o lo stesso Vtec, caratterizzato però da step di regolazione discreti e non continui).
L’introduzione massiccia e diffusa di tali sistemi sarà inevitabile e porterà benefici concreti al motore a benzina, ibridandone sempre più le caratteristiche col diesel (grande coppia, ripresa, bassi consumi).
Parallelamente alle innovazioni tecniche, vi saranno mutamenti nel campo dei combustibili, con una crescente diffusione dell’alimentazione a gas sul ciclo otto, l’introduzione e la diffusione del bioetanolo, mentre per il biodiesel, se migliorerà in qualità e diffusione, diverrà una realtà concreta.
Tali carburanti, specie per il motore a ciclo Otto, sebbene siano considerati un po’ “sfortunati”, offrono, grazie all’elevato numero di ottano (in particolare del Bioetanolo e del Metano) opportunità notevoli se abbinati alla sovralimentazione, e consentiranno di raggiungere potenze elevate e grandi prestazioni globali. Garantendo, se opportunamente sviluppati, divertimento, risparmio ed ecologia...non male!
L’ibrido, già realtà concreta, vedrà una certa affermazione in alcuni mercati (come gli USA) ma una sostanziale inutilità in alcuni contesti, oltre a comportare pesi sempre maggiori e quindi prestazioni e divertimento inferiori al volante.
Vedremo comunque, più per ragioni di immagine che per benefici eclatanti, l’abbinamento al motore elettrico anche del diesel e di qualche quintale di batterie, giusto per raggiungere l’apice in quanto a gradevolezza di guida…
Infine, per spingerci ancora più in là, possiamo fare alcune ipotesi sull’auto del futuro, quando sarà abbandonato del tutto (per ragioni di costo e di disponibilità) il petrolio.
L’idrogeno è universalmente ritenuto la soluzione. Bisogna premettere però che prima dell’avvento di tale combustibile, vi saranno ancora decenni di sviluppo dei motori come oggi li conosciamo e di affermazione di combustibili alternativi, come quelli citati in precedenza, poiché i tempi di sviluppo per l’introduzione definitiva dell’idrogeno paiono lontani per problemi non indifferenti, come l’autonomia e lo stoccaggio del gas a bordo del veicolo.
È necessario fare una distinzione fondamentale su come l’idrogeno sarà utilizzato per alimentare le auto del futuro.
Vi sono due modalità, decisamente diverse. La prima consiste nell’utilizzare celle a combustibile (le fuell cell) in cui l’idrogeno reagisce e fornisce energia, che a sua volta può alimentare un motore elettrico. In questo caso, si tratterebbe di guidare un’auto elettrica, con una fonte di energia diversa dalla batteria ma fornita dalla fuel cell a bordo. Tale ipotesi, anche se ecologicamente ottima, sarebbe la fine di quello che oggi chiamiamo il piacere di guida.
L’altra possibilità, più interessante, è quella di bruciare l’idrogeno come gas in un motore a pistoni, simile alla struttura di un benzina odierno, ovviamente opportunamente adattato.
Tale strada, intrapresa da Bmw per esempio, è sicuramente difficile in quanto comporta costi di sviluppo non indifferenti, ma consentirà di continuare a guidare auto potenti e, perché no, caratterizzate da un bel sound e da prestazioni vivaci alle quali siamo abituati. E se dallo scarico uscirà solo vapore, tanto meglio!
Articolo a cura di: Vittorio Milano
Seppur da anni sul mercato, il motore Honda 2 litri della S2000 rappresenta un traguardo di eccellenza nell'evoluzione dell'ingegneria motoristica mondiale.
I motori di oggi non hanno certo vita facile: devono muovere delle auto che pesano come carri armati, consumare il meno possibile e, in pratica (per euro 4 e 5), non inquinare l’ambiente.
La situazione attuale vede, almeno dal punto di vista commerciale, una certa affermazione dei propulsori diesel.
Tale successo deriva da doti oggettive (consumi contenuti, grande coppia motrice) e da fattori evidentemente di moda, e cresce in particolare per le vetture che più soffrono qualche chilo “di troppo”.
Definire il motore a benzina come perdente però, sarebbe sbagliato, oltre che ingiusto.
Siamo sicuri che l’Ing.Otto e il Dott.Diesel stiano “combattendo” ad armi pari? Se compiamo una seppur superficiale analisi tecnica, non è certo così! I Diesel oggi godono tutti di sofisticazioni tecniche di prim’ordine: dalla sovralimentazione con turbocompressori a geometria variabile, all’iniezione diretta common rail, solo per fare due esempi. I benzina invece sono prevalentemente aspirati e ad iniezione indiretta.
Chi dunque confronta due motori con queste caratteristiche, compie un atto di estrema superficialità tecnica, oltre che una valutazione ingiusta.
Il maggiore ed oggettivo sviluppo tecnico del Diesel è però assolutamente da apprezzare e da incrementare, considerando anche la sfida teconogica imposta dalle sempre più restrittive norme anti-inquinamento, che impongono sacrifici ben più pesanti ai motori alimentati a gasolio, per via del necessario contenimento delle dannose polveri sottili, che inevitabilmente comportano costi maggiori per questo tipo di propulsore, il che ha in parte risvegliato l’attenzione al ciclo Otto, adeguatamente sviluppato.
Il motore Fiat M-jet 1.3 diesel da 105cv, presentato a Ginevra 2007 rivestito in pelle e con diamanti incastonati, per sottolinerare che si tratta di un "gioiello": effettivamente, potenze di questo tipo da un piccolo diesel sarebbero state impensabili senza gli enormi progressi tecnici compiuti negli ultimi anni.
Torniamo però al nostro ideale confronto tra due motori Diesel e Benzina, ma “giochiamo” ad armi pari.Qualche numero: il Fiat 1.3 Diesel Multijet, nella prossima versione più sportiva, erogherà la bellezza di 105cv. L’analogo 1.4 T-Jet, sempre del gruppo torinese, dotato anch’esso, come il diesel, di turbo ed iniezione diretta, dovrebbe averne 180… E nella versione indiretta, comunque, ne eroga tranquillamente 150.
Potremmo parlare anche di VW, confrontando il 2.0 TDI da 170cv con i 2.0 TFSI da 200, e così via.
2.0 litri, 4 cilindri turbo e iniezione diretta per 265cv: Audi mostra cosa si può ottenere con uno sviluppo tecnico adeguato di un motore a benzina.
Insomma, se il confronto dal punto di vista tecnico è omogeneo (stessa sovralimentazione ed iniezione), il maggior regime di rotazione del benzina offre inevitabilmente potenze superiori.
Al contrario, resta un sostanziale vantaggio in termini di coppia, mitigato da un range di utilizzazione inferiore; qui però si tratta di gusto soggettivo, tra chi ama il “tutto, subito ma per poco” e chi preferisce “godersela” più a lungo, in termini di giri motore utilizzabili, ovviamente.
Oltre ad averci permesso di “giocare alla pari”, i due motori a benzina citati (Fiat T-Jet e VW TFSI) non sono stati scelti del tutto a caso: rappresentano infatti uno spunto interessante per iniziare a parlare del futuro a breve termine dei motori automobilistici.
Nei prossimi anni infatti, sui motori a benzina, si assisterà ad una sempre maggiore diffusione della iniezione diretta a carica stratificata, ovvero caratterizzata da una miscela più ricca solo in prossimità dell’accensione, che per carichi parziali permetterà significativi risparmi nei consumi.
I turbocompressori inoltre, si diffonderanno sempre più, per fornire quel plus di coppia a medi giri tanto apprezzato dal mercato, che evidentemente preferisce curare i sintomi piuttosto che le cause (perché non ridurre invece la massa dei veicoli?).
Il benzina vedrà inoltre una crescita del rapporto di compressione, per migliorare l’efficienza, un generale downsizing accompagnato dalla sovralimentazione già accennata e rari esempi di doppia sovralimentazione volumetrica e turbo (come l’avanzatissimo VW Twincharger, un 1.4 da 170cv, già in produzione).
Downsizing e doppia sovralimentazione: il 1.4 twincharger è una buona sintesi del futuro motoristico a breve termine. Si noti il gruppo di sovralimentazione composto da compressore volumetrico Roots, per dare corposità e prontezza ai bassi giri, e da un turbocompressore per fornire potenza agli alti.
Infine, il turbocompressore a geometria variabile, finora riservato solo ai diesel per le temperature di fine combustione più basse (tipiche di quel ciclo), si diffonderà limitatamente su modelli alto di gamma, dopo la recente introduzione sulla 997 turbo.
La turbina con palette a geometria variabile della 997 turbo rappresenta un risultato tecnico notevole considerando le altissime temperature dei gas di scarico di un motore a benzina ad alte prestazioni.
Parallelamente a queste innovazioni per il ciclo Otto, il Diesel dell’immediato futuro si vedrà limitato dalle norme antinquinamento più severe, che comporteranno l’adozione pressoché totale del filtro antiparticolato che, soprattutto sui segmenti bassi, renderà tale tipo di alimentazione economicamente molto meno conveniente.
Tecnicamente, il motore a gasolio vedrà la crescita delle pressioni di iniezione (per migliorare la combustione) e una certa diffusione, per l’alto di gamma, della sovralimentazione bistadio, ovvero con 2 turbine: una di piccole dimensioni dedicata ai bassi regimi e caratterizzata da poca inerzia, per garantire prontezza di risposta al gas e assenza di turbo lag, l’altra più grande per pressioni maggiori in modo da ottenere potenze più elevate al massimo dei giri.
In questo senso, stanno lavorando PSA, BMW, Audi, Mercedes e Fiat: ne vedremo delle belle!
BMW con il 3 litri con 2 turbine in serie montato sulle 335d, 535d e X3 3.0sd ha creato un diesel ad alta potenza specifica senza sacrificare range di utilizzo e prontezza di risposta. Peccato non abbiano un cambio manuale che non si frantumi con così tanta coppia e quindi lo abbinino solo all'automatico...
Se vogliamo spingerci più in là con la nostra analisi sul futuro dei motori, nei prossimi 10 anni sul Diesel si diffonderanno sistemi di abbattimento per gli ossidi di azoto che sfruttano il sistema “ad blue”, un nome fascinoso per indicare l’iniezione di urea (colorata in blu per essere più attraente e meno simile “all’originale” che tutti fisiologicamente produciamo…) in un apposito catalizzatore SCR dove l’azoto reagisce e di fatto ne annulla i dannosi ossidi. Oltre ai benefici per l’ambiente, ne guadagnano le prestazioni del diesel: sarà possibile fornire più potenza senza essere “imbrigliati” dall’inquinamento prodotto, che verrà abbattuto successivamente.
L'abbinamento del DPF al sistema Bluetec, che prevede iniezioni di urea in un catalizzatore SCR, rende il motore Diesel realmente pulito, esaltandone le prestazioni e riducendo i consumi.
Il benzina invece vedrà sostanziali innovazioni sul campo della distribuzione, che permetteranno l’eliminazione definitiva della valvola a farfalla grazie alla regolazione continua dell’alzata valvole che consentirà di regolare la potenza erogata. Bmw è arrivata prima, con il valvetronic, ma altri sistemi sono alle porte, come il Fiat Uniair, che si prospetta una rivoluzione analoga al common rail per i diesel, anch’esso inventato a Torino.
Tale sistema permetterà di variare, attraverso attuatori idraulici e pneumatici, l’alzata e la fasatura delle valvole, per ottimizzarla in funzione dei giri e della potenza richieste.
Oggi già esistono sistemi di regolazione continui della fasatura (come il Vtec Honda e il Vanos Bmw) e dell’alzata (il Variocam Porsche, il Valvetronic Bmw o lo stesso Vtec, caratterizzato però da step di regolazione discreti e non continui).
L’introduzione massiccia e diffusa di tali sistemi sarà inevitabile e porterà benefici concreti al motore a benzina, ibridandone sempre più le caratteristiche col diesel (grande coppia, ripresa, bassi consumi).
Il sistema Fiat Uniair in un disegno indicativo. La regolazione di fasatura e alzata valvola è gestita idraulicamente ed in continuo, con evidenti riduzioni nei consumi e prestazioni che si preannunciano entusiasmanti e molto sfruttabili.
Parallelamente alle innovazioni tecniche, vi saranno mutamenti nel campo dei combustibili, con una crescente diffusione dell’alimentazione a gas sul ciclo otto, l’introduzione e la diffusione del bioetanolo, mentre per il biodiesel, se migliorerà in qualità e diffusione, diverrà una realtà concreta.
Tali carburanti, specie per il motore a ciclo Otto, sebbene siano considerati un po’ “sfortunati”, offrono, grazie all’elevato numero di ottano (in particolare del Bioetanolo e del Metano) opportunità notevoli se abbinati alla sovralimentazione, e consentiranno di raggiungere potenze elevate e grandi prestazioni globali. Garantendo, se opportunamente sviluppati, divertimento, risparmio ed ecologia...non male!
La Saab 9-5 2.0t Biopower alimentata a benzina accellera da 0 a 100 km/h in 9,8 secondi; alimentata a bioetanolo E85, in 8,4. I carburanti alternativi non sono solo per ecologisti imbranati e lenti al volante..
L’ibrido, già realtà concreta, vedrà una certa affermazione in alcuni mercati (come gli USA) ma una sostanziale inutilità in alcuni contesti, oltre a comportare pesi sempre maggiori e quindi prestazioni e divertimento inferiori al volante.
Vedremo comunque, più per ragioni di immagine che per benefici eclatanti, l’abbinamento al motore elettrico anche del diesel e di qualche quintale di batterie, giusto per raggiungere l’apice in quanto a gradevolezza di guida…
Toyota e Giugiaro con la Volta sostengono che l'ibrido possa essere anche molto bello e interessante da guidare. Per favore, dimostratecelo prima che si vendano troppe Prius!
Infine, per spingerci ancora più in là, possiamo fare alcune ipotesi sull’auto del futuro, quando sarà abbandonato del tutto (per ragioni di costo e di disponibilità) il petrolio.
L’idrogeno è universalmente ritenuto la soluzione. Bisogna premettere però che prima dell’avvento di tale combustibile, vi saranno ancora decenni di sviluppo dei motori come oggi li conosciamo e di affermazione di combustibili alternativi, come quelli citati in precedenza, poiché i tempi di sviluppo per l’introduzione definitiva dell’idrogeno paiono lontani per problemi non indifferenti, come l’autonomia e lo stoccaggio del gas a bordo del veicolo.
È necessario fare una distinzione fondamentale su come l’idrogeno sarà utilizzato per alimentare le auto del futuro.
Vi sono due modalità, decisamente diverse. La prima consiste nell’utilizzare celle a combustibile (le fuell cell) in cui l’idrogeno reagisce e fornisce energia, che a sua volta può alimentare un motore elettrico. In questo caso, si tratterebbe di guidare un’auto elettrica, con una fonte di energia diversa dalla batteria ma fornita dalla fuel cell a bordo. Tale ipotesi, anche se ecologicamente ottima, sarebbe la fine di quello che oggi chiamiamo il piacere di guida.
Le auto a fuel cell non inquinano, è vero. Speriamo però di non produrre l'idrogeno con l'eletticità fornita dalle nostre centrali elettriche a carbone o a gas...
L’altra possibilità, più interessante, è quella di bruciare l’idrogeno come gas in un motore a pistoni, simile alla struttura di un benzina odierno, ovviamente opportunamente adattato.
Tale strada, intrapresa da Bmw per esempio, è sicuramente difficile in quanto comporta costi di sviluppo non indifferenti, ma consentirà di continuare a guidare auto potenti e, perché no, caratterizzate da un bel sound e da prestazioni vivaci alle quali siamo abituati. E se dallo scarico uscirà solo vapore, tanto meglio!
La Mazda propone una versione alimentata ad idrogeno del suo rotativo Wankel installato nella RX8. Divertimento e prestazioni senza inquinare e senza impoverirsi per la benzina: c'è da guardare con ottimismo al futuro!
In questa veloce panoramica sulla situazione attuale e futura dei motori, che volutamente non si è addentrata troppo negli aspetti tecnici o in numerosi dettagli, si è desiderato comunque trasmettere che la vita dei motori e delle auto come noi le conosciamo pare ancora lunga e che si può guardare al futuro con ottimismo. Anche se i costi e le limitazioni al traffico saranno sempre maggiori (tasse, carburanti, pedaggi, multe e limiti anacronistici) tutte le case costruttrici hanno ben chiaro che il mercato è sempre più attento a modelli che gratifichino e divertano chi è al volante, indipendentemente dal suo budget, e possiamo stare sicuri che il divertimento alla guida, per molti anni, non verrà mai a mancare.Articolo a cura di: Vittorio Milano
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