Consumo d'olio e calore eccessivo? Ecco perché i nuovi motori possono soffrirne...

Lo sviluppo nel settore moto è influenzato da tempo dalle normative anti-inquinamento. Da Euro 1 a Euro 5, con l'ombra di Euro 6 che si profila all'orizzonte, i costruttori sono stati costretti a reinventare i propri motori per ridurre drasticamente le emissioni nocive. L'obiettivo è il contenimento dei principali inquinanti da combustione:

• CO (monossido di carbonio)

• HC (idrocarburi incombusti)

• NOx (ossidi di azoto)

• particolato

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Analisi dei gas di scarico durante la revisione periodica obbligatoria

Normative e impatto sul settore moto

L'introduzione della normativa Euro 1 nel 1999 ha segnato l'inizio di un percorso in cui i limiti di emissione per le motociclette sono diventati sempre più stringenti. Con Euro 5, entrata in vigore nel 2021, i valori di CO sono passati da 13 g/km a 1 g/km e quelli di NOx da 0,3 g/km a 60 mg/km. Questa progressione ha rappresentato una sfida considerevole per i costruttori, che hanno dovuto bilanciare la riduzione delle emissioni con il mantenimento delle prestazioni e la gestione dei costi di produzione.

Catalizzatori? Non solo...

Nonostante il dito venga spesso puntato contro i più moderni impianti di scarico, dotati di catalizzatori "importanti", non sono certo questi l'unica via per raggiungere gli obiettivi fissati dalla normativa. Benché si tratti della soluzione più "visibile", l'industria ha adottato diverse accortezze progettuali. Alcune delle quali meno appariscenti, ma altrettanto cruciali. 

Ci soffermiamo quindi su due di queste:

• le fasce elastiche a minor carico 

• il rapporto stechiometrico "magro"

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Dettaglio in sezione di una catalizzatore moto

Fasce elastiche a basso carico

Le fasce elastiche svolgono una triplice funzione: 

• sigillare la camera di combustione

• controllare la distribuzione dell'olio sulle pareti del cilindro

• dissipare il calore dal pistone

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Alloggiamento delle fasce su un pistone (foto JE Pistons)

Le fasce a basso carico (o bassa tensione) sono progettate per ridurre la pressione che esercitano contro la parete del cilindro, con l'obiettivo di ridurre l'attrito interno del motore. Questo principio soddisfa la regola per cui "meno attrito" significa generalmente "maggiore efficienza meccanica" e - nel caso specifico - anche miglioramento del consumo di benzina e relativo abbassamento delle emissioni.

In linea generale, i Pro riguardanti l'utilizzo di questo tipo di fasce sono:

• Riduzione delle perdite per attrito
• Minore usura delle componenti 

Minor attrito o maggior tenuta? La famigerata coperta si rivela corta nel caso delle fasce elastiche, ci sono infatti dei "Contro" che andrebbero soppesati:

• Possibile compromissione della tenuta, in quanto una pressione inferiore può aumentare il rischio di blow-by, ovvero il trafilamento di gas dalla camera di combustione verso il basamento, con conseguente aumento del consumo d'olio
• Minore dissipazione del calore, in quanto le fasce elastiche contribuiscono anche a trasferire calore dal pistone al cilindro. Con un carico inferiore, questo trasferimento può essere meno efficiente, portando a temperature operative più elevate
• Potenziale perdita di potenza a regimi elevati, in quanto una minore tenuta della camera di combustione potrebbe avere ricadute negative sulla compressione della camera, generando una percezione di minor reattività o potenza

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Un trittico di fasce in ordine di montaggio, dall'alto al basso: segmento di tenuta superiore, segmento di tenuta inferiore e anello raschiaolio

Carburazione magra

Quante volte avete sentito parlare di carburazione "grassa" o "magra"? 

Più precisamente, il riferimento è al rapporto stechiometrico, ossia la proporzione tra la quantità di benzina e la quantità di aria che - una volta miscelate - alimentano il motore e consentono che avvenga la combustione. Il rapporto ideale si attesa circa a 14,7:1, il che significa che per ogni parte di carburante sono necessarie 14,7 parti di aria per una combustione completa e teoricamente perfetta. Una miscela "magra" si ha quando la proporzione di aria è superiore a questo valore, ad esempio 15:1 o anche di più.

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Raffigurazione del range ideale nel rapporto aria/benzina

Per ottenere e mantenere un rapporto stechiometrico magro in tempo reale, i motori moderni si affidano a sonde lambda, utili per misurare la quantità di ossigeno residuo nei gas di scarico. L'informazione viene inviata così sotto forma di segnale alla centralina elettronica (ECU) che, a sua volta, regola la quantità di carburante iniettato, ottimizzando così il funzionamento del catalizzatore e la pulizia dei gas di scarico. 

I Pro di una miscela tendenzialmente magra sono:

• Riduzione degli inquinanti
• Minore consumo a parità di energia prodotta
• Maggiore funzionalità dei catalizzatori trivalenti

Anche in questo caso non sono però esenti i Contro:

• Rischio di temperature più elevate nel motore, in quanto una carburazione più magra può produrre innalzamento delle temperature interne del motore
• Possibile riduzione della potenza a pieno carico, in quanto una carburazione magra può limitare la quantità di energia prodotta, specie ad alti regimi

Tra sostenibilità, sviluppo e piacere di guida

Fasce elastiche a basso carico e rapporto stechiometrico magro sono, senza dubbio, due pilastri nelle strategie dei costruttori per rispettare le stringenti normative anti-inquinamento. Tuttavia si tratta di misure di compromesso riguardanti aspetti cruciali come la gestione termica del motore e il feeling di guida. Esempi che fotografano bene il presente e il futuro della produzione motociclistica, sempre più in equilibrio tra sostenibilità, innovazione tecnologica e un'imprescindibile necessità di garantire il piacere di guida.

Nota all'articolo: l'immagine di copertina raffigurante un'unità Yamaha "CP3" omologata Euro5+ è puramente indicativa