Il rapporto di compressione del motore: cos’è e perché conta
Spesso trascurato, il rapporto di compressione è il parametro che influenza maggiormente il carattere di un motore. Vediamo insieme che cos'è, cosa rappresenta e perché è importante conoscerlo
Nelle schede tecniche dei motori, oltre ai valori di cilindrata, potenza e coppia, compare una cifra spesso trascurata: il rapporto di compressione. Eppure, dietro quella semplice cifra, comunemente indicata con due numeri separati dai due punti, si nasconde un parametro fondamentale che ci descrive come lavora un motore a combustione interna.
Che cos’è la compressione
Il rapporto di compressione indica quanto la miscela aria-benzina aspirata all’interno della camera di combustione (ovvero nel cilindro) viene "schiacciata" prima della combustione. Questo rapporto si ottiene confrontando il volume del cilindro quando il pistone è al Punto Morto Inferiore (PMI), cioè nella posizione più bassa, con il volume del cilindro quando il pistone è al Punto Morto Superiore (PMS), cioè nella posizione più alta. Se un cilindro passa, ad esempio, da 500 cm³ a 40 cm³, il rapporto sarà 500/40 = 12,5:1, cioè la miscela viene compressa fino a circa un dodicesimo del suo volume iniziale.
Perché serve comprimere la miscela?
Senza compressione il motore non svilupperebbe potenza: sarebbe poco più che una pompa d’aria. Comprimere la miscela significa:
- aumentare la densità del gas
- raggiungere temperature più elevate prima dell’accensione
- favorire una combustione più rapida e completa
Il risultato è un rendimento maggiore: più lavoro meccanico con la stessa quantità di carburante, quindi più coppia oppure minori consumi, a seconda della progettazione del motore.
I motori moderni sono più compressi. Perché?
Con materiali più evoluti e sistemi di raffreddamento più efficaci, i motori moderni possono lavorare con rapporti di compressione sempre più elevati. Questo porta a vantaggi come un'efficienza migliorata grazie alla minor dispersione di calore nella fase di combustione, una maggior coppia già ai medi regimi che nella guida si traduce in una risposta più pronta del motore a regimi di rotazione più bassi, oltre alla produzione di un minor quantitativo di gas di scarico.
Il limite: il battito in testa
Se la miscela diventa troppo calda o instabile può accendersi prematuramente, producendo picchi di pressione e vibrazioni: è il fenomeno noto come battito in testa. Per evitarlo serve carburante con adeguato numero di ottano, più resistente all’autoaccensione. Nei motori moderni intervengono sensori dedicati che, in caso di detonazione, ritardano automaticamente la fasatura di accensione riducendo temporaneamente la potenza.
Aumentare la compressione migliora l’efficienza, ma porta anche a temperature di combustione più alte, che favoriscono la formazione di ossidi di azoto (NOx). Per rispettare le norme sulle emissioni, i costruttori devono quindi bilanciare il tutto con architetture della camera di combustione più efficienti,
strategie di iniezione sofisticate e catalizzatori dei gas di scarico.
Il rapporto di compressione è quindi molto più di un numero: è uno dei parametri centrali che definiscono carattere, prestazioni, consumi e affidabilità di un motore moderno.