Grande o piccolo? Il mito dei consumi inizia a scricchiolare

Un anno fa, con l’articolo“Superquadri d’acciaio: caratteristiche dei motori USA”, avevo esposto la cultura tecnologica motoristica americana nella progettazione dei motori aspirati. Questo, seppur un certo cambio di passo sulla cubatura interna – bisogna ammetterlo – ha spinto anche oltreoceano verso concetti più europei. Sostanzialmente, ciò avviene per ragioni di consumo e grazie a piattaforme più leggere, ma anche alla maggiore rapportatura dei cambi automatici.

Il suono (o la musica) del motore cambia anche in base alla corsa del cilindro e, indubbiamente, gli storici superquadri mantengono un certo fascino sonoro. Ma se lo spazio nelle camere di combustione lo possiamo paragonare a un contenitore di due litri di liquido, per gli yankee due miseri litri (di cilindrata) sono paragonati a un “drink”. Tuttavia, per anni ci hanno raccontato una verità apparentemente semplice: quella per cui, se un motore è piccolo, avrà bassi consumi.

Quando la cilindrata smette di fare la differenza

Negli ultimi anni l’automotive ha puntato sul downsizing, ovvero il ridimensionamento dei motori, magari optando per tre cilindri abbinati a turbocompressori per ottenere prestazioni simili a quelle di propulsori molto più grandi. Una scelta tecnica per ridurre consumi ed emissioni; tuttavia, la realtà è meno scontata di quanto sembri.

La cilindrata rappresenta il volume d’aria che il motore riesce ad aspirare a ogni ciclo. A parità di regime e senza sovralimentazione un 2.0 litri “lavora” circa 2 litri d’aria, mentre un cinque o sei litri ne gestiscono oltre tre volte tanto. Più aria significa più carburante e quindi più potenza, ed è per questo che si tende a pensare che un motore grande consumi sempre di più. Ma questo è vero solo quando si utilizza tutta la potenza disponibile, cioè con l’acceleratore completamente aperto.

Nella guida reale, però, le cose cambiano e, per mantenere una velocità costante – ad esempio 130 km/h – serve una quantità di potenza relativamente bassa, determinata non dal motore ma dal peso del veicolo, dall’aerodinamica e dalle resistenze meccaniche.Di conseguenza, sia un piccolo tre cilindri sia un grande V6 o V8 devono fornire più o meno la stessa potenza per mantenere quella velocità.

A questo punto, un veicolo con un motore “grande” potrebbe risultare parco e molto longevo e la vera differenza non sta nella dimensione del motore, ma nella sua capacità di produrre quella potenza nel modo più efficiente possibile. I motori a combustione non sono molto efficienti e, nelle migliori condizioni, possono arrivare intorno al 40% (valori di picco), mentre nell’uso reale sono inferiori (fonte: DOE USA). Il che significa che gran parte dell’energia del carburante viene dispersa sotto forma di attriti e calore, in base a come il motore lavora.

Perché i motori piccoli funzionano (ma non sempre)

Dopo la premessa sui motori, quelli attuali di piccola cilindrata presentano vantaggi evidenti legati al minor peso, ai minori trascinamenti e alle perdite ridotte. Inoltre, lavorano spesso con un carico maggiore, cioè con l’acceleratore più aperto. Questo li porta a operare in zone di rendimento più favorevoli. È questo il concetto alla base del downsizing, cioè l’ausilio del turbo nelle piccole cilindrate per migliorare l’efficienza nella guida tranquilla. Tuttavia, quando si richiede più potenza – come in autostrada, in salita o durante un sorpasso – emergono i suoi limiti, facendo entrare il motore in condizioni di minor efficienza. Cioè sale di giri, ma la ripresa non aumenta proporzionalmente, una condizione che può far impennare i consumi. E non è raro che, nella guida reale, i piccoli turbo consumino più del previsto.

Efficienza e limiti: il downsizing a confronto

Compensare la riduzione della cilindrata con un turbocompressore permette di ottenere prestazioni simili a quelle di propulsori più grandi, magari da 1600 cc, con consumi ed emissioni inferiori. A questo si aggiunge una progettazione più leggera e compatta e, non a caso, questa soluzione si è diffusa rapidamente in molte categorie di auto, dalle utilitarie ai SUV, anche perché si integra facilmente con sistemi ibridi. Viene meno il tradizionale equilibrio tra peso, potenza, cilindrata e consumi, a favore del binomio potenza-consumi.

Un discorso a parte merita l’impiego di alimentazioni alternative come GPL e metano. Si tratta di carburanti che hanno un potere calorifico inferiore rispetto alla benzina, traducendosi in una leggera perdita di prestazioni o nella necessità di richiedere più carico al motore per ottenere lo stesso risultato. Ottimi nell’autotrazione, in particolare nei sistemi CNG e LNG per la regolarità nei percorsi autostradali, nei moderni motori downsized – già chiamati a lavorare con pressioni e temperature elevate – ciò può portare a un utilizzo più al limite, cioè a schiacciare maggiormente sull’acceleratore, aumentando i consumi reali. Resta però il vantaggio economico alla pompa, che spesso compensa l’efficienza inferiore, anche se può comportare rifornimenti più frequenti.

In questo equilibrio, per anni il diesel ha rappresentato una soluzione particolarmente efficace, grazie alla maggiore coppia ai bassi regimi e a un rendimento termico superiore, capace di muovere masse elevate con minore richiesta energetica rispetto a un benzina di pari utilizzo.

Dietro questi vantaggi si nasconde però qualcosa di complesso, cioè che i motori downsized per garantire prestazioni elevate, sono chiamati a lavorare in condizioni più stressanti rispetto ai motori di cilindrata maggiore. Questo può tradursi in una maggiore usura precoce di componenti delicati, come il turbocompressore, sollevando dubbi sulla durata e sull’affidabilità.

Non abbiamo scoperto l’acqua calda e neppure scoperchiato il vaso di Pandora, ma è anche vero che, davanti a un mega SUV con una cilindrata di mille centimetri cubici e a un analogo con motorizzazione duemila, qualche dubbio prima dell’acquisto è più che legittimo. Inoltre, oggi il veicolo ha una vita media di pochi anni: poi si cambia, anche a causa degli esosi costi di riparazione. E quando questo avviene, le offerte sono già pronte a bombardare il potenziale acquirente che, suo malgrado, finisce per uniformarsi a un modello consumistico importato da un’economia storicamente lontana dalla nostra. In definitiva, il downsizing funziona bene solo all’interno di determinati equilibri, essendo una scelta tecnica in parte obbligata.

Motori grandi, piccoli e turbo

Grazie alla maggiore cilindrata, i motori più grandi seguono una logica diversa, ovvero erogano più coppia già a bassi regimi, lavorano con meno sforzo e mantengono regimi di rotazione più contenuti. Questo si traduce in un comportamento più regolare e, soprattutto nei percorsi extraurbani o autostradali, possono mostrare consumi sorprendentemente contenuti, perché non devono “sforzarsi” per erogare la potenza richiesta.

Il turbocompressore ha rappresentato il punto di incontro tra queste due filosofie, permettendo ai motori piccoli di ottenere coppia elevata e migliori prestazioni, ma con un rovescio della medaglia: maggiore complessità, necessità di gestire temperature e pressioni e riduzione del rendimento in alcune condizioni. Non a caso oggi si osserva una parziale inversione di tendenza, con cilindrate leggermente più grandi, sistemi ibridi di supporto e disattivazione dei cilindri, un probabile segno che il downsizing non sia una risposta definitiva.

L’articoloGrande o piccolo? Il mito dei consumi inizia a scricchiolareproviene daDifesa Online.

Un anno fa, con l’articolo “Superquadri d’acciaio: caratteristiche dei motori USA”, avevo esposto la cultura tecnologica motoristica americana nella progettazione…

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