Riscaldamento del motore a freddo: cosa bisogna fare?

Una delle domande che più frequentemente i motociclisti e gli automobilisti si pongono riguarda le modalità che è bene osservare dopo un avviamento a freddo del motore, per effettuare il riscaldamento nel migliore dei modi. Prima di dare una risposta (o perlomeno delle indicazioni) è opportuno descrivere sinteticamente ciò che accade all’interno del motore stesso.

Tanto per cominciare, subito dopo che il motore è stato avviato le pareti metalliche iniziano ad assorbire calore. Lo scambio termico è vigoroso in quanto la differenza di temperatura tra i gas e le superfici che essi lambiscono è elevata. Il calore viaggia attraverso il metallo diffondendosi nella struttura.

Riscaldamento e dimensioni: il legame che intercorre

È ovvio che a scaldarsi più rapidamente sono le parti a diretto contatto con i gas; qui entrano in gioco però anche le dimensioni dei componenti (e le caratteristiche fisiche dei materiali). Per scaldarsi la testa richiede una grande quantità di calore in quanto la massa metallica è elevata; per le valvole di scarico invece il riscaldamento è più rapido. Di conseguenza queste ultime si dilatano più velocemente, cosa che fa diminuire il loro gioco. Anche per questa ragione il “transitorio termico” (ossia la fase di riscaldamento del motore) è critico.

Mano a mano che la temperatura si avvicina a quella di regime la testa, in lega di alluminio, tende a dilatarsi in misura via via crescente, ma è in buona misura ostacolata in questo dalle viti di fissaggio. La distribuzione delle temperature per forza di cosa non può essere uniforme e questo genera tensioni all’interno della struttura.

Valvole di scarico e pistoni

Le valvole di scarico sono realizzate con un materiale che ha un coefficiente di dilatazione molto inferiore rispetto a quello della testa, ma lavorano a una temperatura assai più alta. Anche i pistoni si riscaldano velocemente; la loro dilatazione è maggiore nella parte alta, che assorbe calore dai gas e che lavora quindi a temperatura più elevata.

Una volta a regime le cose si stabilizzano, ma i cambiamenti dimensionali portano comunque a variazioni dei giochi e delle interferenze, che devono essere accuratamente calcolate nella fase di progetto, durante la quale si devono anche valutare accuratamente i cambiamenti geometrici che si verificano in seguito al passaggio dalla temperatura ambiente a quella di regime.

Lubrificazione

Molto importante è ciò che accade, dopo un avviamento a freddo, a livello di lubrificazione. Alle basse temperature l’olio è più viscoso, e questo significa che scorre peggio. La maggiore resistenza allo scorrimento determina un aumento della pressione nel circuito, che è dotato di una valvola limitatrice proprio per evitare che la pressione stessa possa raggiungere valori troppo elevati. A freddo la valvola si apre e lascia uscire una notevole quantità di lubrificante (quella che viene messa in circolo è notevolmente minore, quindi, di quella che viene erogata dalla pompa).

Il fatto che l’olio scorra meno agevolmente fa sì che a freddo esso impieghi un tempo maggiore, dopo l’avviamento, per raggiungere le varie parti da lubrificare e per instaurare in tutti i punti del circuito la corretta pressione. È per questo motivo che in certi motori dotati di dispositivi idraulici per la regolazione del gioco delle valvole talvolta è possibile avvertire una lieve (e caratteristica) rumorosità, dopo la messa in moto a bassa temperatura, che scompare comunque dopo alcuni secondi.

Tempistiche di ingresso in temperatura dell'olio

Dunque, a freddo dopo l’avviamento di olio ne circola relativamente poco (e anche abbastanza “male”)!  Oggi sono disponibili oli multigradi con una bassa viscosità a freddo, il che ha sicuramente migliorato le cose in misura sensibile. Si deve anche tenere presente che l’olio ci mette più tempo del liquido di raffreddamento per raggiungere la temperatura di regime. Sotto questo aspetto gli scambiatori di calore acqua-olio sono preferibili ai radiatori dell’olio. Occorre infine ricordare che alle basse temperature l’usura tende ad essere più elevata, e che, sotto questo aspetto, un riscaldamento piuttosto rapido è vantaggioso.

In passato gli avviamenti a freddo erano spesso difficoltosi, occorreva usare lo starter, che arricchiva la miscela aria-carburante in misura impressionante, e il motore tendeva ad avere un funzionamento irregolare fino a che non raggiungeva una certa temperatura. Oggi, grazie all’iniezione, il carburante viene polverizzato finemente e tende a vaporizzare con relativa facilità già poco dopo l’avviamento; i fenomeni di condensazione sulle pareti metalliche sono ridotti al minimo anche a freddo. Inoltre, grazie all’elettronica, la dosatura della miscela è quella ottimale in qualunque condizione di funzionamento.

Il motore si riscalda più velocemente, rispetto a una volta, anche perché la quantità di acqua nelle intercapedini della testa e attorno ai cilindri è notevolmente minore. Pure il controllo termico del motore nel suo complesso è assai migliorato. Indipendentemente dalle condizioni ambientali e di impiego, non avvengono più scostamenti significativi dalla temperatura di regime, una volta che essa è stata raggiunta.

Il motore si riscalda prima in movimento e non acceso da fermo

Il motore dovrebbe scaldarsi piuttosto rapidamente, ma non troppo. Stare fermi per alcuni minuti a un regime leggermente superiore a quello del minimo, come spesso si faceva in passato, è controproducente (oltre che vietato, in certi paesi). Il motore si scalda più lentamente rispetto a quanto accade quando il veicolo procede. Anche a parità di regime di rotazione, per fare avanzare l’auto o la moto occorre che la valvola del gas sia più aperta. Di conseguenza nell'unità di tempo viene bruciata più benzina, viene liberata una maggiore quantità di calore e il riscaldamento è più rapido. La cosa ha dei vantaggi pure per quanto riguarda il contenimento delle emissioni di scarico (il catalizzatore deve lavorare a una certa temperatura per svolgere il suo compito, e se la raggiunge rapidamente è meglio).

Non si deve però esagerare in questo senso, per non sottoporre le pareti metalliche a contatto con i gas a sollecitazioni termiche anomale. Una dilatazione troppo rapida ha forti controindicazioni e inoltre occorre fare i conti anche con la “fatica termica” e con le cricche che, a lungo andare, essa può causare. Analogamente, finché il motore è freddo il regime di rotazione deve essere basso (anche perché di olio ne circola poco!).

In conclusione: cosa si deve fare

Dunque, la miglior cosa da fare è partire poco dopo (diciamo una ventina di secondi o giù di lì) l’avviamento a freddo e quindi procedere andandoci molto piano con l’apertura del gas e cambiando le marce in modo da mantenere il motore a basso regime. Gradualmente, mano a mano che il motore si scalda si potrà poi aumentare l’apertura della manopola dell’acceleratore (o premere di più il pedale, se si tratta di un’auto) e raggiungere regimi di rotazione via via più elevati.