Olio da corsa!

Negli straordinari V10 e V8 di F1 dei primi anni Duemila, rispettivamente di 3,0 e di 2,4 litri, venivano utilizzati invece getti di olio. In certi casi ne sono stati impiegati addirittura otto per ciascun pistone (emessi da quattro ugelli piazzati alla base del cilindro). Questi motori aspirati si sono avvicinati ai 20.000 giri/min, prima che il regolamento limitasse il loro regime di rotazione massimo (dapprima a 19.000 giri/min e quindi a 18.000). Logico perciò che i progettisti abbiano dedicato gran parte delle loro attenzioni alla riduzione degli attriti e al massimo alleggerimento delle masse in moto alterno. Pistoni ultraribassati quindi e con una estensione del mantello ridotta al minimo. E di canalizzazioni per l’olio neanche parlarne! In questi motori di Formula Uno l’alesaggio è arrivato a ben 98 mm (con una corsa di soli 39,7 mm), cosa che ha consentito l’impiego di valvole molto grandi ed è risultata vantaggiosa ai fini del contenimento delle sollecitazioni meccaniche. Al diminuire della corsa infatti, con uno stesso regime di rotazione la velocità media del pistone decresce. L’altezza dei pistoni era di poco superiore a 30 mm e il peso poteva anche essere lievemente inferiore a 250 grammi. Si tratta di valori impensabili per motori di serie aventi lo stesso alesaggio.

Nei motori destinati alle vetture da competizione o a modelli estremamente sportivi il sistema di lubrificazione è a carter secco. Per un impiego agonistico o quasi il primo vantaggio rispetto alla usuale soluzione a carter umido è costituito dalla minore altezza del motore e quindi possibilità di avere un baricentro più vicino al suolo (cosa importante in quanto riduce la tendenza al coricamento laterale in curva del veicolo). Inoltre questo sistema di lubrificazione è fondamentale, per le auto in questione, perché consente alla pompa di mandata di “pescare” sempre l’olio, anche nelle curve più al limite e nelle accelerazioni e nelle staccate più violente, ovvero in presenza di forze longitudinali e trasversali molto elevate. In frenata l’olio tende ad andare tutto in avanti e in accelerazione avviene il contrario; in curva per via della forza centrifuga tende invece ad accumularsi tutto da un lato (quello esterno alla curva stessa). In queste condizioni un solo punto di aspirazione all’interno della coppa non sarebbe in grado di assicurare un continuo flusso di olio alla pompa che lo sta aspirando (a meno che la coppa stessa non sia stretta e molto, ma davvero molto profonda…). Nei circuiti a carter secco l’olio viene inviato a un serbatoio che può avere una conformazione tale da consentire alla pompa di mandata di pescare l’olio in qualunque situazione.

La lubrificazione a carter secco consente anche di ridurre le perdite per sbattimento e quindi di migliorare il rendimento meccanico, con effetti benefici sulle prestazioni. Adottandola al posto di quella a carter umido si può ottenere un aumento di potenza dell’ordine del 4% e questo nonostante il fatto che ci sia una seconda pompa (quella di recupero), con relativo assorbimento. Le perdite dovute allo sbattimento nei motori veloci hanno una notevole importanza e incrementi prestazionali decisamente considerevoli si possono ottenere adottando pompe di recupero dalla portata tale da mettere in depressione la camera di manovella.

Nei motori da competizione si fa proprio questo e quindi l’albero a gomiti e le bielle devono fendere una nebbia assai meno densa e non una vera e propria pioggia di olio. In genere in quelli di Formula Uno si adottano camere di manovella separate (una per ogni gomito dell’albero) e per ciascuna di esse vi è una pompa di recupero; inoltre ve ne sono spesso altre che provvedono ad aspirare l’olio dalle teste, ove esso altrimenti potrebbe accumularsi in certe condizioni di funzionamento. I motori sono a V e in alcune curve la forza centrifuga può essere addirittura tale da non consentire al lubrificante di tornare verso il basso (lo spinge tutto da una parte all’interno della testa esterna!).

Il recupero dell’olio non è sempre facilissimo, come dimostrano alcuni casi verificatisi durante lo sviluppo di certi motori (i tecnici parlano di “oil hiding”, ovvero di lubrificante che “si nasconde”!). In seguito allo sbattimento che subisce da parte degli organi in movimento, quella che viene aspirata dalle pompe di recupero è in effetti una emulsione di olio e aria (o nella migliore delle ipotesi, olio fortemente aerato). Poiché la pompa di mandata deve prelevare dal serbatoio soltanto olio, per quanto possibile privo di bollicine (e anche con poca aria in soluzione), nei motori di F1 si utilizza un separatore centrifugo, grazie al quale il lubrificante che le pompe di recupero inviano al serbatoio viene liberato di gran parte dell’aria. Infine, occorre ricordare che negli alberi a gomiti dei motori di Formula Uno l’olio destinato alle bronzine di biella entra da una canalizzazione assiale e non da passaggi radiali come nei modelli di serie. Ciò consente di ridurre la pressione di mandata (non c’è la forza centrifuga da vincere!) e quindi l’assorbimento di potenza da parte della pompa.