Riscaldamento del motore a freddo. Cosa bisogna fare? Le risposte ai commenti

I numerosi commenti al servizio sul riscaldamento dei motori, alcuni dei quali contengono interessanti spunti e interrogativi, rendono opportune almeno alcune osservazioni.

La procedura di riscaldamento che abbiamo suggerito è in linea con quanto raccomandato da diversi costruttori. L’idea è quella di arrivare rapidamente alla temperatura di regime senza però creare problemi (che possono avere conseguenze a lungo termine) a livello di motore. Occorre anche tenere presente che portare il catalizzatore alla temperatura di light-off in tempi brevi è importante al fine del contenimento delle emissioni.

Questo non vuol dire che se si procede diversamente (ad esempio, scaldando da fermo per qualche minuto, cosa peraltro vietata in alcune nazioni) può avvenire chissà cosa. La procedura consigliata è però la migliore, anche a livello di contenimento dell’usura; perché la cosa diventi apprezzabile ci vogliono comunque tanti, ma proprio tanti chilometri. Anzi, migliaia e migliaia di avviamenti…

I componenti interessati sono principalmente i cilindri con la canna in ghisa. L’usura che ha luogo a freddo è di duplice natura. Il carburante tende a condensarsi sulle pareti metalliche dilavando il velo di lubrificante, con conseguente usura adesiva, e i composti acidi, sottoprodotti della combustione, possono causare una usura corrosiva.

I moderni motori ad iniezione diretta creano meno problemi dal punto di vista del raggiungimento della temperatura di regime

Da tempo i problemi di questo genere sono comunque minimizzati, sia per l’affermazione dell'alimentazione a iniezione  (meglio ancora se diretta) sia per la qualità degli oli, di gran lunga superiore a quella di una volta. Il fatto che i motori moderni raggiungano più rapidamente la temperatura di regime migliora ulteriormente le cose.

In certi settori, diversi da quelli auto e moto, si impiegano talvolta dei dispositivi di preriscaldamento dell’olio o dei sistemi per la messa in pressione del circuito prima dell’avviamento. Nel nostro campo non servono. È buona norma però, dopo avere rimontato un motore (lubrificando accuratamente i diversi componenti all’atto della installazione!), riempire le varie canalizzazioni del circuito e fare arrivare l’olio, tramite la pompa, ai diversi punti da lubrificare prima di procedere all’avviamento.

Questo si può ottenere facendo girare la pompa con un dispositivo dotato di motore elettrico (soluzione preferita dai preparatori USA) o trascinando il motore in rotazione senza metterlo però in funzione. Facile, con una moto: basta togliere le candele, mettere la marcia più alta e spingere!

È interessante osservare che i primi minuti di funzionamento, per i motori nuovi o appena montati, sono critici per gli organi della distribuzione. Un grande costruttore di componenti per motori, la TRW, consiglia, dopo l’installazione di un nuovo albero a camme, di effettuare un vero e proprio rodaggio in ben quattro fasi della durata di un minuto ciascuna (a 2000 giri/min, a 1500 giri/min, a 3000 giri/min, a 2000 giri/min). I produttori di alberi a camme speciali, con eccentrici dal profilo molto “aggressivo”, forniscono spesso uno speciale lubrificante di montaggio e raccomandano procedure di rodaggio ancora più particolari.

Perché possa iniziare la combustione (e quindi propagarsi) occorre che in corrispondenza della candela e nelle immediate vicinanze ci sia una miscela di aria e benzina avente dosatura adeguata. Il carburante deve essere tutto in fase gassosa. Per quanto riguarda l’avviamento a freddo e i momenti che lo seguono, nei motori con alimentazione a carburatori la situazione è decisamente critica; alla ridotta velocità della corrente gassosa nel condotto si aggiunge infatti la bassa temperatura.

Di conseguenza ci sono serie difficoltà di polverizzazione del carburante e di formazione di una miscela avente dosatura omogenea; inoltre buona parte del carburante stesso rimane allo stato liquido e, in ampia misura, si condensa sulle superfici metalliche ancora fredde (del condotto di aspirazione e, inizialmente, anche del cilindro!). Insomma, solo una parte di quello erogato dal carburatore vaporizza ed è in grado di prendere parte alla combustione. Per questa ragione occorre fornire al motore una quantità di carburante ben superiore a quella alla quale corrisponde la dosatura stechiometrica.

Con l’alimentazione a iniezione indiretta la situazione migliora in quanto la pressione della benzina fornita all’iniettore è indipendente dal regime di rotazione del motore e assicura comunque una buona polverizzazione. Rimangono i problemi di condensazione.

Con l’iniezione diretta, ad alta pressione, la situazione è ancora migliore (viene eliminata la possibilità che il carburante si condensi sulle pareti del condotto). La bassa velocità dei gas comunque fa sì che la turbolenza sia modesta; inoltre, la densità della carica è ridotta.

Per concludere, sembra opportuno sottolineare alcuni punti:
- Le esigenze del motore in quanto a dosatura della miscela aria-carburante variano in misura anche abbastanza sensibile nelle diverse condizioni di funzionamento.

- Ottenere la corretta dosatura non è facile. Come noto, se come carburante si impiega la benzina, il corretto rapporto di miscela è circa 14,7 parti di aria, in peso, per ogni parte di carburante. Esprimendolo in volume, si ha che per ogni litro di benzina occorrono circa 9.500 litri di aria! Dunque, i dispositivi che devono assicurare la correttezza e la costanza della dosatura sono strumenti di precisione, risultato di una tecnologia evoluta e sofisticata.

- Anche se può sembrare strano, il campo di accendibilità, per le miscele aria-benzina, è abbastanza ristretto, e basta abbastanza poco per uscirne al di fuori. Inoltre, l’azione “smorzante” delle pareti metalliche nei confronti della fiamma può essere assai efficace. Basta poco perché la combustione non abbia luogo; ciò avviene tipicamente nei volumi interstiziali (come quello tra il primo colletto del pistone e la canna del cilindro), che infatti sono responsabili di buona parte delle emissioni di idrocarburi incombusti.