Nei motori a combustione interna, la quantita di calore sviluppata dalla combustione risulta solo in minima parte utilizzata per ottenere motricita. La parte maggiore del calore di combustione se ne esce dallo scarico, ma una notevole percentuale di esso, viene trasmessa agli organi in contatto con i gas quali: "pistone, cilindro e testa".
Dalle formule di termodinamica si puo' desumere che ad un innalzamento delle temperature di combustione corrisponde un maggior rendimento di combustione, ma come subito si vedra, questo concetto risulta applicablile in maniera assai difficoltosa nei motori di uso comune. Infatti, se da una parte l'aumento di temperatura di combustione permette di ridurre le emissioni inquinanti oltre a diminuire i consumi , per contro le prestazioni tendono ad essere penalizzate. E' da tenere inoltre presente che elevate temperature in camera di combustione, producono un abbassamento della soglia di rischio legata a fenomeni assolutamente indesiderabili, come detonazione e preaccensione. Per cui, dato che nelle competizioni risulta importante principalmente la prestazione pura, ecco che i motori vengono fatti lavorare con temperature relativamente basse, e soprattutto si cura in maniera maniacale l'evacuazione massima del calore nelle zone maggiormente sollecitate.
Normalmente la zona più critica è appunto il pistone, immediatamente seguito dalla camera di combustione. Al fine di asportare il calore in maniera estremamente efficace, si è andato diffondendo nel corso degli anni il raffreddamento a liquido, infatti se solo due decenni fa' la stragrande maggioranza dei motori motociclistici erano raffreddati ad aria, ora la situazione si è completamente ribaltata. Il raffreddamento a liquido presenta indubbi vantaggi, dato che è possibile ridurre di molto gli ingombri dei motori, specialmente i pluricilindrici, ma soprattutto permette di uniformare termicamente tutti i componenti che sono a contatto con i gas di combustione. Ed è questo il punto di maggior importanza, dato che zone molto sollecitate termicamente, come le teste, possono smaltire enormi quantità di calore in breve tempo. In passato infatti, con motori raffreddati ad aria si assisteva normalmente ad una progressiva riduzione delle prestazioni durante l'utilizzo continuo dei propulsori ( ad esempio durante una gara), inoltre anche i rischi di grippaggio erano estremamente elevati, ed il tutto a causa del forte trasferimento di calore al pistone. Con i moderni propulsori raffreddati a liquido, questo problema, anche se non è completamente scomparso, si è fortemente ridimensionato, e tende a ridursi ulteriormente grazie ai progressi tecnici dei materiali e costruttivi. Ci si riferisce all'utilizzo delle leghe ad alta trasmissione di calore quali le leghe di alluminio ma soprattutto di rame, e anche al fatto che con fusioni più complesse si è riusciti a far sì che l'acqua arrivi praticamente a lambire sia la camera di combustione, le pareti del cilindro, ed ultimamente anche il basamento motore.
Ultimamente inoltre si sono anche viste camere di combustione di tipo bimetallico; queste teste sono costruite con due materiali differenti (normalmente una lega di alluminio ed una di rame) uno dei quali ha caratteristiche di altissima trasmissibilità termica, così da aumentare al massimo lo scambio termico con il liquido di raffreddamento che le lambisce. In tal modo il calore che si trasmette al pistone tende a diminuire, permettendo così di migliorare l'affidabilità del sistema, oppure di permettere ulteriori innalzamenti prestazionali mantenendo una sufficiente robustezza meccanica. Un fattore molto importante nel raffreddamento interno dei motori è dato dal rapporto di miscelazione aria benzina. Infatti passando da miscele povere a miscele ricche, si ha una progressiva diminuzione della temperatura dei gas in ingresso, dovuta all'evaporazione del combustibile; in pratica quando si fa evaporare un liquido necessariamente del calore viene sottratto , e quindi se la quantita' di liquido da evaporare aumenta, ecco che anche la temperatura della colonna dei gas freschi si riduce proporzionalmente. Questo fattore , unito anche ad una differente temperatura di combustione, ed anche ad un possibile maggior ingresso di lubrificante (per i motori a miscelazione diretta), porta ad un notevole abbassamento delle temperature interne, con ovvi benefici. Vi è da ultimo un ulteriore fatto che porta a propendere per l'utilizzo dei propulsori da competizione, in regime di carburazione grassa: le prestazioni massime aumentano passando da miscele povere a miscele grasse. Ovviamente le differenze del titolo di miscelazione non possono essere enormi, ma comunque tutta questa serie di fatti indica chiaramente che risulta sempre preferibile carburare i propulsori da gara partendo dalle miscele ricche e man mano riducendo, sino ad arrivare all'ottimale.
Tech.Dept.
Ing.
Claudio Mangiacavalli
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