Il motore a benzina si riprende la rivincita sul diesel

Roberto Weitnauer
Settembre 2006, aggiornamento dati settembre 2007
(4 pagine, 3 figure)
www.kalidoxa.com
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- Il motore a benzina si riprende la rivincita sul diesel I diesel hanno avuto in Europa una diffusione crescente negli ultimi due decenni.
Nati come motori per macinare affidabilmente chilometri, si sono imposti nel tempo
grazie al risparmio nell’uso del combustibile e anche per le ottime prestazioni che
offrono in termini di elasticità e coppia motrice. Guardando agli scenari futuri,
bisogna tuttavia concludere che i diesel avranno molta meno fortuna. Il costo del
gasolio non è più concorrenziale e i problemi dati dalle emissioni inquinanti sono più
facilmente controllabili nell’ambito della produzione di motori a benzina. I motori a
benzina sono inoltre meno costosi e oggi proponibili secondo soluzioni tecniche più
variegate.
Nelle ultime esposizioni internazionali automobilistiche si sono visti motori a
benzina sempre più sofisticati e sempre più articolati in termini di offerta. Dilagano
poi i motori ibridi, alimentati sia con la benzina che da unità elettriche. Gli scenari
futuri stanno mutando velocemente sotto la spinta di esigenze ambientali, energetiche
e di costo. Queste tendenze sono accompagnate da una sempre minore proposta
industriale di motori a ciclo diesel. Una circostanza che colpisce i non addetti ai
lavori.
In effetti, fino a poco tempo fa gli esperti del settore automobilistico ritenevano
che i motori a benzina (ciclo Otto) fossero destinati a essere compressi in nicchie di
mercato dall’espansione dei diesel. Nel 1990 in Italia erano diesel meno dell’8% delle
auto; oggi più di una vettura su due va a gasolio. Il motore a benzina ha perso in dieci
anni un quarto del mercato europeo. In Austria, Belgio e Francia le auto diesel sono
addirittura il 70%. Un trionfo per gli amanti del gasolio.
Ciò si spiega col fatto che il diesel ha seguito un’evoluzione tecnica eclatante
nell’ultimo quarto di secolo. Lo studio dei materiali, delle turbine (particolarmente
adatte al diesel) e dei sistemi d’iniezione (common rail per ultimo) hanno trasformato
le pigre, ruvide e rumorose macchine di un tempo in propulsori brillanti e silenziosi.
Il diesel libera più energia per unità di combustibile, il che spiega i suoi minori
consumi. Senza contare che i diesel moderni sono elastici e divertenti da guidare, un
fattore importante nel gradimento del prodotto.
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Lo scooter MP3Hys della Piaggio (a tre ruote), tra poco in vendita (marzo 2008), è mosso da
un’unità tradizionale endotermica abbinata a un propulsore elettrico. Esso rappresenta uno dei
recenti veicoli che raccolgono la sfida dell’abbattimento dei consumi e dell’inquinamento. La
versione 250 avrà circa 25 CV, un grande spunto e consentirà in città una percorrenza di 60 km/l,
rilasciando 40 g/km di anidride carbonica. Le sue batterie al litio portanno essere ricaricate anche
dalla rete. In campo automobilistico ci sono già alcune proposte di veicoli ibridi (es., Toyota) e
altre ne vedremo tra poco tempo. Nei veicoli ibridi il motore endotermico carica quello elettrico
quando non è richiesto spunto e comunque nelle decelerazioni. Lo scopo degli autoveicoli a
propulsione ibrida è quello di limitare i consumi e le emissioni nei tragitti battuti a velocità
variabile (città e misto).
Immagine tratta da: http://d.yimg.com/eur.yimg.com/xp/infomoto/20070903/12/1470084066.jpg
Come però si diceva, il vento sta cambiando. Se i diesel sono stati favoriti da
apposite politiche dei prezzi, adesso le autorità si rendono conto che l’inquinamento
ch’essi causano in termini di ossidi di azoto (NOx) e particolato (corpuscoli
carboniosi) sta diventando critico. I NOx sono gas implicati nel processo di
formazione delle piogge acide e sono all’origine di aldeidi e ozono a bassa quota, due
componenti dannose tipiche dello smog. Il particolato corrisponde a particelle
fuligginose (Pm) che restano a lungo nell’atmosfera e contribuiscono all’effetto serra,
causano affezioni polmonari, incrementano il rischio cardiovascolare e sono
cancerogene. Un diesel Euro 4 del 2006 rilascia in città 30 microgrammi/km di
Pm10, mentre un motore a benzina solo 0,8 fin dal 1990.
Presso l’Università di Stanford si è valutato un paio di anni fa che se le autovetture
americane fossero tutte alimentate a gasolio (ora sono solo il 3%) il danno ambientale
sarebbe senza precedenti in tutto il Paese. Il National Resources Defense Council ha
per converso stimato che abolendo i contaminanti gassosi di tutti i diesel circolanti
negli Usa (treni inclusi) si risparmierebbero ogni anno 150 miliardi di dollari in spese
sanitarie, si eviterebbero 25000 morti premature e la perdita per malattia di 2,5
milioni di ore di lavoro. Sono dati che fanno riflettere.
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Naturalmente, sulla carta c’è rimedio a tutto; in pratica si tratta di vedere a quale
costo. Il confronto con le normative ambientali dei prossimi anni fa capire le
difficoltà che i costruttori incontreranno. Per la rimozione dei NOx verranno applicati
sui diesel sistemi come il ricircolo di gas raffreddati, i catalizzatori a miscela magra o
ricca, i catalizzatori discontinui e a iniezione di urea. Per la fuliggine sono previsti
nuovi filtri anti-particolato a rigenerazione autonoma. Si tratta comunque d’interventi
onerosi, anche perché l’intero propulsore deve essere progettato ad hoc.
Il colosso Toyota ritiene addirittura che i prossimi motori a gasolio non potranno
rispettare i severi parametri dell’Epa americana (Environmental Protection Agency) e
non intende investire nel diesel Usa. È vero che in America la mentalità del mercato è
diversa e le raffinerie sono più adatte a produrre benzina che gasolio, ma è ormai
chiaro che anche da noi l’impegno industriale per rispettare le norme Euro 5 ed Euro
6 comporterà per i diesel notevoli sforzi produttivi.
A sinistra Rudolf Diesel (1858-1913), ingegnere tedesco cui si deve l’invenzione del motore a ciclo
diesel. Il brevetto venne depositato nell’anno 1892.
A destra Nicolaus Otto (1832-1891), ingegnere tedesco e inventore del motore a combustione
interna. Per la verità, prima del brevetto di Otto (1876) altri ingegneri avevano sviluppato
concezioni tecniche similari (tra cui gli italiani Barsanti e Matteucci e i francesi Rochas e Lenoir);
Otto fu però quello che per primo realizzò un prototipo a quattro tempi funzionante.
La particolarità del motore diesel rispetto a quello a ciclo Otto risiede nel fatto che nel primo il
combustibile (gasolio) esplode da sé in virtù delle elevate compressioni raggiunte nei cilindri,
mentre nel secondo la benzina inizia la combustione a seguito dello scoccare di una scintilla.
Immagini tratte da:
http://images.encarta.msn.com/xrefmedia/sharemed/targets/images/pho/0bec5/0bec5c5d.jpg
http://www.erft.de/schulen/gymlech/2004/Auto/images/Otto.gif
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Va inoltre ricordato che un filtro anti-particolato da solo fa crescere i consumi del
2%, un catalizzatore anti-NOx avanzato anche del 5%. Se consideriamo che i diesel
non hanno negli ultimi anni migliorato i loro consumi e che il prezzo del gasolio si
sta livellando a quello della benzina (in alcuni paesi è superiore) si capisce che la
convenienza del motore diesel, di suo più costoso, verrà ampiamente ridimensionata.
Ecco allora che si faranno avanti i propulsori a benzina, in parte con progetti inediti
tenuti a lungo nel cassetto. Diversamente dai diesel che sono uniformi nella loro
attuale concezione tecnica, i motori Otto si esprimeranno secondo un ampio ventaglio
di soluzioni, potendo ognuna rispondere a esigenze specifiche d’utenza e di prezzo.
Vedremo così miglioramenti nella classica iniezione indiretta (a bassa pressione nei
condotti di aspirazione), ma soprattutto si diffonderà l’iniezione diretta (ad alta
pressione in camera di combustione) con raffinati ugelli piezoelettrici. Tutto ciò sarà
accompagnato da evoluti dispositivi di variazione di fase e di controllo dell’alzata
delle valvole. Non mancheranno nuovi turbocompressori per utilizzo sportivo, ma
anche moderato.
Solo i propulsori Otto per vetture di alta gamma costeranno come i diesel verdi di
potenza equivalente. Inoltre, il problema del particolato sarà quasi inesistente, mentre
l’eliminazione dei gas nocivi potrà spesso ottenersi con gli stessi catalizzatori a tre
vie impiegati oggi. Gli Otto futuri potranno in aggiunta contare su un calo medio dei
consumi del 20%. Infine, gli Otto possono già oggi funzionare anche con Gpl,
metano o bioetanolo (alcol etilico di origine vegetale). Il biodiesel senza zolfo
giocherà invece ruoli secondari, a detta degli analisti. In definitiva, nella partita
Diesel-Otto siamo 1 a 0, ma ora la palla è al centro e chi vince non è più favorito. Chi
acquisterà a breve un’auto nuova dovrebbe tenerne conto.
Roberto Weitnauer
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