Moto & Scooter
Moto e diesel: un matrimonio possibile?
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Nel settore motociclistico alcuni argomenti sono ancora tabù, eppure quindici anni fa un'auto automatica o diesel era considerata un ripiego, oggi no di certo. Chiediamoci allora seriamente, dati alla mano, se una moto a gasolio è una proposta seria o
Nel settore motociclistico alcuni argomenti sono ancora tabù, eppure quindici anni fa un'auto automatica o diesel era considerata un ripiego, oggi no di certo. Chiediamoci allora seriamente, dati alla mano, se una moto a gasolio è una proposta seria o solo una provocazione
di Alberto Dell'Orto
L?articolo del nostro poliedrico ed enciclopedico caporedattore Luigi Rivola sulla possibilità di applicare alle due ruote un propulsore diesel ha scatenato una serie di polemiche (a oggi ben 235 post nel forum) che possiamo ridurre sostanzialmente a tre posizioni: non è sensato, è sensato ma non la comprerei, è sensato e la comprerei.
Le affermazioni che vengono fatte pro o contro questa scelta appaiono più spesso "di pelle" piuttosto che frutto di una riflessione profonda: mi piace o non mi piace, questo è e questo basta. E in fondo è giusto così, perché in realtà tutti noi compriamo i nostri veicoli a due ruote per motivazioni non sempre razionali (anzi, quasi mai: chissà cosa direbbe uno psicologo aprendo il mio box o la mia cantina...), però forse vale la pena di capire un po? più a fondo quali sono gli aspetti, per dire così, "nodali" della questione. Cioè: 1) cos?è un motore diesel, come funziona e dunque il suoi pregi e i suoi limiti intrinseci, 2) quali possono essere le sue applicazioni su una moto, veicolo che sente molto forte l?influenza del "carattere" del propulsore. Una moto diesel sarà una specie di motozappa rumorosa e puzzolente, buona solo per economie arretrate, oppure saprà fornire i vantaggi che oggi si riconoscono nelle auto a gasolio? In due parole, Rivola si è bevuto il cervello dopo decenni di onorata carriera, oppure la sua proposta è frutto di una visione del settore che guarda più in là dello standard tecnico attuale?
Le affermazioni che vengono fatte pro o contro questa scelta appaiono più spesso "di pelle" piuttosto che frutto di una riflessione profonda: mi piace o non mi piace, questo è e questo basta. E in fondo è giusto così, perché in realtà tutti noi compriamo i nostri veicoli a due ruote per motivazioni non sempre razionali (anzi, quasi mai: chissà cosa direbbe uno psicologo aprendo il mio box o la mia cantina...), però forse vale la pena di capire un po? più a fondo quali sono gli aspetti, per dire così, "nodali" della questione. Cioè: 1) cos?è un motore diesel, come funziona e dunque il suoi pregi e i suoi limiti intrinseci, 2) quali possono essere le sue applicazioni su una moto, veicolo che sente molto forte l?influenza del "carattere" del propulsore. Una moto diesel sarà una specie di motozappa rumorosa e puzzolente, buona solo per economie arretrate, oppure saprà fornire i vantaggi che oggi si riconoscono nelle auto a gasolio? In due parole, Rivola si è bevuto il cervello dopo decenni di onorata carriera, oppure la sua proposta è frutto di una visione del settore che guarda più in là dello standard tecnico attuale?
Il diesel, questo sconosciuto
Forte di percentuali di vendita molto elevate nel settore auto (lasciando stare il monopolio di fatto nel settore dei grandi motori, dal camion alla petroliera), il motore a gasolio avrà pure qualche pregio, che evidentemente non potrà essere confinato al risparmio sul carburante, visto che molte turbodiesel sono destinate a una clientela agiata quando non addirittura benestante, che non ha problemi a riempire un serbatoio con la benzina. Quindi diamo un’occhiata più da vicino a questo oggetto.
In effetti il motore diesel, più che "a gasolio", deve essere definito "ad accensione spontanea", dato che: 1) può bruciare anche altri combustibili, almeno in linea di principio e 2) non prevede l’impiego di un innesco "terzo", come una scintilla o un filamento rovente, per far partire la combustione. Infatti la fonte di energia che permette di bruciare il combustibile è la temperatura dell’aria aspirata, che viene sottoposta a compressione elevata (rapporti di compressione anche di 23:1) e raggiunge quindi temperature molto alte, nell’ordine dei 600°C circa. Poco prima che il pistone termini la corsa di compressione verso il punto morto superiore, il sistema di iniezione invia nella camera di scoppio una piccola quantità di carburante (il motore aspira solo aria), che trovandosi immerso in un fluido ad altissima temperatura prende fuoco. Il conseguente aumento di pressione spinge poi verso il basso il pistone cedendo energia alla biella e all’albero motore. Qui possiamo già vedere che il motore diesel non può bruciare benzina perché questa, molto infiammabile, esploderebbe in modo incontrollato appena immessa nella camera di combustione, invece di bruciare in modo progressivo; il gasolio invece è più lento a prendere fuoco e a bruciare e non si accenderebbe con una scintilla.
Sfatiamo infine alcuni luoghi comuni: i diesel che fumano sono quelli in cui il proprietario non fa manutenzione e non fa revisionare gli iniettori, oppure "stara" la pompa per aumentare le prestazioni; il funzionamento ruvido e la rumorosità "da trattore" sono un ricordo del passato: basta accendere un diesel automobilistico dell’ultima generazione per accorgersi degli enormi passi avanti compiuti soprattutto nel campo della gestione ellettronica di sistemi di iniezione ad elevatissima pressione.
In effetti il motore diesel, più che "a gasolio", deve essere definito "ad accensione spontanea", dato che: 1) può bruciare anche altri combustibili, almeno in linea di principio e 2) non prevede l’impiego di un innesco "terzo", come una scintilla o un filamento rovente, per far partire la combustione. Infatti la fonte di energia che permette di bruciare il combustibile è la temperatura dell’aria aspirata, che viene sottoposta a compressione elevata (rapporti di compressione anche di 23:1) e raggiunge quindi temperature molto alte, nell’ordine dei 600°C circa. Poco prima che il pistone termini la corsa di compressione verso il punto morto superiore, il sistema di iniezione invia nella camera di scoppio una piccola quantità di carburante (il motore aspira solo aria), che trovandosi immerso in un fluido ad altissima temperatura prende fuoco. Il conseguente aumento di pressione spinge poi verso il basso il pistone cedendo energia alla biella e all’albero motore. Qui possiamo già vedere che il motore diesel non può bruciare benzina perché questa, molto infiammabile, esploderebbe in modo incontrollato appena immessa nella camera di combustione, invece di bruciare in modo progressivo; il gasolio invece è più lento a prendere fuoco e a bruciare e non si accenderebbe con una scintilla.
Sfatiamo infine alcuni luoghi comuni: i diesel che fumano sono quelli in cui il proprietario non fa manutenzione e non fa revisionare gli iniettori, oppure "stara" la pompa per aumentare le prestazioni; il funzionamento ruvido e la rumorosità "da trattore" sono un ricordo del passato: basta accendere un diesel automobilistico dell’ultima generazione per accorgersi degli enormi passi avanti compiuti soprattutto nel campo della gestione ellettronica di sistemi di iniezione ad elevatissima pressione.
I pregi
Gli aspetti in cui il diesel appare sensibilmente avvantaggiato sul motore ad accensione comandata (cioè quello a benzina, o alcool, o gas) sono legati ai rendimenti: in pratica in diversi aspetti il diesel è più efficiente e questo è di sicuro un vantaggio. Il primo aspetto da considerare è che, non avendo necessità di bruciare una massa di combustibile e comburente omogenea, il diesel può funzionare estremamente "magro", cioè con un rapporto tra ossigeno e idrocarburi largamente eccedente le necessità della combustione: ciò concorre con l’elevato rapporto di combustione ad aumentare notevolmente i rendimenti, a livelli (anche 44% sui migliori motori per veicoli industriali), irraggiungibili da un motore a benzina con le attuali tecnologie, visto che attualmente solo i migliori motori arrivano al 32%. Dove il diesel è imbattibile, poi, è ai carichi parziali: la limitazione della potenza viene infatti gestita attraverso la riduzione della quantità di carburante immesso delle camere, non nella quantità di aria aspirata. Ne derivano che sia il rendimento termico (vincolato al rapporto di compressione effettivo) sia il rendimento di pompaggio (legato alla resistenza che incontra l’aria in ingresso) sono incomparabilmente migliori rispetto a un motore a benzina, che ai bassi carichi si comporta come un motore strozzato e dotato di rapporto di compressione bassissimo.
Un altro vantaggio del diesel è dato dalla possibilità di essere sovralimentato ad alta pressione: in un motore a benzina il limite è dato dalla effettiva compressione dell’aria, "schiacciata" prima dal compressore (volumetrico o a turbina) e poi dai pistoni. Oltre un certo punto la somma di questi due rapporti di compressione porta la temperatura dell’aria all’interno dei cilindro a temperature talmente elevate che la benzina miscelata con l’aria va in "autoaccensione"; comincia cioè a bruciare spontaneamente prima del tempo e a creare zone localizzate di innesco della detonazione, un fenomeno esplosivo gravissimo, che "martella" le pareti della camera (testa e pistone) e ne provoca una vera e propria progressiva demolizione. In un diesel questo problema non c’è, perché viene compressa solo aria: ne è la dimostrazione il motore VW 1.9 Tdi che corre nei campionati Turismo: 4 bar di pressione assoluta di sovralimentazione e 400 CV a 4000 giri, con un motore che non è certo progettato all’origine per erogare potenze del genere. Stiamo parlando infatti di ben oltre 200 CV per litro a un regime molto basso, e ciò significa che un diesel sovralimentato può erogare la potenza di un aspirato di cilindrata enormemente superiore (in questo caso, anche cinque volte!), e quindi il rapporto tra potenza e ingombri può essere molto contenuto. Inoltre grazie ai regimi contenuti alcuni componenti interni del motore possono essere meno sofisticati e quindi più economici (nessun bisogno di valvole in titanio, per esempio). La tecnologia, infine, potrebbe essere di fatto trapiantata pari pari dal settore auto, con evidenti vantaggi sui costi di sviluppo.
Un altro vantaggio del diesel è dato dalla possibilità di essere sovralimentato ad alta pressione: in un motore a benzina il limite è dato dalla effettiva compressione dell’aria, "schiacciata" prima dal compressore (volumetrico o a turbina) e poi dai pistoni. Oltre un certo punto la somma di questi due rapporti di compressione porta la temperatura dell’aria all’interno dei cilindro a temperature talmente elevate che la benzina miscelata con l’aria va in "autoaccensione"; comincia cioè a bruciare spontaneamente prima del tempo e a creare zone localizzate di innesco della detonazione, un fenomeno esplosivo gravissimo, che "martella" le pareti della camera (testa e pistone) e ne provoca una vera e propria progressiva demolizione. In un diesel questo problema non c’è, perché viene compressa solo aria: ne è la dimostrazione il motore VW 1.9 Tdi che corre nei campionati Turismo: 4 bar di pressione assoluta di sovralimentazione e 400 CV a 4000 giri, con un motore che non è certo progettato all’origine per erogare potenze del genere. Stiamo parlando infatti di ben oltre 200 CV per litro a un regime molto basso, e ciò significa che un diesel sovralimentato può erogare la potenza di un aspirato di cilindrata enormemente superiore (in questo caso, anche cinque volte!), e quindi il rapporto tra potenza e ingombri può essere molto contenuto. Inoltre grazie ai regimi contenuti alcuni componenti interni del motore possono essere meno sofisticati e quindi più economici (nessun bisogno di valvole in titanio, per esempio). La tecnologia, infine, potrebbe essere di fatto trapiantata pari pari dal settore auto, con evidenti vantaggi sui costi di sviluppo.
I limiti
Come dicono i dati delle prestazioni, il diesel non è un motore con cui è pensabile ricercare la potenza aumentando i giri (più aria aspirata, più carburante bruciabile nell’unità di tempo), e il motivo è presto detto: il gasolio è ben più lento della benzina a bruciare, inoltre essendo iniettato in camera di combustione e non miscelato con l’aria in fase di aspirazione non può beneficiare se non in misura ridotta dell’aumento di turbolenza della carica a fine compressione tipico dei motori a benzina, che velocizza la combustione. Insomma, mentre la velocità di rotazione aumenta, il tempo necessario al gasolio per bruciare cambia poco, per cui bisognerebbe continuamente aumentare l’anticipo di iniezione per fare sì che il picco di pressione della combustione continui a esercitare la sua spinta sul pistone quando questo è all’inizio della corsa discendente. Ciò è possibile solo fino a un certo punto, perché, oltre all’inevitabile peggioramento del rendimento della combustione, bisogna mettere nel conto che l’accensione del gasolio dipende dalla temperatura dell’aria, che dipende dalla posizione del pistone: più anticipiamo l’iniezione, più il pistone si troverà in basso e minore sarà la temperatura dell’aria...
Altro aspetto che limita la possibilità di aumentare i regimi è il peso delle masse alterne: i migliori motori possono arrivare anche a picchi di pressione di combustione di 160 bar (!!), per cui i pistoni, le bielle e soprattutto le bronzine devono essere ben progettati per resistere a queste sollecitazioni; aumentando il regime, aumenta la velocità e le accelerazioni di questi componenti, e dunque l’energia cinetica che va frenata a ogni giro, secondo una formula quadratica che porta al quadruplicamento delle inerzie con il raddoppio dei giri. Se aggiungiamo il peso molto più elevato dei pezzi, capiamo come questo limite sia molto stringente.
In ultimo, per ottenere elevate potenze specifiche ci vogliono sovralimentazioni "pesanti": ciò vuol dire grandi turbine (quindi grande ritardo di risposta), turbine molto veloci (riducono la potenza ottenibile), compressori volumetrici in difficoltà (hanno buoni rendimenti fino a 0,6 bar di sovrappressione). E poi, compressori e intercooler costano, pesano e occupano spazio. Si potrebbe in parte migliorare il rapporto peso/prestazioni passando al due tempi, ma si tratta di tecnologie non consolidate se non per grandi motori (navi specialmente), e ciò renderebbe necessari investimenti ingenti nella ricerca per l’adattamento al settore motociclistico
Altro aspetto che limita la possibilità di aumentare i regimi è il peso delle masse alterne: i migliori motori possono arrivare anche a picchi di pressione di combustione di 160 bar (!!), per cui i pistoni, le bielle e soprattutto le bronzine devono essere ben progettati per resistere a queste sollecitazioni; aumentando il regime, aumenta la velocità e le accelerazioni di questi componenti, e dunque l’energia cinetica che va frenata a ogni giro, secondo una formula quadratica che porta al quadruplicamento delle inerzie con il raddoppio dei giri. Se aggiungiamo il peso molto più elevato dei pezzi, capiamo come questo limite sia molto stringente.
In ultimo, per ottenere elevate potenze specifiche ci vogliono sovralimentazioni "pesanti": ciò vuol dire grandi turbine (quindi grande ritardo di risposta), turbine molto veloci (riducono la potenza ottenibile), compressori volumetrici in difficoltà (hanno buoni rendimenti fino a 0,6 bar di sovrappressione). E poi, compressori e intercooler costano, pesano e occupano spazio. Si potrebbe in parte migliorare il rapporto peso/prestazioni passando al due tempi, ma si tratta di tecnologie non consolidate se non per grandi motori (navi specialmente), e ciò renderebbe necessari investimenti ingenti nella ricerca per l’adattamento al settore motociclistico
Conclusioni
Insomma, moto diesel sì o no? Beh, bisogna chiarire che non si tratta di scegliere tra moto solo diesel o solo benzina, bensì di capire quali sono gli ambiti e le tipologie di utilizzo (se ce ne sono) in cui una motorizzazione è superiore all’altra. La prima cosa che balza gli occhi è che una supersportiva non ha senso con motorizzazione diesel: non tanto per il gap di potenza (con 200 CV litro si può vincere un mondiale Superbike"), quanto per la linearità dell’incremento della curva di coppia e la possibilità di dosare chirurgicamente l’erogazione, caratteristiche che non sono certo alla portata di un sovralimentato a 4 bar: l’"entrata in coppia", cioè l’ingresso della turbina nel range di regimi dal rendimento ottimale, sarebbe talmente repentina da mettere in difficoltà anche i piloti più esperti, almeno su strada. In pista forse sarebbe più facile non scendere "sottocoppia", ma l’aumento di complessità, di peso e le necessità di raffreddamento della turbina creerebbero problemi che compenserebbero di gran lunga gli eventuali pregi. E poi, l’urlo del plurifrazionato dove lo mettiamo...?
Sulle moto utilitarie non avrebbe senso dal punto di vita economico, perché per mantenere le stesse prestazioni si andrebbe incontro a costi di produzione più elevati, e ciò in contrasto con le esigenze commerciali del segmento.
Quindi, non se ne fa nulla? No, ci sono almeno due settori dove il diesel è, se non vincente, almeno proponibile. Il primo è quello delle grandi custom bicilindriche, dove i regimi sono già molto bassi e dunque, escludendo l’impiego di compressori, si può cercare con l’aumento di cilindrata di compensare la diminuzione della potenza specifica (da 60 a circa 40 CV litro): un 2000 cc da 80-85 CV potrebbe dire la sua, ma un aspetto importante come l’apprezzamento della sonorità di scarico da parte della clientela è tutto da verificare, anche se in bilancio bisogna mettere un rumore di aspirazione più roco e profondo anche a gas parzializzato.
Alla fine, però, il segmento dove veramente la proposta potrebbe essere convincente è quello delle super-tourer, per una serie di ragioni. Innanzi tutto passano in secondo piano aspetti come l’aumento dei costi ed, eventualmente, del peso: tra, ipotizziamo, 20.000 e 22.000 euro, o tra 370 e 385 chili (ipotetici anche loro) la differenza non sembrerebbe essere in grado di spaventare la clientela di riferimento. Che invece apprezzerebbe sicuramente la coppia ai bassissimi regimi, in grado di trarre d’impaccio ai semafori, l’esclusività di una motorizzazione inusuale, l’aumento di autonomia conseguenza dei consumi più ridotti, la possibilità di adottare rapporti di trasmissione molto lunghi grazie alla coppia massima elevata, garanzia anche di cambi di marcia ridotti al minimo (e qui si potrebbe anche parlare di cambio automatico, ma questa è un’altra storia). La potenza non sarebbe un problema: con l’impiego delle tecnologie automobilistiche già consolidate si possono coniugare potenze specifiche di 70-75 CV litro (anche 110 CV con un 1500) con la progressività di erogazione esemplare garantita dalle turbine a passo variabile o da un compressore volumetrico. Insomma, una moto diesel non è obbligatoria, ma potrebbe essere anche molto sensata...
Sulle moto utilitarie non avrebbe senso dal punto di vita economico, perché per mantenere le stesse prestazioni si andrebbe incontro a costi di produzione più elevati, e ciò in contrasto con le esigenze commerciali del segmento.
Quindi, non se ne fa nulla? No, ci sono almeno due settori dove il diesel è, se non vincente, almeno proponibile. Il primo è quello delle grandi custom bicilindriche, dove i regimi sono già molto bassi e dunque, escludendo l’impiego di compressori, si può cercare con l’aumento di cilindrata di compensare la diminuzione della potenza specifica (da 60 a circa 40 CV litro): un 2000 cc da 80-85 CV potrebbe dire la sua, ma un aspetto importante come l’apprezzamento della sonorità di scarico da parte della clientela è tutto da verificare, anche se in bilancio bisogna mettere un rumore di aspirazione più roco e profondo anche a gas parzializzato.
Alla fine, però, il segmento dove veramente la proposta potrebbe essere convincente è quello delle super-tourer, per una serie di ragioni. Innanzi tutto passano in secondo piano aspetti come l’aumento dei costi ed, eventualmente, del peso: tra, ipotizziamo, 20.000 e 22.000 euro, o tra 370 e 385 chili (ipotetici anche loro) la differenza non sembrerebbe essere in grado di spaventare la clientela di riferimento. Che invece apprezzerebbe sicuramente la coppia ai bassissimi regimi, in grado di trarre d’impaccio ai semafori, l’esclusività di una motorizzazione inusuale, l’aumento di autonomia conseguenza dei consumi più ridotti, la possibilità di adottare rapporti di trasmissione molto lunghi grazie alla coppia massima elevata, garanzia anche di cambi di marcia ridotti al minimo (e qui si potrebbe anche parlare di cambio automatico, ma questa è un’altra storia). La potenza non sarebbe un problema: con l’impiego delle tecnologie automobilistiche già consolidate si possono coniugare potenze specifiche di 70-75 CV litro (anche 110 CV con un 1500) con la progressività di erogazione esemplare garantita dalle turbine a passo variabile o da un compressore volumetrico. Insomma, una moto diesel non è obbligatoria, ma potrebbe essere anche molto sensata...
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