Il raffreddamento dei motori | Officina

Di recente mi sono arrivati un paio di interessanti quesiti riguardanti il raffreddamento dei motori. Da essi prendo spunto per alcune considerazioni sull’argomento che penso possano essere di interesse generale. Nel caso specifico si parlava di motori refrigerati ad aria. Una domanda riguardava quelli con raffreddamento forzato che, indispensabili per gli scooter, non hanno avuto diffusione sulle moto.

In proposito basterebbe dire che la soluzione è eccellente ma che è esteticamente discutibile (vedere le alette è ben diverso dal vedere una capottatura o un convogliatore, per quanto ben realizzato) e che in fin dei conti se ne può fare a meno abbastanza tranquillamente. Basta guardarsi intorno… E qui entra in gioco il secondo quesito, che riguardava la possibilità di controllo della temperatura.

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Il raffreddamento dei motori

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Come è possibile che il motore raffreddato ad aria “naturale” (cioè non forzata mediante ventola) risulti adeguatamente refrigerato in tutte le condizioni di funzionamento? Se è OK nel normale impiego su strada libera, è logico pensare che nel traffico intenso o in una ripida salita esso surriscaldi (se poi si è nel pieno dell’estate, peggio ancora). Qui va detto che in effetti in molti motori motociclistici refrigerati ad aria il raffreddamento è esuberante e consente di impiegare senza problemi il veicolo anche in condizioni molto gravose. Il rovescio della medaglia è costituito da un eccessivo raffreddamento, che non consente al motore di raggiungere la temperatura di funzionamento ottimale (e talvolta neanche di avvicinarsi a essa). Il prezzo da pagare in questo caso è un’elevata viscosità dell’olio, con conseguente aumento dell’attrito e peggioramento delle prestazioni. C’è anche da dire che oggi il contributo dell’olio all’asportazione del calore è assai superiore, rispetto al passato.

Anche se il circuito di lubrificazione non è realizzato per fornire una considerevole refrigerazione (come nei sistemi misto aria-olio), la quantità di calore rimossa dall’olio rimane pur sempre considerevole. E pure quella ceduta per irraggiamento è tutt’altro che trascurabile.

Se un motore raffreddato ad aria lavora a una temperatura più elevata, lo scambio termico tra esso e l’aria ambiente aumenta. Questa “autocompensazione” è vantaggiosa ma può essere sfruttata soltanto entro limiti molto ridotti. Aiuta, quindi, ma non più di tanto… Se il motore si riscalda eccessivamente, ovvero se le temperature dei suoi componenti diventano troppo elevate, si può andare incontro a conseguenze assai serie. L’eccessiva dilatazione di alcuni componenti determina variazioni dei giochi e delle interferenze che possono diventare inaccettabili. Un tipico danno è il grippaggio. Quando le dilatazioni sono contrastate si hanno distorsioni (per esempio, delle superfici di tenuta) o si creano comunque forti tensioni interne.

Le caratteristiche meccaniche dei materiali accusano uno scadimento che alle alte temperature può diventare eccessivo. La viscosità dell’olio diventa troppo ridotta, il che significa che la capacità di carico dello strato lubrificante diminuisce. Talvolta si ha una drastica riduzione degli effetti del trattamento termico (è il caso dei cuscinetti a rotolamento se lavorano a lungo sopra 150° C). Temperature troppo elevate delle pareti della camera di combustione possono favorire l’insorgere della detonazione.