Perché il motore Honda V3 con compressore?

Il Technical Forum di Luca Fiorentino quest’anno è stato dedicato ad analizzare l’impatto delle norme antinquinamento sullo sviluppo dei motori. Un’analisi che porta dritta dritta al nuovo propulsore tricilindrico con compressore elettrico

Il ragionamento svolto dal nostro @lukethebike nel suo Technical Forum parte da alcune nozioni di base della motoristica.

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Gli inquinanti tipici dei motori endotermici

Tanto più un motore brucia bene, tanto più è bassa l’emissione di CO (monossido di carbonio) e alta quella di CO2 (anidride carbonica). Il CO è un inquinante molto pericoloso, perché inodore; ha la caratteristica di ridurre la capacità del nostro sangue di trasportare ossigeno. La CO2 invece non è un inquinante, ma un gas serra, e per questo è messa all’indice. Al punto che per il 2035 la Commissione Europea ha stabilito la fine della commerciabilità di auto e furgoni dotati di propulsori che nel loro funzionamento emettono CO2.

Una categoria importante di inquinanti è quella degli HC, gli idrocarburi incombusti. Sono costituiti da parti di carburante non bruciate e sono cancerogeni.

Infine ci sono gli ossidi di azoto, gli NOx, che sono tossici per il sangue e che, combinati con l’emoglobina, portano a paralisi. Fra questi va citato il biossido d’azoto (NO2), che oltre ad avere effetti dannosi sull’uomo e sulle specie animali, ha il brutto vizio di formare ozono quando incontra idrocarburi non saturi (olefine, acetilene…) sotto i raggi solari.

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La coperta corta dei motori a scoppio

Un rapporto stechiometrico ottimale porta al miglior rendimento del motore, intendendo come rendimento il rapporto migliore fra emissioni e potenza erogata. Però il rapporto stechiometrico ottimale non è fisso per tutte le situazioni. Ad esempio, nel caso di un motore termico che giri al minimo, lo stechiometrico ottimale è 14,7:1. Significa che per ogni parte di carburante che entra in camera di combustione, ce ne debbono essere 14,7 di aria. 

Se al nostro motore però chiediamo l’erogazione della massima potenza, la prestazione migliore la si ottiene ingrassando la carburazione, vale a dire riducendo la quantità di aria in percentuale nella miscela  aria-benzina. Se invece miriamo a consumare poco, sarà meglio smagrire la carburazione, riducendo la quantità di benzina.

Tutte queste variazioni non sono però indolori. Rendendo la miscela più magra, ad esempio, calano CO e HC, ma salgono gli ossidi di azoto; che tendono a salire mano a mano che salgono le temperature in camera di scoppio. E anche facendo crescere il rapporto di compressione, uno dei modi per ottenere maggiore potenza da un motore, si fanno salire le temperature di funzionamento, ottenendo un aumento degli ossidi d’azoto.

Anche gli HC sono pericolosi, come abbiamo visto. E siccome si formano sulle pareti della camera di scoppio, si sta lavorando molto sulla sagomatura di quest’ultima. Gli idrocarburi incombusti ci mettono anche di fronte all’annoso problema dei motori ad alte prestazioni: per riempire e svuotare in tempi il più possibile rapidi cilindri e testate, serve fasare la distribuzione con dei tempi d’incrocio, vale a dire degli intervalli di tempo nei quali sono aperte sia le valvole d’aspirazione che quelle di scarico. Il problema è che in questi casi la fluidodinamica delle camere di scoppio è pensata per funzionare al meglio agli alti regimi, evitando la fuoriuscita di gas incombusti dalla valvola di scarico, rimasta aperta nella fase di riempimento. Ma ai bassi queste testate di solito non sono efficienti, ed ecco che allo scarico tornano ad esserci molti idrocarburi incombusti. Per questo sui motori più evoluti si adottano sistemi di fasatura variabile, che riducono i tempi d’incrocio ai bassi regimi.

Appare chiaro che se ci si muove in direzione di ridurre l’emissione di un determinato inquinante, molto spesso si ottiene il risultato parallelo di far salire quella di un altro componente dannoso o tossico. Ecco perché parliamo di coperta corta.

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Perché la Honda sta sviluppando il V3 con compressore

Il motore Honda V3 con compressore elettrico (si nota la girante sopra la testata dei due cilindri anteriori. Sembrerebbe tra l’altro riprendere l’architettura del motore V5 che vedemmo in MotoGP anni fa

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Il motore dotato di compressore ha fra le sue peculiarità quella di far salire la potenza senza aumentare il rapporto di compressione. E si può ridurre il tempo d’incrocio.

Bingo! Abbiamo più prestazioni senza emettere maggiori quantità di ossidi di azoto e di idrocarburi incombusti.

Quello scelto dalla Honda non è però un turbocompressore, vale a dire un compressore azionato dalla forza dei gas di scarico del motore. No, è un compressore (no turbo) azionato da un motore elettrico, del quale si può comandare la potenza mappandola con la centralina della moto. Ecco allora che la casa può scegliere di far spingere di più o di meno il motore a determinati regimi e gradi di apertura della manopola del gas, variando la curva di potenza del compressore elettrico.

Ecco spiegato perché alla Honda hanno presentato quel V3 compresso che abbiamo visto in Eicma: stanno cercando di dare maggiori prestazioni e minore inquinamento al motore termico, nella speranza di salvarlo oltre il 2035.

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Chi fosse interessato, può trovare un’interessante animazione sul funzionamento del motore a scoppio a quattro tempi su Wikipedia

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