Il raffreddamento del motore: come funziona

Il raffreddamento del motore si fa carico per circa l’8-12% del calore prodotto, ma senza radiatore il motore fonderebbe. Un altro terzo del calore prodotto dal processo di combustione fuoriesce dal motore tramite i gas di scarico. Un altro terzo ancora viene ceduto alle pareti metalliche che lo ricevono dai gas ad alta temperatura. Per cui ogni propulsore deve avere il suo sistema di raffreddamento in grado di asportare la giusta quantità di calore. Se c’è un malfunzionamento e le temperature salgono troppo si va incontro al grippaggio del pistone e alla decomposizione chimica dell’olio, oltre che all’innescarsi di fenomeni di autoaccensione e a sicuri cedimenti meccanici. Ecco come funziona il raffreddamento del motore e i diversi sistemi.

Articolo aggiornato il 5 agosto 2020 alle ore 8:00

RAFFREDDAMENTO DEL MOTORE: ARIA O ACQUA

Il raffreddamento ad aria ormai è praticamente scomparso dalla produzione automobilistica mondiale, anche se non da così tanto tempo. Una casa come Porsche, per esempio, lo ha sviluppato fino alla prima metà degli anni Novanta. È il sistema più semplice, in cui il calore viene asportato dall’aria che lambisce le pareti esterne della testa e del cilindro. Ma non è adatto ai propulsori con alta potenza specifica tantomeno ad avere un buon controllo della temperatura, motivi per cui è stato abbandonato. Il raffreddamento a liquido, invece, raccoglie il calore dalle pareti metalliche per cederlo alla miscela acqua-liquido refrigerante, che poi viene spinta nel radiatore, dove si raffredda e torna immediatamente in circolo.

QUANTO E’ IMPORTANTE LA TEMPERATURA DEL MOTORE

Altro vantaggio importante del raffreddamento a liquido è la possibilità di “programmare” il passaggio del fluido, asportando calore anche da zone dove l’aria farebbe più fatica a insinuarsi. Consente, inoltre, di tenere sotto controllo le temperature nelle diverse zone del cilindro e del pistone, così da poterne programmare il funzionamento in maniera uniforme e ripetibile. Infine, anche la rumorosità è molto minore. Un tipico sistema di raffreddamento è costituito da due circuiti gestiti da una valvola termostatica (termostato). Il primo si chiude tra pompa e motore, il secondo si estende al radiatore, collegato tramite due manicotti, uno di andata, l’altro di ritorno. Il liquido che scorre nel sistema asporta il calore da una serie di intercapedini ricavate all’interno della testa e dei cilindri. Il tutto è completato da una vaschetta di espansione, necessaria ad accogliere il liquido quando si riscalda.

IL RADIATORE MOTORE: COME FUNZIONA

I radiatori solitamente sono realizzati in lega di alluminio e sono costituiti da due vaschette di raccolta e distribuzione del liquido e da una matrice di scambio attraversata dall’aria. La matrice è fatta da una serie di tubicini, dove passa il liquido, collegati da sottili lamine di alluminio disposte a 90°. Quando la temperatura sale oltre un valore prefissato si attivano le elettroventole che generano un flusso d’aria attraverso il radiatore. Il termostato si occupa di tenerle disattivate quando il motore è freddo fino alla temperatura di esercizio. La valvola termostatica si comporta come un rubinetto, che permette o impedisce il passaggio del liquido refrigerante. Se rimane bloccata in posizione aperta il motore fa fatica a scaldarsi (soprattutto in inverno). Mentre se resta ferma in posizione chiusa la temperatura sale troppo, fino a bruciare la guarnizione della testa. Nei propulsori sportivi si usano i circuiti pressurizzati per far aumentare la temperatura di ebollizione del liquido e lavorare così a temperature più alte. Così lo scambio termico con l’aria è più forte e si possono usare radiatori più piccoli.