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Ritorno al futuro

Una F1 in cerca di nuovi stimoli potrebbe riaprire il capitolo del motore a due tempi. Una soluzione che potrebbe condurre al suo ritorno anche nella produzione di serie.

La storia della tecnica è fatta di idee che nascono e muoiono; a volte i progetti vengono però ripresi dal dimenticatoio e tornano di attualità.
E’ il caso del motore a due tempi, che periodicamente torna alla ribalta forte delle sue semplicità e notevole potenza specifica. E se nel campo delle auto di serie la sua applicazione è tuttora fuori gioco, in campo sportivo si torna a considerarne la possibilità d’uso.

La F1 è fondamentalmente un enorme business, ma è pur vero che nel corso del tempo abbia dato un notevole contributo allo sviluppo della tecnologia dei motori, con soluzioni sempre più efficienti e parimenti un grande sviluppo della metallurgia dei componenti meccanici. Le attuali unità ibride mostrano già rendimenti superiori al 50%, ma i vertici della FIA guardano al futuro e, considerato che le elettriche sono ormai competenza della Formula E e che il campionato Endurance pensa all’idrogeno, per i campionati dal 2025 in poi, si torna a parlare di motori a due tempi, assenti dal circus, quantomeno in ambito progettuale, sin dall’F134 Ferrari del 1994.

Protagonista indiscusso del campionato mondiale motociclistico fino al 2002, il due tempi in configurazione classica gode di vantaggi indiscutibili sul piano della semplicità e della resa, ma è anche penalizzato in termini di emissioni e rendimento. Lo sviluppo tecnologico consente però di ripensarlo oggi in chiave moderna, eliminandone i difetti e rendendolo la chiave del rilancio del motore a combustione.
La Fia sta valutando i regolamenti da applicare ai campionati dal 2025 in poi e la proposta di pensare a unità ibride con la parte termica a due tempi è stata portata alla ribalta da Pat Symonds, direttore tecnico del circus.
L’idea è tutt’altro che balzana e proprio la F1 potrebbe essere l’amplificatore ideale di una soluzione tecnica che da decenni sopravvive a ogni tentativo di eliminazione.

Ci vuole un minimo di disamina. Il ciclo a due tempi produce uno scoppio per ogni giro completo dell’albero motore, in teoria ha quindi una potenza doppia rispetto a un quattro tempi. Nella pratica la sua efficienza è però minata proprio da ciò che lo rende semplice: il sovrapporsi delle fasi. Durante il travaso (o lavaggio), infatti, parte della miscela fresca può sfuggire nella luce di scarico poiché non ci sono valvole a regolare i flussi; le marmitte a espansione servono proprio a trattenere nel cilindro la carica.
Per migliorare le cose si può usare un compressore volumetrico per sostituire l’aspirazione da parte del pistone e si può introdurre una valvola in testa per lo scarico; il concetto di flusso unidirezionale. Ciò che fece l’americana Detroit Diesel con la serie 71, prodotta dal 1938 al 1997. Si aggiungono però le complicazioni dell’asse a camme, del compressore e le maggiori sollecitazioni sul sistema di iniezione, che lavora a velocità doppia rispetto a un 4 tempi.

Un ulteriore passo avanti consiste nell’impiegare l’architettura a pistoni opposti, ovvero a due a due in ciascuna canna con alberi motore separati. Soluzione introdotta nel 1929 dalla tedesca Junkers con il propulsore aeronautico Jumo 204, seguito nel 1931 dal 205. L’idea è stata ripresa dall’americana Achates Motors, che realizza un motore Diesel da 2.7 litri tre cilindri e 6 pistoni da 274 CV e 651 Nm con un’efficienza del 20% superiore ai normali motori a gasolio e addirittura del 50% rispetto alle unità a benzina. C’è ancora il compressore volumetrico (cui si aggiunge un turbo), ma sparisce la valvola di scarico; ci vogliono però due alberi motore o comunque un collegamento tra i pistoni per sincronizzarli. Aggiungo che del propulsore esiste anche la versione a benzina, con identica struttura ma funzionamento a combustione omogenea, la stessa del motore Skyactiv-G di Mazda. La F1 potrebbe orientarsi proprio in questa direzione, coniugando in una sola unità altissima potenza specifica e consumi proporzionalmente ridotti.

Complesso dunque, ma non impossibile; d’altronde la F1 adotta da sempre soluzioni complesse. Un due tempi di questo tipo avrebbe un’efficienza eccezionale rispetto a qualunque altro motore a pistoni, grazie al flusso d’aria che in aspirazione entra dalle feritoie scoperte dal pistone inferiore ed esce da quelle superiori scoperte dall’altro pistone. Il carburante è introdotto da due iniettori laterali nella camera di combustione determinata dai pistoni quando si trovano alla loro minima distanza. In questo modo si limita la quantità di calore ceduta al blocco motore massimizzandone la trasformazione energetica in lavoro utile.
Le maggiori complicazione e peso determinate dai due alberi motore sono compensate dalla totale assenza della distribuzione e dalla minore cilindrata; inoltre, poiché la struttura ottimale di un 2T è a tre cilindri (ha la stessa equilibratura di un 6L a 4 tempi e il flusso di scarico si accorda perfettamente al turbo), il basameno pesa meno.

Insomma le premesse per una nuova stagione all’insegna della tecnica ci sono e l’apertura al 2T potrebbe essere la chiave di volta per nuove unità potenti, leggere e pulite.
Salvo tornare nel dimenticatoio, almeno fino alla prossima volta.

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