Come funziona un motore: benzina, diesel, ibrido ed elettrico
Prima di capire perché qualcosa si guasta, conviene sapere come funziona. Ecco le basi di tutti i motori che trovi oggi su strada, dal benzina di sempre all’elettrico, passando per le ibride, che sono quelle che fanno nascere più dubbi.
I quattro tempi
Un motore a benzina o diesel fa in ogni cilindro, di continuo, quattro cose: il pistone scende ed entra l’aria (aspirazione), sale e la stringe (compressione), il carburante brucia e lo spinge giù con forza (scoppio) e risale buttando fuori i gas (scarico). L’albero motore trasforma quel su e giù in rotazione. Nell’illustrazione 1 vedi in arancione il momento chiave: la miscela che brucia sopra ogni pistone.
Benzina e diesel: la vera differenza
In un benzina, la miscela di aria e carburante la accende una scintilla, quella della candela, e la quantità d’aria la regola una farfalla: più premi, più si apre. In un diesel non c’è scintilla né, quasi mai, farfalla: si comprime solo aria, così tanto che si scalda a più di 500 gradi, e il gasolio iniettato in quell’aria rovente si accende da solo. Per questo il diesel comprime molto di più, ha più forza ai bassi e consuma meno, e per questo ha bisogno del filtro antiparticolato e, quasi sempre, dell’AdBlue.
Le ibride
Oltre al motore a benzina, un’ibrida ha uno o due motori elettrici e una batteria piccola (in verde, nell’illustrazione 2). In partenza e a bassa velocità, con poco gas, può andare solo in elettrico. Quando le chiedi forza, quando superi una certa velocità, quando la batteria scende sotto il suo margine o quando fa freddo e il riscaldamento ha bisogno di calore, parte il motore a benzina. E quando freni o alzi il piede, il motore elettrico lavora al contrario e ricarica la batteria: è l’energia che un’auto normale butta in calore dai freni.
Le ibride leggere, quelle a 48 volt, sono un’altra cosa: un motore elettrico piccolo che aiuta il termico e gli permette di spegnersi più spesso, ma quasi mai muovono l’auto da sole.
Plug-in ed elettriche
Un’ibrida plug-in è un’ibrida con una batteria molto più grande, che si ricarica alla presa e permette di fare da 40 a 100 chilometri in elettrico. Quando si scarica, si comporta come un’ibrida normale. Un’elettrica non ha più il motore termico: la batteria occupa il pianale e uno o due motori muovono le ruote, come nell’illustrazione 3. Niente cambio, niente frizione, niente olio motore, niente scarico. In cambio, la batteria è tutto, e la sua salute è la cosa più importante quando la compri usata.
I guasti più comuni
- Mancate accensioni
Un cilindro che non brucia bene: il motore trema e perde forza. Trovi tutto in Accensione, catalizzatore e sonde lambda.
- Incrostazioni e filtro antiparticolato
L’incubo dei diesel da città. Spiegato in Valvola EGR e filtro antiparticolato.
- Turbo senza pressione
Quasi tutti i motori di oggi hanno il turbo. Vedi Turbo e intercooler.
- Batteria dell’ibrida stanca
Il motore a benzina entra più spesso e l’auto consuma di più. Vedi Batterie.
- Distribuzione
Il guasto che fa più paura in un’usata. Vedi Distribuzione.
Cosa puoi vedere con Final OBD
In un benzina o in un diesel, Final OBD ti disegna il motore con quello che succede dentro in diretta: giri, temperatura dell’acqua, carico e pedale. Nella schermata, quello di un’Abarth 500.
In un’ibrida ti dice in ogni momento come stai andando: solo in elettrico, con il motore a benzina che ricarica la batteria o con tutti e due che spingono. È il modo migliore per capire quando e perché entra il motore termico. Nella schermata, una Toyota Yaris ibrida.
Apri il cofanola spiegazione approfondita
Perché un motore termico spreca così tanto
Di tutta l’energia del carburante, un motore a benzina ne trasforma in movimento, nel migliore dei casi, tra il 30 e il 38 %, e un diesel qualcosa in più, fino al 40 o 45 %. Il resto se ne va in calore: dallo scarico e dal radiatore. È fisica: un motore termico può sfruttare solo una parte del calore, e più comprime e più caldo brucia, più rende. Per questo il diesel, che comprime da 15 a 18 volte contro le 10 a 14 di un benzina, consuma meno.
Un motore elettrico, invece, trasforma in movimento più del 90 % dell’energia che riceve. Questo è il grande vantaggio delle elettriche, e quello che sfruttano le ibride in città.
Iniezione diretta, turbo e meno cilindri
I motori di oggi iniettano il carburante direttamente nel cilindro, a pressioni altissime (in un diesel common rail, più di 2.000 bar), per dosarlo con precisione. E hanno il turbo per tirare fuori da un motore piccolo la forza di uno grande: è il downsizing, il 1.0 tre cilindri che va come un 1.6 di una volta. Funziona nel ciclo di omologazione e nella guida tranquilla; quando lo spremi, consuma per quello che rende.
Come un’ibrida divide l’energia
Ci sono tre modi di unire un motore a benzina e uno elettrico. In parallelo, tutti e due muovono le ruote, ognuno a modo suo, attraverso il cambio. In serie, il benzina non muove le ruote: muove solo un generatore che alimenta l’elettrico, che è quello che spinge. E il più diffuso nelle ibride Toyota e Lexus, quello combinato: un rotismo epicicloidale divide la forza del motore a benzina tra le ruote e un generatore, e due motori elettrici regolano tutto, senza un cambio a marce. Per questo un’ibrida così sembra che faccia slittare la frizione quando acceleri: il motore a benzina si porta al regime in cui rende meglio e resta lì.
Quei motori a benzina di solito funzionano con il ciclo Atkinson, che chiude l’aspirazione più tardi: meno forza ma meno consumo, e la forza che manca la mette l’elettrico.
Quando entra il motore a benzina, a fondo
La centralina del sistema ibrido decide istante per istante in base a quanta forza chiedi, alla velocità, alla carica della batteria e alla temperatura. Con la batteria nella sua zona buona e poco gas, va in elettrico. Se chiedi forza, entra il benzina e spingono tutti e due. Se la batteria cala, il benzina la ricarica mentre muove l’auto. E a freddo entra per scaldare il catalizzatore, che deve essere caldo per pulire i gas, e per dare calore al riscaldamento. Per questo d’inverno un’ibrida consuma un po’ di più.
L’elettrica dentro
La batteria dà corrente continua, da 300 a 800 volt. Un inverter la trasforma in alternata, con la frequenza che serve in ogni momento, per muovere il motore, quasi sempre a magneti permanenti. Un riduttore a una sola marcia abbassa i giri fino alle ruote. In frenata l’inverter fa il contrario: il motore genera e la corrente torna alla batteria. Un piccolo convertitore carica la batteria da 12 volt, che serve ancora per svegliare tutto il resto.
Per questo un’elettrica ha così poca manutenzione: quasi tutto quello che si consuma in un’auto termica non esiste. Quello che invecchia è la batteria, ed è per questo che la sua salute è la prima domanda quando ne compri una usata.
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Quasi tutto quello che racconta questa guida si vede con Final OBD e un adattatore collegato: i guasti spiegati, i dati in diretta e i dettagli di ogni sistema.
