Il “Green” è tutto uguale ma alcuni “Green” sono più uguali degli altri, avrebbe detto George Orwell.
Abbiamo già usato questo incipit nel primo di tre pezzi pensati per raccontare una storia diversa sull’Endotermico. Una storia che parla di rispetto per l’ambiente e di attenzione ai consumi lavorando in modo semplice e geniale sulla principale voce di funzionamento dei motori a combustione: la combustione, appunto.
Diversi Costruttori, abbiamo visto nel pezzo precedente, hanno percorso della Combustione magra attraverso anche il perfezionamento delle dinamiche di flusso interno al cilindro. Qui siamo di fronte alla diversa declinazione del concetto di “parzializzazione” che provo a declinare in senso propriamente “scalare”: Cut – Off (Parzializzazione benzina), Start&Stop (parzializzazione funzionamento motore), ed infine la funzione modulare del motore (CEM Alfa Romeo e COD Audi).
Cut-Off e Start&Stop. Italia batte tutti sul tempo
Gioia e dolore di alcuni automobilisti a causa della forte deperibilità meccanica dei sistemi e delle componenti (spilli del cut off che si consumavano, blocchi inopportuni, motorini di avviamento che si bruciavano, malfunzionamenti vari), tuttavia i sistemi adottati da Fiat nelle diverse serie “ES” (Energy Saving, dotate di econometro) da inizio anni ’80 sono interessanti da ricordare, ad esempio perché la prima auto in Europa provvista di sistema Start&Stop è stata la “nostra” Fiat Regata.
Estrema semplicità nel concetto del “Cut-Off” sia per le versioni a carburatore che per quelle ad iniezione: in estrema sintesi uno spillo conico azionato da una elettrovalvola agisce non appena il pedale dell’acceleratore sale al punto di riposo. In questa posizione la mezzaluna sul carburatore attivando un contatto chiude il circuito elettrico e lo spillo tenuto genericamente in posizione “aperta” tramite elettrocalamita va a chiudere il condotto che porta benzina o alla vaschetta del galleggiante carburatore od agli iniettori. Ovviamente l’interruzione inizia in fase di rilascio totale del pedale dell’acceleratore, cioè con bilanciere della farfalla in posizione di riposo; è la centralina dunque ad interrompere la tensione al solenoide che tiene magneticamente sollevato lo spillo conico; la stessa centralina, appena rileva il regime del motore prossimo al minimo riattiva l’impulso elettromagnetico ed attiva un “apri/chiudi” necessario a non far spegnere il motore, ed ovviamente il movimento sull’acceleratore provoca il ritorno continuativo dell’impulso elettromagnetico che solleva di nuovo lo spillo mantenendolo in posizione “aperta”. Curioso notare che la rilevazione del funzionamento al minimo non dipende da un sensore di velocità di rotazione dell’albero motore ma dal numero di impulsi di alta tensione al minuto prodotti dalla Bobina.
Più complesso ovviamente il sistema “casareccio” di Start & Stop alla data di metà anni Ottanta: Fiat Regata “ES” la prima auto di serie a dotarsene, grazie al dispositivo ideato a Mirafiori da Mauro Palitto che spegneva automaticamente il motore ogni volta che con frizione premuta e poi sollevata si portava il cambio in posizione di folle con permanenza in questa posizione per alcuni secondi. Una volta re-inserita la prima, il motore veniva riavviato.
Merito del sistema brevettato Citiymatic (disattivabile con un tasto presente sulla plancia) che ovviamente insieme ad una nuova e specifica centralina elettronica rilevava anche l’assenza di moto circolare alle ruote e si “sincronizzava” anche in continua con una iniezione elettronica Digiplex specificamente tarata per Regata ES. Geniale a sua volta il sistema di “tutela” del motorino di avviamento già in origine richiesto ai fornitori per una durata garantita di 120.000 accensioni complessive!!
In pratica il contatto elettrico al motorino si interrompeva all’avvenuta accensione di almeno un cilindro, momento in cui un sensore rilevava la diminuzione di carico sull’ingranaggio del motorino stesso.
Poco dopo anche Audi presenta una “80” con sistema Start & Stop e quinta marcia allungata per ridurre a parità di velocità di crociera il regime di funzionamento del motore.
Mezzo motore, doppio risparmio. I casi Alfa Romeo ed Audi
Chiudiamo questo revival tecnologico e storico con i due dispositivi che mi affascinano sin da ragazzino: il sistema “CEM” di Alfa Romeo ed il sistema “COD” per Audi.
C.E.M.: Controllo Elettronico Motore. Nel 1979 dominato commercialmente dagli acronimi anglosassoni, dicitura più didascalica di così non c’è: a metà degli anni Settanta il problema commerciale di Alfa Romeo era convincere i potenziali Clienti che nella crisi energetica i 4 in linea ed i V6 di Arese non fossero delle idrovore.
Per questo – un po’ in ritardo – parte il progetto del ciclo modulare: a partire da un 1800 cc a quattro cilindri il sistema CEM pensato da Alfa Romeo esclude alternativamente dal ciclo di alimentazione ed accensione miscela (in fasi di funzionamento senza carico, o al minimo) i cilindri 2/3 o 1/4 (mentre per il Boxer ed il V6 si lavora sulla parzializzazione delle bancate).
Con Alfa Romeo nel progetto CEM entra anche la SPICA di Livorno, pronta ad evolvere la sua celeberrima iniezione meccanica dirottandola sul controllo elettronico (tra cui la correzione barometrica della carburazione e l’esclusione del carburante in fase di rilascio) tramite una centralina elettronica che riceve ed elabora i dati provenienti da sensori esterni; il tutto corredato da un sistema di alimentazione “multipoint” con farfalla ed iniettore per ciascuno dei sei condotti (tre per bancata) così da ridurre il carico di aria dentro ai cilindri alternativamente esclusi e tagliarne accensione ed ingresso benzina.
Il cuore del sistema CEM sta nella centralina computerizzata aggiuntiva e nei diversi sensori oltre che in opportuni “collettorini” che si interpongono tra testata e collettori originari e dove si trovano le farfalle e gli iniettori ausiliari.
Il sistema passa nel 1980 sui V6 2000 della Alfetta e nel 1982 sui prototipi Alfasud “ESVAR”.
Purtroppo il sistema finisce in soffitta per almeno tre motivi di fondo: il vincolo collaborativo con SPICA (titolare di una tecnologia ottima sulla gestione meccanica dell’iniezione ma non confrontabile a colossi come Bosch, Marelli e Lucas nella gestione elettronica e computerizzata), i costi di produzione dentro Alfa Romeo ed il percorso che già da fine 1983 prefigura l’uscita di Alfa Romeo dall’IRI.
Diverso il processo di gestazione del sistema “COD” da parte di Audi, a partire dal 2013: gli ingegneri di Ingolstadt hanno ribattezzato la loro tecnologia “Cylinder on demand” applicabile su unità propulsive molto diverse a quattro cilindri, otto e 12 cilindri. Il funzionamento è molto semplice ed è analogo al concetto “CEM” di Alfa Romeo ma è decisamente più complesso il sistema elettronico e meccanico attraverso cui viene attivata la parzializzazione modulare : il dispositivo di esclusione dei cilindri disattiva alternativamente la metà dei cilindri a bassi e medi carichi e ai bassi regimi, per poi tornare al normale funzionamento dei cilindri quando il guidatore ha bisogno di maggiore potenza Inoltre, nei cilindri che rimangono attivi, l’efficienza complessiva è incrementata spostando il funzionamento verso carichi più alti dei cilindri rimasti in funzione. Raffinatezza del sistema è la esclusione meccanica dell’apertura delle valvole nei cilindri disattivati, perché l’esclusione avviene tramite traslazione longitudinale degli alberi a cammes interessati, anche se nonostante la disattivazione i cilindri a riposo mantengono un minimo quantitativo di aria interna.
Nei motori con architettura a bancate contrapposte, durante fasi prolungate di disattivazione le due bancate vengono attivate e disattivate alternativamente.
Magia di un mondo fatto di fasature e flussi, di meccanica. Un mondo che come quello degli orologi analogici automatici con infinite complicazioni non dava il tempo esatto o perfetto come gli orologi digitali. Ma davano l’emozione di indossarli.
Riccardo Bellumori
