Motori 3 cilindri. Cosa si nasconde nella corsa al downsizing?

La moda dei motori a tre cilindri ha ormai contagiato  tutti i Costruttori generalisti ed anche qualche marchio premium come BMW e Volvo. Il motivo di tale scelta, fino a pochi anni fa confinata a pochi modelli utilitari molto economici, è sempre lo stesso: rientrare nei limiti di emissioni di CO2 in sede di omologazione, riducendo la cilindrata e il numero dei cilindri (il famoso downsizing) senza rinunciare a buone caratteristiche di erogazione e coppia ai bassi e medi regimi. Ovviamente, con l'ausilio del turbocompressore tali obiettivi sono ottenibili più facilmente. Ricordiamo che entro il 2020 (salvo proroghe), l'Unione Europea ha imposto un limite medio di emissione di CO2 di 95 g/Km per l'intera gamma di ogni singolo costruttore. Ciò significa che, per evitare le pesanti multe previste dalla UE in caso di superamento di tale limite, le Case che hanno in listino modelli prevalentemente di classe media o premium, sono costrette ad introdurre almeno qualche modello con motore di ridotta cilindrata a bassa emissione oppure le ibride o le elettriche.  Insomma, l'ennesimo escamotage che scaturisce dalle discutibili normative sulle emissioni che penalizzano oltre ogni logica le Case automobilistiche (vedi la recente protesta di ACEA nei confronti dei commissari UE sul clima e i trasporti). Quindi, al di là delle dichiarazioni di facciata  degli uomini di marketing, non si tratta di amore a prima vista ma di un matrimonio d'interesse,  una scelta obbligata dal costo nettamente più basso della soluzione ibrida.

OTTIMI PER LE MOTO – Ovviamente, i motori a 3 cilindri non offrono solo vantaggi (come vedremo in seguito, spesso solo teorici), esiste un rovescio della medaglia non trascurabile e tali aspetti negativi hanno determinato, fino a pochi anni or sono, la scarsa diffusione di questo ridotto frazionamento nel settore auto. Per contro, nelle applicazioni motociclistiche, ove è più sentito il problema ingombro trasversale e il fattore peso,  il motore  3 cilindri rappresenta una buona alternativa al 4 cilindri fronte marcia ed ha visto anche nel recente passato validissimi esempi di propulsori tricilindrici sia stradali che da competizione. Tra questi vale la pena citare il Laverda 1000-1200, il Triumph-BSA 750 (immagine sotto), i Kawasaki 500 e 750, tutti degli anni '70 (questi ultimi a 2 tempi), e il leggendario, plurivittorioso MV 500 da competizione. Attualmente l'inglese Triumph produce eccellenti motori 3 cilindri per le proprie  moto stradali così come l'italiana MV.

IL 3 CILINDRI E' SQUILIBRATO – L'inconveniente che penalizza maggiormente il 3 cilindri in linea nelle applicazioni automobilistiche è costituito dalle vibrazioni. Infatti, con tale configurazione, solo le forze d'inerzia del primo e del secondo ordine risultano equilibrate, mentre non lo sono le coppie sia del primo che del secondo ordine. In un 4 cilindri in linea  solo le forze d'inerzia del 2° ordine risultano squilibrate. Le forze agenti in un motore endotermico che sono fonte di vibrazioni derivano dalla pressione di combustione, dall'inerzia delle parti in moto alterno e dall'inerzia delle parti rotanti. L'entità di tali forze dipendono dalla massa del pistone e di parte della biella, dalla corsa del pistone e dal numero di giri.  Tali vibrazioni si possono contrastare con opportuni contrappesi di equilibratura ricavati nell'albero motore o ricorrendo a contralberi di bilanciamento. In alcuni motori 3 cilindri di ultima generazione il parziale bilanciamento dello squilibrio intrinseco è ottenuto provocando uno squilibrio sulla massa volanica che si oppone al primo. (Ford EcoBoost, leggi l'analisi tecnica). La presenza del contralbero (comandato dall'albero motore tramite ingranaggi, catena o cinghia), costituisce comunque una complicazione meccanica che assorbe potenza, aumenta il peso e l'ingombro del motore stesso. In genere in un motore 3 cilindri i perni di manovella sono disposte a 120° tra loro così da ottenere una fase utile ogni 240° mentre in un 4 cilindri in linea si ha una fase utile ogni 180°. Ne consegue, per il 3 cilindri, una minore regolarità di funzionamento (specie al minimo), maggiore ruvidità ed anche una maggiore rumorosità di scarico. Estremizzando il concetto, basta confrontare la sonorità di scarico di una moto monocilindrica con quella di un'altra moto 4 cilindri di pari cilindrata, per rendersi conto della notevole differenza. Le stesse considerazioni valgono, amplificate, confrontando un bicilindrico (es. Fiat TwinAir, leggi la nostra analisi tecnica) con un 4 cilindri. Il frazionamento ideale ai fini di un perfetto bilanciamento delle forze d'inerzia e delle coppie è rappresentato dal 6 cilindri in linea con manovelle a 120° abbinate a due a due ma anche l'8 cilindri in linea è perfetto sotto quest'aspetto.

CONSUMI MIRACOLOSI? – In linea teorica, la caratteristica comune dei nuovi 3 cilindri è il minor consumo di carburante – e di conseguenza minori emissioni di CO2- rispetto ad un 4 cilindri di potenza equivalente. Tali risultati sono però ottenibili nelle condizioni ideali (ed irreali)  in cui si svolgono le prove di consumo previste dalle attuali normative di omologazione europea. In altri termini, un 4 cilindri similare, alle basse velocità simulate che caratterizzano le prove sui rulli in sede di omologazione, consumerebbe di più, quindi non darebbe lo stesso vantaggio in termini di emissioni di CO2. Il guaio è che in condizioni di utilizzo reale su strade aperte alla normale circolazione, i consumi sono ben altri e il presunto vantaggio dei 3 cilindri si annulla e non di rado è il 4 cilindri aspirato che si dimostra più parco, soprattutto se il 3 cilindri preso a confronto è turbocompresso. Ecco spiegato il “trucco” dei mirabolanti consumi dichiarati dei nuovi 3 cilindri, consumi che, puntualmente, i clienti non riescono mai ad eguagliare con loro grande disappunto. Basterebbe rendere di pubblico dominio le reali curve di consumo (tenute accuratamente segrete) fino al regime di potenza massima per avere conferma che il consumo è basso solo a regimi molto ridotti. Il divario notevole tra consumi promessi e reali emerge anche nelle varie prove su strada cui sono state sottoposte le varie auto dotate di motore 3 cilindri e per giustificare il deludente risultato il giornalista di turno si affretta a raccomandare ai lettori di essere delicati con l'acceleratore altrimenti i consumi salgono. Ad ogni modo, durante le nostre prove su strada abbiamo constatato che alcuni 3 cilindri manifestano  vibrazioni molto limitate, localizzate solo a certi regimi, segno che i progettisti hanno fatto svolto un lavoro eccellente.

OGNUNO HA IL “SUO” – Come detto in apertura, di motori 3 cilindri c'è solo l'imbarazzo della scelta: Audi-VW propone un 1.0 con vari livelli di potenza  montato su Audi A1,  VW Up!, Polo, Golf, il gruppo PSA ha in listino un 1.0 e un 1.2 anch'essi (leggi l'analisi tecnica del 3 cilindri Peugeot) – nell' immagine a destra – con vari livelli di potenza, per Citroen C1, C3, C4 DS3, Peugeot 108, 208, ecc. Ford monta il pluripremiato EcoBoost 1.0 su Fiesta, Focus, B Max, C Max e addirittura, nei prossimi mesi, sulla grossa Nuova Mondeo, auto che pesa oltre 1500 kg a vuoto ed è lunga quasi 5 metri. Siamo talvolta di fronte a delle vere forzature tecniche. Anche Toyota, Hyundai, Kia, Mini, Nissan, Opel, Renault, hanno in listino modelli equipaggiati con motori 3 cilindri.  Come detto all'inizio, BMW ha introdotto i suoi nuovi 3 cilindri (di origine Mini) sulla  Serie 1. Si tratta di un benzina 1.5 da 109 CV e di un diesel 1.5 da 116 CV. I consumi dichiarati sono per il benzina  6,3 L/100 km (ciclo urbano), 4,2 L/100 km (ciclo extraurbano), mentre per il diesel 4,4 l/100 km e 3,3 L/100 km. A titolo di confronto, la Ford per la Focus 1.5 TDCì 120 CV (4 cilindri), dichiara 4,3 L/100 km nel ciclo urbano e 3,4 L/100 km in quello extraurbano. Alla luce di questi dati ufficiali, rilevati con la stessa metodologia, ci chiediamo dove sia il vantaggio reale offerto da un 3 cilindri in termini di consumo.

MERCEDES BENZ CI STA PENSANDO – Fra le Case tedesche solo Mercedes non fa ancora parte del club 3 cilindri, ma la strada è aperta, forse è questione di tempo perché il motore è già disponibile, vista la stretta collaborazione con Renault come fornitore per le motorizzazione di bassa gamma. In conclusione, chi scrive non è contrario, in linea di principio, ai motori 3 cilindri (ne ha progettato uno motociclistico in gioventù, immagine sotto). Tuttavia, questi propulsori, per le proprie caratteristiche intrinseche, sono più adatti ad equipaggiare vetture di limitate dimensioni e peso, senza grandi esigenze in termini di confort. Le altre applicazioni sono soltanto forzature tecniche che rispondono, come abbiamo visto, ad esigenze di natura burocratica. Le attuali, assurde ed irreali normative europee sul rilevamento dei consumi e sulle emissioni, sono finalmente in fase di revisione al fine di renderle più aderenti alla realtà. E' quindi auspicabile che le nuove norme vadano nella giusta direzione della piena trasparenza. In tal caso, credo che i vari 3 cilindri ne uscirebbero fortemente ridimensionati.