Intercooler

L'intercooler è uno scambiatore di calore montato sui motori sovralimentati per raffreddare la carica d'aria dopo che è stata compressa da un turbocompressore o da un compressore volumetrico, ma prima che raggiunga i cilindri. Esiste perché la compressione riscalda inevitabilmente l'aria: comprimerla in un volume più piccolo ne innalza sensibilmente la temperatura, e quell'aria calda e dilatata vanifica in parte proprio il beneficio che la sovralimentazione dovrebbe garantire. L'intercooler restituisce densità alla carica e protegge il motore dagli effetti collaterali delle alte temperature di aspirazione.

La fisica è semplice. Lo scopo di un turbo o di un compressore volumetrico è far entrare più aria in ogni cilindro, così da poter bruciare più carburante e ottenere più potenza. La densità dell'aria diminuisce all'aumentare della temperatura, perciò l'aria molto calda in uscita da un compressore — che può superare abbondantemente i cento gradi Celsius — contiene meno molecole di ossigeno per litro di quanto la sola pressione lascerebbe supporre. Facendo passare quell'aria nell'intercooler prima dell'ingresso nel motore, la sua temperatura scende bruscamente, l'aria si contrae e diventa più densa, e una massa maggiore di ossigeno viene resa disponibile per ogni combustione a parità di pressione di sovralimentazione.

Questo conta per due ragioni distinte. La prima è la potenza: un'aria di aspirazione più densa consente di bruciare più carburante in modo pulito, perciò un intercooler ben dimensionato aumenta direttamente la resa e migliora la prontezza di risposta. La seconda, forse ancora più importante, è l'affidabilità. Un'aria di aspirazione più fresca abbassa le temperature di picco della combustione, riducendo nettamente la tendenza del carburante a detonare in anticipo, la dannosa preaccensione nota come battito in testa o detonazione. Contenendo la detonazione, l'intercooler permette al motore di adottare un anticipo di accensione più spinto e una pressione di sovralimentazione più alta senza danni, e allevia lo stress termico su pistoni e valvole.

Gli intercooler si presentano in due architetture principali. Il tipo aria-aria è il più diffuso: una massa radiante in alluminio alettata, simile a un piccolo radiatore, è montata nel flusso d'aria sul frontale della vettura e cede il calore direttamente all'aria che la investe. Il tipo aria-acqua, o a liquido, fa passare la carica su una massa radiante percorsa da liquido refrigerante, che ne trasferisce il calore a un radiatore separato a bassa temperatura. Le unità a liquido sono più compatte, rispondono in modo costante a prescindere dalla velocità di marcia e sono preferite dove gli ingombri sono ridotti o dove la temperatura della carica deve essere controllata con precisione, al prezzo di una maggiore complessità. Sui motori con compressore volumetrico è frequente un'unità compatta a liquido integrata nel collettore di aspirazione stesso.

Dallo schema discendono alcune considerazioni pratiche. L'intercooler introduce una piccola perdita di carico e un tratto di tubazioni, perciò un'unità sovradimensionata o instradata male può aggiungere un po' di ritardo e ridurre la pressione di sovralimentazione; il dimensionamento è quindi un compromesso tra capacità di raffreddamento e prontezza. La sua efficacia dipende inoltre da un flusso d'aria adeguato, perciò una massa radiante frontale ostruita da detriti o priva di aria perde rendimento. Oggi l'intercooler è di fatto un componente di serie su qualunque motore moderno turbocompresso o sovralimentato, mentre un motore aspirato, che aspira l'aria a pressione e temperatura ambiente, non ne ha bisogno.