Motore raffreddato a liquido

Un motore raffreddato a liquido gestisce l'intenso calore della combustione facendo circolare un liquido refrigerante attraverso condotti ricavati nella fusione del motore, che trasportano quel calore fino a un radiatore dove viene ceduto all'aria. La combustione produce temperature di gran lunga superiori a quanto qualunque materiale del motore potrebbe sopportare da solo, e una quota rilevante dell'energia del carburante finisce come calore di scarto che va asportato di continuo per impedire al motore di grippare, deformarsi o detonare. Praticamente ogni motore d'auto moderno adotta questo metodo, che ha quasi del tutto soppiantato gli schemi raffreddati ad aria un tempo diffusi sui veicoli più datati e semplici.

Il cuore del sistema è una rete di gallerie interne, detta camicia d'acqua, che circonda i cilindri e si snoda nella testata attorno alle valvole roventi e alle camere di combustione. Una pompa dell'acqua azionata a cinghia o elettricamente spinge il refrigerante attraverso questi condotti, dove esso assorbe calore, e poi verso il radiatore, una matrice di tubi e alette sottili sul frontale della vettura. L'aria che attraversa il radiatore, richiamata dal moto della vettura e da una ventola comandata da termostato, raffredda il liquido prima che la pompa lo restituisca al motore per ripetere il ciclo.

Elemento centrale nel governo di tutto questo è il termostato, una valvola sensibile alla temperatura inserita nel circuito del refrigerante. A motore freddo resta chiuso, bloccando il flusso verso il radiatore così che il motore raggiunga rapidamente la sua temperatura di esercizio efficiente; una volta raggiunta tale temperatura si apre per consentire la piena circolazione e mantenere il motore entro una banda ristretta. Questa regolazione precisa è uno dei principali vantaggi del raffreddamento a liquido, perché un motore che lavora a una temperatura stabile e ottimale brucia il carburante in modo più pulito, si usura più lentamente ed emette meno inquinanti rispetto a uno la cui temperatura oscilla con il carico e il clima.

Il raffreddamento a liquido distribuisce inoltre il calore in modo assai più uniforme di quanto possa fare quello ad aria. Poiché il refrigerante lambisce ogni cilindro e raggiunge i recessi più caldi della testata, i punti caldi che altrimenti causerebbero dilatazioni disomogenee, deformazioni o detonazione localizzata vengono tenuti sotto controllo, consentendo una potenza più elevata e costante. Il liquido in movimento smorza per giunta la rumorosità meccanica, perciò i motori raffreddati a liquido tendono a essere più silenziosi delle loro controparti ad aria, le cui canne alettate irradiano sia calore sia rumore.

Il refrigerante stesso non è acqua pura ma una miscela, di solito con antigelo a base di glicole etilenico o propilenico, che abbassa il punto di congelamento, innalza quello di ebollizione e porta inibitori di corrosione a protezione delle parti metalliche interne. L'intero circuito è pressurizzato dal tappo del radiatore per innalzare ulteriormente il punto di ebollizione. Un valido beneficio secondario è che lo stesso refrigerante caldo viene convogliato in un piccolo scambiatore, il radiatore del riscaldamento, dietro la plancia per riscaldare l'abitacolo, così che il calore di scarto del motore funge anche da riscaldamento interno della vettura. In pratica il sistema richiede una manutenzione contenuta — il refrigerante si degrada nel tempo e va rinnovato, e perdite o un guasto al termostato, alla pompa o al radiatore possono causare surriscaldamento — ma in cambio offre quel preciso controllo della temperatura su cui si fondano i moderni ed efficienti motori a combustione interna.