Negli ultimi anni il dibattito sull’evoluzione dei motori motociclistici ha mostrato una sorprendente continuità tecnica, come se idee disseminate nel tempo stessero convergendo verso una direzione comune. Già nel 2019 avevamo analizzato l’accensione a microonde come possibile soluzione ai limiti intrinseci della scintilla, soprattutto quando si lavora con miscele molto magre; nel 2021 avevamo discusso della Turbulent Jet Ignition, tecnologia nata in Formula 1 e capace di generare una combustione rapidissima e stabile anche in condizioni di “ultra lean burn”. Oggi, con l’arrivo del nuovo motore Honda dotato di sovralimentazione elettrica, questo quadro si completa ulteriormente e permette di leggere gli sviluppi degli ultimi anni come parte di un’unica traiettoria evolutiva: non è un caso che il brevetto di accensione in precamera citato ormai cinque anni fa sia stato partorito proprio da Honda. Il filo conduttore è sempre lo stesso: la ricerca della massima efficienza attraverso miscele magre, un obiettivo che passa obbligatoriamente da una gestione dell’aria sempre più sofisticata e da una combustione che non può più dipendere dalla scintilla puntiforme della candela. Lavorare con rapporti aria/ benzina elevati significa abbassare le temperature di combustione, ridurre l’energia dispersa sotto forma di calore e migliorare il rendimento di trasformazione dell’energia chimica in energia meccanica, ma significa anche affrontare un problema che la tecnologia tradizionale non può risolvere. Una miscela magra è difficile da accendere, brucia lentamente, tende a generare detonazioni periferiche e può portare a instabilità e misfire che annullano i vantaggi teorici trasformandoli in consumi ed emissioni fuori controllo.

Le innovazioni tecniche future

In questo scenario la sovralimentazione elettrica introdotta da Honda non è soltanto un modo per recuperare potenza, ma un tassello fondamentale per permettere ai motori del futuro di funzionare con dosaggi di benzina sempre più ridotti senza penalizzare la risposta ai bassi regimi. Se si vuole spingere l’efficienza verso valori finora impensabili, bisogna compensare la naturale perdita di densità energetica della miscela magra aumentando la quantità di miscela introdotta per ciclo. Il nuovo motore Honda sarà all’inizio solo leggermente compresso, solo leggermente magro, con una fase di espansione solo leggermente più lunga di quella di aspirazione, ma la strada è tracciata e man mano che questi concetti verranno estremizzati le tecnologie di accensione avanzata diventeranno inevitabili. Una candela tradizionale fatica ad accendere una miscela molto magra 182 perché la scintilla genera un nucleo di fiamma minuscolo che deve crescere rapidamente per evitare di spegnersi, ma in una miscela povera la densità di carburante è talmente bassa che il fronte di fiamma si propaga lentamente e può estinguersi prima di diventare autosufficiente. Nei primi istanti il nucleo di fiamma è estremamente sensibile alle perdite termiche e gli elettrodi, relativamente freddi, assorbono una parte significativa del calore abbassando la temperatura locale sotto la soglia di reazione. A questo si aggiunge la lentezza intrinseca delle miscele magre: bruciano più lentamente e richiedono un innesco che duri più a lungo, mentre la scintilla è un evento brevissimo che scompare dopo pochi microsecondi senza fornire ulteriore energia. Infine, c’è un limite geometrico: la candela accende la miscela in un punto preciso, mentre le miscele magre richiedono un innesco volumetrico capace di coinvolgere rapidamente una porzione significativa della camera di combustione.

Minimizzare i consumi e massimizzare l’efficienza

Da qui nasce la necessità di sistemi capaci di generare un plasma più esteso, più caldo e più persistente. L’accensione a microonde permette di creare una serie di microaccensioni che si traducono in molteplici fronti di fiamma in grado di arrivare alla periferia della camera di scoppio in tempo utile, il sistema TJI utilizza invece una precamera con una candela ed un inettore che innescano una miscela stechiometrica poi sparata nella camera principale sotto forma di getti turbolenti di plasma altamente energizzato e ricco di radicali liberi capace di abbassare l’energia di attivazione necessaria per avviare la combustione. Due strade diverse, ma entrambe orientate allo stesso obiettivo: superare la candela tradizionale e rendere possibile ciò che per una semplice scintilla sarebbe irrealizzabile. Quale tecnologia arriverà per prima e quale prevarrà? La prima risposta è semplice: la TJI è una (costosa) realtà da ormai un decennio, ma richiede una totale riprogettazione delle testate, il raddoppio degli iniettori, candele miniaturizzate e ugelli di materiali raffinati realizzati con tolleranze micrometriche e geometrie complesse. Inoltre, il brevetto Honda (ancor privo di applicazioni pratiche) addirittura prevede saracinesche rotanti e tenute striscianti metallo su metallo che fanno rizzare i capelli in testa a qualunque progettista. D’altro canto, le candele a microonde sono da anni poco di più di una meravigliosa startup che ancora non è decollata, ma in potenza rappresentano una soluzione tremendamente più semplice. Quindi possiamo dire che la TJI ha stravinto la gara sui cento metri, ma chi vincerà la maratona ad oggi nessuno lo sa.

Per minimizzare i consumi e massimizzare l’efficienza di combustione, le miscele diventeranno sempre più magre esattamente come avviene oggi in F1, di conseguenza serviranno tecnologie di accensione decisamente più evolute rispetto alla tradizionale candela, in modo da innescare molteplici fronti di fiamma in contemporanea. Qui sotto, il prototipo di una candela a microonde.

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Con queste parole terminiamo un lungo percorso dedicato ai motori termici del prossimo futuro, arrivando inevitabilmente a un punto cruciale: le miscele ultramagre, magari realizzate con costosi carburanti alternativi saranno la chiave per garantire efficienza e longevità al motore termico. Sentiremo parlare sempre più spesso di sovralimentazione, di lean burn, di e-fuel e bio fuel, di cicli Miller e Atkinson, mentre la candela di accensione, almeno nella sua configurazione tradizionale, lentamente ma inesorabilmente, si avvierà verso il suo tramonto tecnologico