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Benzina 100 Ottani: serve davvero?

La benzina 98-100 ottani di nuova generazione promette miglioramenti nelle prestazioni non sempre ottenibili: vi spieghiamo perchè

La maggior parte delle Case automobilistiche prescrivono per i loro modelli stradali l’uso di benzina senza piombo 95 ottani, cioè quella normalmente in vendita presso tutti i distributori. Solo per i modelli dotati di motori molto prestazionali con alti rapporti di compressione si consiglia l’uso di benzina 98-100 ottani. In Italia questo tipo di benzina è commercializzata da poche compagnie petrolifere e per tale motivo non è facilmente reperibile, oltre ad avere un prezzo più elevato. Ma davvero queste super benzine sono in grado di garantire prestazioni superiori per qualsiasi auto? Scopriamolo insieme.

L’EVOLUZIONE DELLA BENZINA

Per capire come si è arrivati alle attuali benzine ad alto numero di ottano è utile ripercorrere a grandi linee le tappe principali che caratterizzano l’evoluzione di questo fondamentale carburante di origine petrolifera. L’esigenza di disporre di carburanti idonei a scongiurare il fenomeno della detonazione si era manifestata in origine nei motori  dei caccia della Prima Guerra Mondiale (1914-18) e nelle auto da competizione già negli anni ’20. L’importanza di un rapporto di compressione elevato per incrementare le prestazioni dei propulsori era un concetto ben noto ai progettisti dell’epoca. Ma il limite principale era rappresentato dal basso numero di Ottano della benzina di quegli anni.

ETANOLO, VECCHIA CONOSCENZA

Si fece ricorso alle cosiddette benzine etilizzate, contenenti una certa percentuale di alcol etilico (etanolo). Grazie al suo elevato indice di ottano (superiore a 100), migliorava le caratteristiche antidetonanti del carburante. Successivamente, per i motori di auto e moto da competizione, si passò alle miscele di benzina-metanolo (alcol metilico) insieme ad altri componenti (benzolo, etere). Nel contempo, negli anni ’30-’40 si faceva uso anche di benzina avio additivata con A.T.D.. Una miscela di piombo tetraetile e bromuro di etilene nota anche come “Etyl Fluid” senza tuttavia raggiungere le qualità antidetonanti delle benzine miscelate con etanolo o metanolo. Un ulteriore vantaggio garantito dagli alcol lo si deve al loro elevato calore latente di evaporazione che genera un benefico effetto refrigerante in combustione. Per contro, il basso potere calorifico di etanolo e metanolo causano un  aumento del consumo di carburante in proporzione all’alcol miscelato. Volendo citare un caso limite, basti pensare che l’Alfa Romeo 159 F1 del 1951, con motore 8 cilindri 1500 cc sovralimentato, alimentato con carburante Dynamin Shell, (98% di metanolo, 2% di acqua distillata e 0,3% di olio di ricino), percorreva in gara appena 600 metri con un litro di carburante! Nel settore dei carburanti destinati alle auto stradali, vale la pena ricordare l’niziativa della Shell Italiana che nel 1932 commercializzò anche per l’uso stradale il “Supercarburante Shell Dynamin” 95-100 ottani. Era particolarmente studiato per le vetture ad alte prestazioni come ad esempio l’Alfa Romeo 6C 1750 Super Sport e Gran Sport.  La formulazione di questo carburante ( all’epoca segreta) è la seguente:

– Benzina aromatica 49%;

– Benzolo 30%;

– Alcol etilico assoluto 20%;

– Olio di ricino 1%;

IL PIOMBO TETRAETILE NELLA BENZINA

Nel secondo dopoguerra, si trasferisce progressivamente la tecnologia dei carburanti aeronautici al settore automobilistico. L’uso del tetraetile di piombo come additivo antidetonante diventa quindi generalizzato soprattutto nella benzina “super” il cui n.di ottano è in Europa di 98-100, ma negli USA si può arrivare anche a 105 ottani negli anni ’60.  Il tetraetile di piombo peraltro è un buon lubrificante/protettivo per le sedi valvole e le valvole. Dagli anni ’70  la progressiva introduzione delle marmitte catalitiche decretò la definitiva eliminazione del tetraetile di piombo dalla benzina per la sua assoluta incompatibilità con i componenti nobili del catalizzatore.  Le Case petrolifere hanno quindi formulato nuove benzine prive di piombo ma composte da una percentuale maggiore di idrocarburi aromatici tra cui il dannoso benzene con composti ossigenati (MTBE). Negli ultimi anni le normative sulle emissioni sempre più severe hanno limitato la percentuale di benzene nelle benzine commerciali, così come la percentuale di MTBE e etanolo (max. 10%), tornato di attualità per le sue ottime qualità antidetonanti. Le attuali benzine senza piombo, come detto in apertura, hanno in genere un n. di ottano 95 e solo in alcuni Paesi si ferma a 91.

LA BENZINA 100 OTTANI: PRO E CONTRO

I fornitori delle benzine 100 ottani assicurano un funzionamento ottimale con qualsiasi motore senza procedere ad alcuna modifica. In realtà non sempre ciò si verifica a giudicare dalle varie esperienze degli utenti e come abbiamo potuto verificare direttamente. Infatti potrebbe aumentare il regime del minimo e il motore in rilascio scendere di giri più lentamente. Nel caso si manifestino questi fenomeni è necessario intervenire sull’anticipo d’accensione riducendolo ed eventualmente anche sulla regolazione della carburazione per i motori a carburatori. Del resto, la riduzione dell’anticipo è prassi normale nel caso di utilizzo di benzine con n. di ottano superiore a 100 per le competizioni. Un altro aspetto da non trascurare è l’effetto detergente di queste benzine. Tendono a staccare, per quanto possibile, le incrostazioni carboniose da valvole e camera di combustione. Il risultato è positivo, ma qualche residuo potrebbe restare intrappolato causando problemi alla turbina o alle valvole. In termini di prestazioni, da un motore con rapporto di compressione non elevato per cui è prescritta benzina 95 ottani, non c’è da aspettarsi alcun miglioramento apprezzabile. Viceversa con rapporti di compressione elevati (oltre i 10:1) o, nel caso di motori turbocompressi, l’uso di queste benzine può essere senz’altro vantaggioso. E’ prevedibile un miglioramento nei consumi e soprattutto nella prontezza di risposta del motore in fase di ripresa e accelerazione.

LA BENZINA E IL RAPPORTO DI COMPRESSIONE

E’ un parametro fondamentale per la progettazione di un motore endotermico poiché incide direttamente sul rendimento termico, sulla pressione di combustione, sui consumi e sulle prestazioni del propulsore. Il rapporto di compressione è un valore strettamente geometrico. Indica il rapporto tra il volume totale del cilindro (cilindrata unitaria+volume della camera di combustione) ed il volume della relativa camera di combustione. Il concetto si esprime con la semplice formula:

Rc = (Vt+Vc) /Vc

Come detto, il rapporto di compressione influenza notevolmente la pressione max. di combustione ottenibile con buona approssimazione dalla formula empirica:

Pc= 7Rc-2  (kg/cm2)

Quindi con un rapporto di compressione di 10:1, oggi normale per un motore automobilistico aspirato di serie,  si ottiene una pressione di combustione di 68 kg/cm2. Ma è sufficiente ridurre il rapporto di compressione a 9:1, quindi di una sola unità, per far diminuire la pressione di combustione a 61 kg/cm2. Nell’ultimo ventennio i rapporti di compressione dei motori di auto e moto di serie hanno subito un considerevole incremento per ottenere elevate potenze specifiche e consumi minori. Nei motori moderni sono ormai consueti valori di 10-11:1 ed anche oltre specie per i propulsori aspirati più performanti e per quelli a ciclo Atkinson. Il rischio di detonazione è oggi molto meno probabile grazie a iniezione-accensione elettronica e a uno studio accurato delle turbolenze. Non ultima la presenza, su molti motori, dei sensori di battito in testa che segnalano alla centralina motore la necessità di ritardare l’anticipo d’accensione. Tale intervento elettronico riduce comunque la potenza del motore per la durata della detonazione.

LA BENZINA E LA DETONAZIONE

Con questo termine si indica una violenta combustione anomala di tipo detonante di una parte di miscela aria-carburante prima dell’arrivo del normale fronte di fiamma innescato dalla scintilla della candela. Tale fenomeno è caratterizzato da velocità della fiamma (oltre 2000 m/sec!), pressioni e temperature nettamente superiori alla norma. L’onda d’urto che si genera, si scarica contro le pareti della camera di combustione e il cielo del pistone, comprimendo ulteriormente la miscela già combusta. Gli elevati livelli di pressione e temperatura che ne derivano, causano sensibili cali di potenza. Nei casi più gravi, seri danni alla testata ed ai pistoni (bucatura del cielo del pistone per fusione del metallo).  La detonazione, ai regimi più bassi, è avvertibile acusticamente con il tipico battito metallico definito comunemente “battito in testa”. Quando si verifica agli alti regimi di rotazione è molto più pericolosa (buca i pistoni), specie se continuativa.

IL NUMERO DI OTTANO DELLA BENZINA

Il numero di ottano è uno degli indici caratteristici di una benzina e indica la capacità di contrastare il dannoso fenomeno della detonazione. Più il numero di ottano è alto, in una scala che considera 100 il max. teorico, maggiori sono le qualità antidetonanti di un carburante.  Ma il n. di ottano non è astratto bensì indica la percentuale in volume di iso-ottano (C8H18) in una miscela di iso-ottano ed n-eptano (C7H16) con lo stesso livello di detonazione del carburante campione. L’iso-ottano e l’n-eptano sono i due idrocarburi di riferimento: il primo con n. di ottano 100 , l’altro con n. di ottano 0. Quindi una miscela del 90% di iso-ottano e del 10% di eptano ha un numero di ottano 90. Nella pratica la scala viene estesa oltre i 100 ottani per poter classificare anche i carburanti speciali destinati alle competizioni. Per la determinazione del n. di ottano viene utilizzato per convenzione il motore  monocilindrico 4 tempi CFR (Cooperative Fuel Research), alesaggio e corsa 82,5 x 108 mm, a compressione variabile in modo da poter modificare il rapporto di compressione da 3:1 ad oltre 15:1.

Fonte sicurato.it – Articolo pubblicato da Bruno Pellegrini il 12 ottobre 2015 e aggiornato il 7 settembre 2021

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