Sistema Start e Stop: quali sono i rischi per il motore

Le vetture moderne montano tutte il famoso sistema Start e Stop che spegne il motore in occasione delle soste. Questo può creare danni?

Oltre all’engine start che permette di attivare il motore dell’auto soltanto premendo un pulsante, un altro congegno impreziosisce i veicoli di nuova generazione in commercio. Si tratta del sistema Start e Stop, che, al contrario, il propulsore lo spegne per limitare emissioni ed energia in fase di sosta, magari quando si è incolonnati nel traffico, o ci si trova davanti ad un semaforo rosso.

L’interrogativo che un po’ tutti si pongono è se questo accendere e spegnere non possa rivelarsi lesivo per l’unità motrice stessa. Soprattutto chi abita in città questa sequenza si trova a ripeterla decine di volte in una giornata. Giocoforza, è dunque facile pensare che il motorino di avviamento, la batteria e il motore stesso, in special modo l’altero a gomito, alla lunga patiscano.

D’altronde in passato il cuscinetto a strisciamento che collega, tra l’altro bielle e albero motore, erano fatte in bronzo. Oggi invece sono composte da leghe di metallo più duttili, a base di stagno mescolato a piombo o zinco. Tutti questi materiali hanno un basso coefficiente d’attrito, durezza superficiale, alta resistenza meccanica e alla corrosione, nonché una certa conducibilità termica.

Lo Start e Stop danneggia il propulsore?

Nella fase in cui l’albero motore gira a regimi normali si attiva quella che conosciamo come lubrificazione idrodinamica. In pratica tra l’albero a gomiti e la superficie dei cuscinetti di banco non vi è alcun contatto, in quanto a dividerli c’è uno strato d’olio mandato in pressione dalla pompa del lubrificante.

In tali condizioni i due metalli non si sfiorano neppure e dunque l’usura è pressoché pari a zero, così come l’attrito è assai ridotto. Tuttavia, perché si compia questa sorta di galleggiamento, la rotazione deve aver raggiunto una certa velocità.

Il coefficiente di attrito si modifica di pari passo con la rapidità di rotazione dell’albero motore. Dal momento della partenza, fino a un certo regime di rotazione si ha la cosiddetta “Boundary lubrication“, ovvero lo strisciamento. Quando invece l’albero inizia a galleggiare, e qui siamo alla “Mixed lubrication“, si va ad innescare la “Hidrodinamic lubrication“, che porta ad un brusco calo dell’attrito, il “Coefficient of friction“.

Con l’incremento del regime, l’attrito torna a salire seppur molto lentamente. E in ogni caso, le superfici metalliche restano separate e l’usura si attesta come minima. Il profilo non perfettamente uniforme di albero e cuscinetto è minimo. La rugosità è infatti di pochi micron. E le due parti sono completamente separate dal leggero strato di olio in pressione.

Start&Stop, quali sono i momenti critici

Alla luce di quanto abbiamo spiegato, è chiaro come il momento dell’avviamento sia il più critico per i cuscinetti, in quanto finché non si arriva ad un regime alto a sufficienza da attivare la lubrificazione idrodinamica i due metalli entrano in contatto.

Ed è proprio qui che si verifica l’usura maggiore. In soldoni il sistema Start&Stop potrebbe moltiplicare per dieci gli avviamenti del  propulsore, che da 50.000, salirebbero a mezzo milione.

Per chi non sapesse come funziona tale dispositivo, in pratica questo sfrutta una centralina che rileva quando l’auto è in arresto con il cambio in folle. A quel punto vengono fermate l’erogazione del carburante e la scintilla d’accensione, e il motore si spegne.

Se invece il veicolo è ibrido il motorino di avviamento può sprigionare un tot di coppia per il galleggiamento. Il propulsore si riavvia quando chi è al volante toglie il piede dal freno o preme la frizione. Tuttavia  per non scaricare troppo la batteria, la ripartenza automatica avviene dopo circa un minuto.

Il sistema è comunque disattivabile e viene escluso se ad esempio la tensione della batteria non raggiunge un certo valore, oppure se l’unità motrice non è ancora giunta in temperatura.

Quale soluzione contro l’affaticamento

Per cercare di mitigare l’usura dei cuscinetti sono stati trovati diversi metodi. La Federal Mogul ha ideato un nuovo materiale chiamato Irox che consiste in un rivestimento polimerico dotato di particelle di ossido di ferro (la ruggine), le quali, in tale forma microscopica possiedono un’elevata scivolosità. Il coefficiente di attrito di un componente in questo materiale è inferiore del 50% rispetto a un cuscinetto comune e la sua durata è del tutto simile alla vita utile di un propulsore fornito di Start&Stop.

Pure i motorini di avviamento sono migliorati nel corso del tempo. La loro coppia è stata incrementata, così da poter girare più lenti. Il loro asse mi muove attorno a cuscinetti più resistenti e evoluti. E lo stesso meccanismo di connessione con il volano è stato implementato. Rispetto ai motorini comuni, che avevano una sola elettrocalamita in grado di innestare gli ingranaggi e dare corrente al motorino, le componenti create per lo Start&Stop possiedono due elettrocalamite. La prima inserisce il pignone. E la seconda fornisce corrente, in modo che l’innesto non sia brusco.

Ovviamente gli starter di ultima generazione, connessi con una cinghia di gomma, piuttosto che i motori elettrici usati nelle vetture ibride, hanno l’abilità di entrare in azione in modo molto più fluido, intervenendo altresì in fase di spegnimento così da limitare il più possibile le vibrazioni. Pure le batterie al piombo hanno fatto passi da gigante. Così come gli oli lubrificanti,  riescono a risultare ugualmente scorrevoli e adesivi, in modo da conservare uno strato d’olio quando si è in sosta.