Come funziona un carburatore e perché è una tecnologia “datata”

Il funzionamento di un motore è qualcosa che diamo per scontato: nelle auto e moto moderne, ci basta girare una chiave per partire e viaggiare serenamente ovunque ci troviamo. La vita dei guidatori non è però sempre stata così semplice: prima dell'iniezione elettronica e dei computer di bordo, infatti, era il carburatore, un componente dei motori a combustione interna, a "sfamare" i nostri motori con la giusta quantità di carburante, miscelando carburante e aria nella giusta proporzione necessaria per il funzionamento del motore stesso. Per quanto sia un oggetto relativamente semplice, presenta diversi limiti legati alla minore adattabilità, la necessità di manutenzione e emissioni inquinanti maggiori. A oggi, le norme anti-inquinamento hanno portato a una progressiva scomparsa del carburatore, in favore di sistemi più precisi e meno inquinanti, ma continua a essere utilizzato in Paesi dove la facilità di riparazione e la possibilità di reperire ricambi a basso costo contano maggiormente.

Il delicato equilibrio di un motore a combustione

Il carburatore è un componente dei motori a combustione interna fondamentale per il loro corretto funzionamento. Un motore a combustione interna deve ricevere, nel serbatoio tramite l'apposita pompa, una dose adeguata di combustibile, tipicamente benzina, per potersi accendere e funzionare con regolarità.

In questo tipo di motori, l'energia chimica del combustibile viene convertita in energia meccanica tramite un processo di combustione che avviene in pochissimi millisecondi. Il carburante, per poter bruciare così velocemente, non può entrare nel motore in forma liquida, ma dev'essere finemente mescolato all'aria, formando quasi una nebbia: è questa una delle principali funzioni del carburatore.

L'altra fondamentale funzione è quella di inviare la giusta quantità di carburante e aria: il rapporto aria/combustibile ideale è detto rapporto stechiometrico e per la comune benzina è di 14,7 g di aria per 1 g di carburante. Il motore può funzionare anche con diverse proporzioni di aria/benzina: in caso di eccesso d'aria si parla di miscela "magra", di "grassa" quando è la benzina a essere in eccesso, ma in entrambi i caso uno squilibrio eccessivo può portare allo spegnimento o al danneggiamento del motore.

Come avviene la regolazione dell'aria e del carburante

I carburatori sono spesso estremamente complessi e differenti tra loro, a seconda dell'uso previsto e del costo: non certo un argomento trattabile in poche righe. Semplificando, però, possiamo dire che un carburatore "moderno" mescola benzina e aria grazie al principio fisico detto effetto Venturi: forzando il passaggio dell'aria attraverso un restringimento, i gas accelerano causando localmente un abbassamento della pressione. Questo "vuoto" permette di aspirare una piccola quantità di carburante, solitamente contenuto in una vaschetta sottostante collegata al serbatoio, che viene nebulizzata finemente dal flusso d'aria che la investe.

La quantità massima di aria aspirabile viene controllata da una valvola, comandata dal pedale (o la manopola, nelle moto) dell'acceleratore: se rimane chiusa limita l'aspirazione di aria e il motore rimane a bassi giri, mentre accelerando e aprendola il motore è "libero" di incamerare più aria e più combustibile, guadagnando potenza rapidamente.

A seconda della temperatura, della pressione atmosferica e dell'altitudine, la densità dell'aria cambia e con essa cambia anche la quantità di ossigeno presente in un dato volume: questo significa che, a seconda della stagione o della località, è necessario regolare le quantità di benzina e aria che arriva al motore. Per farlo, i carburatori sono spesso dotati di vari registri (di solito, a vite) per aumentare o diminuire manualmente la benzina inviata a parità di aria aspirata.

I limiti del carburatore

Negli anni i carburatori sono diventati sempre più complessi ed efficienti, ma oggi mostrano i loro limiti, sia in termini di inquinamento che di adattabilità, ad esempio viaggiando in zone montane dove in poche ore si affrontano variazioni importanti di altitudine.

Più ci troviamo in alto, più l'aria diventa rarefatta e questa progressiva rarefazione dell'aria favorisce la formazione di una miscela "grassa", più ricca di benzina: questo porta ad un maggior inquinamento, perché resta più benzina incombusta nei gas di scarico. Inoltre, con l'accumulo di benzina in camera di combustione si corre il rischio di "ingolfare" il motore, ossia soffocarlo e farlo spegnere.

Per inquinare meno, i motori moderni devono funzionane con miscele abbastanza "magre": grazie all'eccesso di aria questo porta alla combustione completa del combustibile, minori emissioni allo scarico e una maggiore efficienza (più km per litro di benzina). Una miscela troppo magra, però, fa aumentare eccessivamente le temperature del motore portando a maggiore usura e danni.

Per ridurre le emissioni e adattarsi alle normative anti-inquinamento, è dunque meglio avere miscele magre ed è quindi diventato fondamentale controllare in maniera costante e precisa il rapporto aria/benzina. Questo è possibile grazie all‘iniezione elettronica, un sistema in grado di adattare in tempo reale le quantità di carburante in base ai calcoli del computer di bordo, che misura l'ossigeno residuo nei gas di scarico con sensori chiamati sonde lambda (λ). 

Come conseguenza indiretta delle normative anti-inquinamento, i mezzi a carburatore stanno progressivamente scomparendo, soprattutto nei mercati dove il legislatore pone limiti alle emissioni. La sua fortuna, nei Paesi in cui viene ancora utilizzato risiede nella mancanza di norme apposite, anche se sempre più Paesi si stanno adeguando, e nell'essere meno costoso e più semplice da riparare anche con scarsi mezzi. Anche per questo molti viaggiatori "globetrotter", che spesso viaggiano in aree poco popolate, preferiscono ancora affidarsi a mezzi più datati, viste le difficoltà di farsi recapitare moderni pezzi di ricambio in regioni remote.

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