Numero di ottano: aumenta la potenza o la penalizza?

L'indice di ottano non aggiunge potenza al motore; è un indicatore di stabilità che misura la resistenza del carburante all'autoaccensione sotto compressione. A determinare la potenza è quanto il motore comprime la miscela. La benzina ad alto numero di ottano consente di esprimere in sicurezza questa potenza solo nei motori ad alta compressione o sovralimentati con turbo; montata in un motore ordinario, non aumenta né la velocità né protegge il motore.

Cosa misura esattamente l'indice di ottano?

Nel motore a benzina la combustione normale è ordinata: la candela accende, il fronte di fiamma si propaga in modo controllato all'interno del cilindro e la pressione aumenta gradualmente. Se la temperatura e la pressione della miscela superano una certa soglia, prima che il fronte di fiamma raggiunga quella zona, una parte della miscela non ancora bruciata si accende spontaneamente. Questa seconda accensione improvvisa e incontrollata fa schizzare alle stelle la pressione del cilindro; è quel rumore metallico di battito che si sente nel vano motore. Nella letteratura tecnica è noto come battito, detonazione o autoaccensione e non va confuso con un concetto che spesso viene usato impropriamente: pre-ignition la preaccensione è l'accensione prima che la candela scocchi la scintilla, mentre il battito si sviluppa dopo l'inizio della combustione normale.

L'indice di ottano è la misura standard di quanto il carburante resiste a questa accensione spontanea. Nella scala esistono due carburanti di riferimento: l'izo-ottano (2,2,4-trimetilpentano) corrisponde a 100 punti e l'n-eptano a 0 punti. Il significato della benzina a 95 ottani al distributore è questo: questo carburante produce lo stesso comportamento al battito di una miscela al 90% di izo-ottano e 10% di eptano. Non significa che il carburante contenga realmente questa miscela; è solo un equivalente del suo comportamento nel motore di prova.

RON e MON: stesso carburante, due numeri diversi

La resistenza al battito non si misura con un unico test. RON (numero di ottano ricerca) si ottiene nel motore di prova che gira a 600 giri/min in condizioni relativamente moderate; MON (numero di ottano motore) si misura invece a 900 giri/min, in condizioni più impegnative come miscela preriscaldata e fasatura di accensione variabile. Nelle benzine moderne da distributore il MON è di circa 8-12 punti al di sotto del RON.

Questa doppia misurazione è anche l'origine delle differenze di etichettatura nel mondo. Nella maggior parte del mondo, Europa compresa, il numero al distributore è il RON; nella norma DIN EN 228 per la benzina Super il minimo è RON 95,0, per la Super-plus RON 98,0 (MON 85,0 e 88,0) è obbligatorio. Negli USA, in Canada e in Messico il valore visualizzato sulla pompa è l'AKI, cioè la media tra RON e MON. Risultato: lo stesso carburante appare, alla pompa nordamericana, 4-6 ottani più basso rispetto al resto del mondo. Le classi 87 Regular, 89-90 Midgrade e 91-94 Premium degli USA, pur sembrando inferiori allo schema europeo 95/98, appartengono semplicemente a scale diverse. Questa è la nozione pratica che chiunque si occupi di carburanti deve imparare per prima: i numeri di ottano si confrontano solo nella stessa regione e sulla stessa scala.

Un Ottano Alto dà Davvero Più Potenza al Motore?

Risposta breve: no. Il numero di ottano non è direttamente legato alla potenza erogata dal carburante né al contenuto energetico per unità di volume; indica soltanto la resistenza all'autoaccensione senza scintilla sotto pressione. La potenza extra deriva dal modo in cui il motore comprime la miscela, non dall'indice di ottano della benzina. Una nota tecnica pubblicata dal settore dei carburanti da competizione lo riassume in una frase:

È l'alta compressione all'interno del cilindro a generare potenza, non il carburante in sé. L'ottano non produce più potenza.

Man mano che il rapporto di compressione aumenta, l'efficienza termodinamica cresce; il motore ricava più lavoro dalla stessa quantità di carburante. Ma con l'aumentare del rapporto di compressione crescono anche temperatura e pressione della miscela compressa, avvicinandosi alla soglia della battito. È proprio a questo punto che entra in gioco il carburante ad alto ottano: consente al motore di usare compressioni più aggressive, pressioni di sovralimentazione più elevate e un anticipo d'accensione maggiore. La potenza non la produce l'ottano, ma il progetto del motore che l'ottano libera.

Anche gli enti di test indipendenti che conducono esperimenti costruiti (i consumer test) arrivano alla stessa conclusione: mettere premium in un veicolo che non lo richiede non lo rende più veloce, più efficiente né più duraturo. C'è una sfumatura contraria, che va comunque menzionata: alcuni test hanno misurato che i motori moderni possono ottenere dal premium in media circa il 2,7% di economia di carburante e circa l'1,4% di cavalli vapore in più. Sono differenze misurabili ma difficili da percepire, che nella maggior parte dei casi non giustificano il costo; inoltre, trattandosi di cifre trasmesse tramite video, vanno considerate come pura rappresentazione.

Cosa Fa un Carburante a Basso Ottano in un Motore ad Alta Compressione?

Qui occorre distinguere due scenari: i motori vecchi, privi di sensori, e i motori moderni con sensore di battito.

Nei progetti vecchi non c'è protezione. La miscela compressa può esplodere spontaneamente prima che la candela accenda; il battito continuo moltiplica gli shock di pressione a cui sono esposti pistoni, fasce elastiche e valvole, e col tempo può causare danni al motore. Da qui nasce l'avvertimento classico: mettere ottano basso in un motore ad alta compressione è pericoloso.

Nei motori moderni il quadro è meno drammatico, ma il risultato è comunque una penalità. Il sensore di battito rileva la detonazione in pochi millisecondi e l'ECU fa due cose: ritarda l'avanzamento dell'accensione e, nei motori turboalimentati, limita la pressione. Il motore ora funziona "senza problemi" senza bussare; ma un'accensione ritardata significa pressione ridotta e entrambe le cose riducono la potenza. Un esempio al banco prova rende concreta questa differenza: lo stesso motore turbo con benzina a 91 ottani ha prodotto 626 CV, mentre con 100 ottani 691 CV ; la differenza di 65 CV è la potenza che l'ECU taglia a causa della mancanza di ottani. Lo scenario peggiore resta comunque in agguato: un motore esposto a battito prolungato e intenso rischia danni, e l'uso di benzina normal in un veicolo che richiede obbligatoriamente il premium ("premium required") si definisce con un'accelerazione più lenta, un battito maggiore e, nel caso peggiore, il rischio di danni.

Anche la distinzione tra "premium recommended" (consigliato) e "premium required" (obbligatorio) è importante nella pratica. In un veicolo della categoria consigliata puoi mettere benzina a basso numero di ottani; le prestazioni calano un po', ma il motore è protetto di conseguenza. Nella categoria obbligatoria, invece, un basso numero di ottani significa nella migliore delle ipotesi una evidente perdita di prestazioni e nella peggiore un rischio.

Il contrario: si può mettere benzina ad alto numero di ottani in un motore normale?

Mettere in un motore con ottani inferiori, cioè a bassa compressione, un carburante con ottani superiori non porta né vantaggi né svantaggi: la combustione continua a completarsi, il motore è protetto, ma i soldi vengono spesi inutilmente davanti alla pompa. Alla domanda "Ho messo premium per sbaglio, l'auto gira più fluida, devo continuare?" la risposta onesta è questa: la sensazione può essere reale, ma non aspettarti un guadagno meccanico misurabile; è qui che deve decidere il budget. Una sezione sostiene anche l'affermazione contraria, ovvero che il carburante ad alto numero di ottani possa causare una combustione incompleta in un motore a bassa compressione; tuttavia questa opinione proviene dai forum e l'quadro più ampiamente accettato è "innocuo ma inutile".

C'è anche la questione degli additivi: MTBE, ETBE, toluene e iso-ottano sono composti tipici per aumentare il numero di ottani; i prodotti commerciali ottanici svolgono la loro funzione attraverso questo tipo di composti. Quindi funzionano chimicamente; ma hanno senso solo se il motore ha davvero bisogno di un numero di ottani più alto.

Numero di cetano: la logica speculare del diesel

La filosofia di combustione del motore diesel è l'esatto contrario di quella a benzina. Nel diesel non c'è la candela; il motore comprime l'aria, il carburante viene iniettato nell'aria calda compressa e si autoaccende. Per questo la caratteristica che il diesel desidera è l'immagine allo specchio di ciò che vuole l'ottano: per la benzina è buono accendersi tardi, per il diesel è buono accendersi rapidamente non appena viene iniettato.

Il numero di cetano misura esattamente questo: il ritardo di accensione del carburante. Man mano che il cetano aumenta, il carburante si accende più facilmente e più presto. Un alto numero di ottani significa stabilità nella benzina, un alto numero di cetano significa infiammabilità nel diesel; anche se entrambe le scale sono state progettate inizialmente da 0 a 100, l'ottano può superare il valore di 100. Per vedere la coerenza della logica basta un solo numero: il valore RON del gasolio 15-25 banda si trova. Molto al di sotto della classe minima della pompa della benzina. Ottano basso ma cetano alto: la combinazione ideale per il gasolio. Per un automobilista fermo davanti alla pompa sbagliata la conseguenza pratica è chiara: mettere gasolio in un veicolo a benzina o viceversa non è una questione compensabile con l'astuzia dell'ottano, ma un'incompatibilità tra due filosofie di combustione diverse.

Motori Turbo e Domanda Moderna di Ottano

Negli ultimi anni si vedono modelli che richiedono o raccomandano il carburante premium più spesso della pompa, e anche il differenziale di prezzo tra premium e normale sta aumentando. Dietro ciò non c'è una moda casuale, ma una chiara tendenza ingegneristica: con il downsizing i volumi ridotti vengono riempiti tramite sovralimentazione turbo, e l'elevato rapporto di compressione viene usato insieme a una pressione aumentata (boost). Poiché entrambi aumentano temperatura e pressione all'interno del cilindro, riducono il margine antidetonante; i motori con un livello di boost in aumento richiedono carburante con un numero di ottano più alto, mentre un ottano basso può causare battito in testa.

La necessità di ottano non si legge guardando solo il rapporto di compressione; si tratta di una semplificazione frequente. La tecnologia di iniezione, una distribuzione del carburante più precisa e un anticipo accensione ridotto possono ridurre la necessità di ottano. Per questo due motori con lo stesso rapporto di compressione possono richiedere classi di ottano diverse; la raccomandazione di carburante del costruttore è il risultato della calibrazione dell'intero motore, non di un singolo valore geometrico.

Il risultato pratico è lo scenario visto sopra con l'esempio al banco prova: alcuni motori turbo con ottano basso funzionano per lo più normalmente, ma la potenza cala silenziosamente. Mettere il carburante normale nella vostra auto turbo non accende immediatamente una spia di avaria, ma davanti alla pompa lasciate sul tavolo la prestazione per cui avete pagato. Se il costruttore raccomanda il premium, per chi vuole riavere in potenza e risposta costante la contropartita del differenziale di prezzo, il premium è una spesa sensata; se non lo raccomanda, la differenza non conta.

Guida Pratica alle Decisioni: Cosa Fare Davanti alla Pompa?

Se dovessimo riassumere quanto detto in questa pagina in tre frasi:

• Se il produttore richiede il premium, usate il premium; il basso numero di ottani significa, nella migliore delle ipotesi, una perdita di prestazioni.
• Se il produttore consiglia il premium, potete usare benzina a basso numero di ottani; il motore è protetto, ma potenza e reattività diminuiscono un po'. Il consiglio indica un guadagno misurabile tramite la calibrazione.
• Se il produttore indica il regular, il premium è uno spreco totale; non aggiunge né potenza né protezione. È più sensato destinare lo stesso denaro a una voce di manutenzione diversa dalla qualità del carburante.

Pensare al numero di ottani non come una caratteristica prestazionale, ma come un margine di sicurezza che il motore stabilisce in base alla sua resistenza al battito in cylinder chiarisce la logica di ogni decisione: la potenza la genera il motore, l'ottano determina solo in quali condizioni quella potenza può essere pienamente utilizzata.

Fonti

• Gasoline explained - octane in depth - U.S. Energy Information Administration
• Octane rating - Wikipedia
• Octane number (RON, MON) & knock resistance - MB Energy
• Why You Might Not Actually Need Premium Gas - Consumer Reports
• Is Premium Gas Worth It - AAA Club Alliance
• Is Premium Gas Worth It? We Test High Octane on 4 Cars - Car and Driver
• You're thinking about Octane the wrong way - ETS Racing Fuels
• The Difference Between Cetane and Octane - Petroleum Service Company
• What is a good cetane number and why is it important - CVA Co-op
• Best Fuel Strategies for Turbocharged and Supercharged Cars - Sunoco Race Fuels
• Do Turbo Engines Need Premium Gas? - Goldfarb Inc.
• Why compression ratios don't dictate octane requirements - Grassroots Motorsports
• Engine knocking - Wikipedia