Il motore boxer, spesso confuso con il motore a V di 180°, rappresenta un'architettura che molti ingegneri e progettisti considerano ideale per garantire un'omogeneità di rotazione ottimale e un'esperienza di guida superiore. In questo articolo, analizzeremo i vantaggi e gli svantaggi di questa configurazione, con un focus particolare sui motori boxer Subaru.
Introduzione al Motore Boxer
Il motore boxer si distingue per la disposizione orizzontale dei cilindri, contrapposti l'uno all'altro. Questa configurazione permette ai pistoni di muoversi simultaneamente verso l'interno o verso l'esterno, un movimento che ricorda le braccia di un pugile, da cui deriva il nome. A differenza dei motori a V, dove le bielle sono montate a coppie sullo stesso perno dell'albero motore, nei motori boxer ogni pistone ha il proprio perno dedicato.
Storicamente, diverse case automobilistiche hanno prodotto motori boxer, tra cui Alfa Romeo, BMW, VW, Citroen, Panhard, Chevrolet, Lancia, Tatra e Steyr-Puch. Tuttavia, attualmente, le uniche case automobilistiche che offrono motori con questa architettura sono Porsche e Subaru. Porsche propone motori a sei cilindri da 3.0 e 4.0 litri per i modelli Boxster, Cayman e 911, mentre Subaru si concentra su motori a quattro cilindri con cilindrate da 2.0 a 2.5 litri.
Il primo motore Porsche a 4 cilindri boxer raffreddato ad aria risale al 1948 (Porsche 356) e derivava direttamente dal motore Volkswagen che equipaggiava il Maggiolino e, durante la guerra, la Kubelwagen militare. Anche per Subaru il motore boxer è ormai un marchio di fabbrica vincente e irrinunciabile, grazie anche ai numerosi successi sportivi nei rally degli anni ’90 e 2000. Nel 2008, la Casa delle Pleiadi ha introdotto sui modelli Legacy e Outback anche il motore boxer diesel.
Vantaggi del Motore Boxer
I motori boxer offrono una serie di vantaggi significativi:
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- Baricentro Basso: La conformazione piatta del motore riduce l'ingombro in altezza, abbassando il baricentro del veicolo. Ciò rende il veicolo più maneggevole e meno soggetto al rollio in curva, migliorando la prevedibilità e il controllo, specialmente nella guida sportiva.
- Minore Inerzia Polare: La disposizione orizzontale dei cilindri contribuisce a ridurre l'inerzia polare, migliorando ulteriormente la maneggevolezza e la reattività del veicolo.
- Albero Motore Corto e Compatto: Lo schema boxer permette di avere un albero motore più corto e compatto, rendendolo più rigido e meno soggetto a flessione e torsione.
- Bilanciamento delle Vibrazioni: Un notevole pregio del motore boxer a quattro cilindri è la quasi totale assenza di vibrazioni dovute alle forze alterne d'inerzia del primo e del secondo ordine, che risultano perfettamente equilibrate. Le forze generate dal moto alterno dei pistoni opposti si annullano reciprocamente. Anche le coppie del primo ordine sono equilibrate. Nei motori boxer non sono necessari contralberi di bilanciamento, con conseguente riduzione di peso e semplificazione meccanica.
- Omogeneità di Rotazione: Uno dei principali vantaggi del motore boxer è la sua omogeneità di rotazione, che si traduce in un'esperienza di guida fluida e piacevole.
Svantaggi del Motore Boxer
Nonostante i numerosi vantaggi, il motore boxer presenta anche alcuni svantaggi:
- Ingombro Trasversale: Uno degli svantaggi principali è il maggiore ingombro trasversale, che può creare problemi di sistemazione nel vano motore.
- Complessità Costruttiva: La maggiore complessità costruttiva rispetto al motore in linea è un altro svantaggio. La presenza di due bancate separate (come nei motori a V) comporta la duplicazione di alcuni organi della distribuzione (alberi a camme, cinghie o catene, ecc.). Questo comporta un aumento dei costi di produzione.
- Costi di Produzione e Manutenzione: Progettare e costruire un motore boxer è più complesso e costoso rispetto ad altre configurazioni, a causa del maggior numero di componenti e delle lavorazioni più articolate. Di conseguenza, anche i costi di manutenzione possono essere più elevati.
Il Boxer Diesel Subaru: Un'Innovazione Mondiale
Il motore Subaru EE20 2.0 diesel boxer orizzontale è il primo propulsore di questo tipo espressamente progettato per applicazioni automobilistiche. Si tratta di un 4 cilindri iniezione diretta common rail di 1998 cc turbocompresso con monoblocco e testate in lega leggera. Eroga 147 CV al regime di 3600 g/min con una coppia massima di 350 Nm da 1800 a 2400 g/min. Il rapporto di compressione è di 16:1.
Il progetto del motore diesel è iniziato nel 1999, e nel 2004 i primi prototipi da 1.3 e 1.7 litri sono stati testati al banco. L’obiettivo finale era un 2 litri che, rispetto al corrispondente boxer a benzina, doveva avere un alesaggio minore (camera di scoppio più compatta) ed una corsa più lunga, a parità di cilindrata.
Caratteristiche Tecniche del Boxer Diesel Subaru
- Pistoni: I pistoni presentano sui fianchi uno strato antiattrito in materiale grafitico e sono dotati di condotto interno circolare per l’olio al fine di raffreddare la parte superiore.
- Bielle: Le bielle, molto corte, hanno il piano di giunzione dei cappellotti inclinato per facilitare l’assemblaggio e migliorare la lubrificazione.
- Albero Motore: L'albero motore, compatto e montato su 5 cuscinetti di banco, è lungo meno di 35 cm grazie anche alle “mannaie” molto sottili.
- Distribuzione: La distribuzione è a 4 valvole per cilindro parallele comandate, tramite bilancieri a dito con rullini centrali, da 4 alberi a camme in testa (2 per bancata) azionati da 2 catene singole (una per bancata) dotate di tendi-catena a pattino autoregistranti. La registrazione del gioco valvole avviene tramite vite e controdado, evitando costosi smontaggi in sede di manutenzione.
- Aspirazione e Scarico: I condotti di aspirazione ricavati di fusione nella testata sono paralleli e studiati per ottenere la massima turbolenza, mentre quelli di scarico confluiscono in una singola uscita. Per contenere l’ingombro trasversale del motore, l’altezza delle testate è stata ridotta di 17 mm rispetto a quelle del boxer a benzina.
- Iniezione e Turbocompressore: Il sistema di iniezione diretta common rail funziona ad una pressione di 1800 bar, e il turbocompressore è del tipo a geometria variabile.
- Intercooler: L'intercooler è posizionato sopra il motore, con due prese d’aria dinamiche in plastica ricavate nella parete interna del cofano motore.
- Supporti Motore: I supporti elastici del motore sono di tipo idraulico al fine di minimizzare le vibrazioni e la rumorosità trasmesse dal propulsore.
Il peso complessivo del motore Subaru boxer 2.0 Diesel è di 177 Kg con una lunghezza di appena 35,3 cm (6,13 cm più corto del 2.0 boxer benzina). Un'altra particolarità positiva del motore Subaru 2.0 Diesel è l’assenza del tipico sobbalzo che molti propulsori a gasolio trasmettono alla scocca in fase di spegnimento.
Il Motore Boxer Subaru Oggi: Esempi e Applicazioni
Subaru continua a investire nella tecnologia dei motori boxer, integrandola con sistemi ibridi per migliorare l'efficienza e ridurre le emissioni. La Subaru Forester e-Boxer, ad esempio, combina un motore boxer a benzina da 2.0 litri con un motore elettrico, offrendo un'esperienza di guida ibrida senza compromettere le caratteristiche distintive del marchio.
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Subaru Impreza e-Boxer: Un Esempio di Tecnologia Mild Hybrid
L'Impreza e-Boxer rappresenta un'evoluzione del motore boxer in chiave moderna, grazie all'adozione della tecnologia mild hybrid. Il propulsore endotermico da 2,0 litri benzina aspirato da 150 CV e 194 Nm è abbinato a un motore elettrico trifase sincrono a magneti permanenti che eroga una potenza di 16,7 CV e una coppia di 66 Nm. Il sistema ISG (Integrated Starter Generator) sostituisce alternatore e motorino d'avviamento, occupandosi dell'avvio del motore termico.
Il sistema mild hybrid offre tre modalità di guida: EV Driving, Motor Assist Driving e Engine Driving, spaziando tra di esse in modo autonomo a seconda delle condizioni di guida e delle esigenze del conducente. Con una guida attenta, la Subaru Impreza e-Boxer può raggiungere consumi di 7,7 litri/100 km in città, 6,6 litri/100 km in autostrada e 5,4 litri/100 km in extraurbano.
Subaru XV: Un Crossover con Motore Boxer
La Subaru XV, considerata un crossover SUV ben prodotto, è disponibile con due motorizzazioni boxer: 1.6 da 114 CV e 2.0 da 156 CV. Entrambe le versioni offrono la trazione integrale, caratteristica distintiva dei modelli Subaru.
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