Ed ora tutto a 4 tempi…. Quale sarà la scelta vincente?

Il regolamento tecnico per il Campionato Mondiale MotoGP è stato interpretato
dai costruttori in maniera differente e, nonostante il perentorio dominio nel
2002 della 5 cilindri Honda, la configurazione motoristica in grado di sfruttare
al meglio l’ampia libertà progettuale lasciata dal regolamento stesso non
è ancora emersa.
Nelle vecchie 2 tempi il cuore da cui “spremere” i CV erano i cilindri.
Nelle 4 tempi importanza fondamentale ha la testata. Se tutti sembrano aver scelto
le quattro valvole per cilindro (cinque per Yamaha?) non altrettanto può
dirsi per i sistemi che le comandano: da un lato i giapponesi con le molle elicoidali
di richiamo, dall’altro le Case italiane con le valvole pneumatiche di Aprilia
(il cui motore è costruito dalla Cosworth) ed il comando desmodromico di
Ducati.

In un moderno motore motociclistico a 4 tempi, gli alberi a camme fanno muovere
le valvole dal punto di tutto chiuso a quello di massima alzata. L’aderenza della
punteria alla camma nella successiva fase di ritorno è assicurata da apposite
molle. Nel corso degli anni questi sistemi sono stati sviluppati alla ricerca
di minore massa ed inerzia degli organi in moto alterno. La soluzione più
comune prevede che le camme azionino direttamente le valvole tramite punterie
a bicchiere. Nelle realizzazioni più raffinate è prevista l’interposizione
di un corto bilanciere tra camma e valvola. All’interno

Se nella produzione industriale si va alla ricerca di un buon compromesso tra
prestazioni durata e costo, nelle competizioni non succede la stessa cosa e si
utilizzano spesso soluzioni più complesse e costose. Qual è allora
il limite di un sistema di distribuzione tradizionale? Le condizioni critiche
si hanno quando la molla elicoidale non è più in grado di garantire
la costante aderenza della punteria alla camma. Il dimensionamento della molla
elicoidale e quindi la sua costante elastica, è basata sulla forza d’inerzia
che devono sopportare la valvola e tutti gli elementi in moto alterno del sistema.
Questo spiega perché i componenti in moto alternato e la loro massa sono
quelli che possono mettere in crisi il funzionamento di un sistema di distribuzione
tradizionale.

A questi problemi si può ovviare con sistemi di distribuzione diversi come,
appunto, quello a valvole pneumatiche o quello desmodromico, il cui utilizzo è
spesso legato alla necessità di raggiungere elevati regimi di rotazione.
Questo solo motivo non può però essere considerato il solo determinante
nella scelta dell’uno o dell’altro sistema. Una Honda RC-V o una Yamaha M1 superano
probabilmente i 15.000 giri ed i motori dell’Aprilia RS Cube e della Ducati Desmosedici
non sono molto lontani. Perché allora i primi due hanno un sistema di distribuzione
tradizionale mentre le due unità italiane adottano rispettivamente valvole
pneumatiche e sistema desmodromico?

Per rispondere occorre sapere che l’accelerazione media di una valvola è
determinata dal suo valore di alzata e dal regime di rotazione massimo del motore.
Nel caso del ritorno valvola comandato da molla elicoidale il dato interessante
è l’accelerazione massima negativa, tanto maggiore quanto più è
repentina l’inversione del suo moto.
In pratica quindi, anche un motore “lento” può diventare critico
se prevede grandi valori di alzata valvole ed il mantenimento della loro apertura
il più a lungo possibile. Ovviamente vale anche l’inverso, ovvero un motore
“veloce” può non avere alcuna criticità se il profilo
delle camme non è radicale.

Ma non finisce qui, c’è una relazione anche tra massa degli organi della
distribuzione in moto alterno e diametro delle valvole. Nei motori da competizione
per questi componenti è diffuso l’utilizzo di leghe di titanio, più
leggere dell’acciaio, poiché con valvole di grande diametro tutti gli organi
della distribuzione saranno in proporzione più pesanti. Ecco perché
tutti i motori giapponesi hanno non meno di 4 cilindri e valori di alesaggio relativamente
contenuti: a parità di cilindrata (990 cc in MotoGP) il diametro delle
valvole cresce se diminuisce il numero dei cilindri ed il rapporto corsa/alesaggio.

Il sistema di distribuzione a valvole pneumatiche è molto simile a quello
tradizionale. L’unica differenza è che le molle elicoidali sono sostituite
da molle… pneumatiche: si tratta di piccoli cilindri a gas tenuti continuamente
alla pressione ottimale da un apposito circuito. Poiché il gas utilizzato
durante il funzionamento non può essere recuperato, sulla moto è
presente un serbatoio contentente il gas (di solito azoto) in pressione nella
quantità necessaria a portare regolarmente a termine la gara. All’interno

Per questo tipo di soluzione la quantità di gas “perso” è
via via diminuita ma un sistema che permetta lunghi chilometraggi senza “rifornimento”
del circuito ancora non esiste. E’ questo il motivo che ne impedisce la diffusione
nella normale produzione ed è forse l’unico difetto perché i vantaggi
sono notevoli. Le “molle” pneumatiche possono sopportare carichi inerziali
notevoli ed elevati carichi alla massima alzata, senza necessità di grandi
valori di precarico iniziale (che assorbono potenza) perché la legge di
compressione è di tipo non lineare. Bisogna “solo” studiare attentamente
il volume dei cilindretti pneumatici e la pressione iniziale del gas.

Dal punto di vista meccanico, il sistema desmodromico è il più complesso.
Ogni valvola è comandata da due camme, una per l’apertura l’altra per la
chiusura e non è possibile installare un comando diretto tramite punterie
a bicchiere, occorrono due bilancieri. Il sistema desmodromico è perciò
il più rigido perché è impossibile che la valvola non segua
la legge di moto stabilita.

Ovviamente tra gli accoppiamenti dei vari componenti vengono lasciati opportuni
giochi per limitare le pressioni di contatto, aspetto questo (insieme alla maggiore
inerzia dovuta alla presenza del secondo bilanciere) che rappresenta l’unico punto
debole di un sistema altrimenti in grado di estremizzare le leggi di alzata.
I tecnici Ducati si sono “complicati la vita” scegliendo per il motore
della Desmosedici il comando degli alberi a camme a cascata d’ingranaggi, ancora
più rigido. Ciò contribuisce ad alzare ulteriormente le pressioni
di contatto per l’assenza della funzione ammortizzante assolta dalla cinghia dentata
che la Casa di Borgo Panigale usa per i suoi bicilindrici.
A differenza del sistema a valvole pneumatiche, diffusissimo in Formula 1, il
sistema desmodromico è una prerogativa di Ducati, unica ad utilizzarlo
nel panorama delle competizioni motoristiche.
Ricordate, 6 aprile 2003, GP del Giappone sul circuito di Suzuka, ci sarà
da divertirsi!

Fonte: Motociclismo.it