In alcune discussioni affrontate sul forum o durante i nostri meeting tecnici si parla spesso di “messa in fase meccanica” ovvero il posizionare in modo corretto l’albero a cammes rispetto alla posizione dell’albero motore, in modo che le valvole abbiano un moto di apertura e chiusura ottimizzato. Accade però che alcuni particolari restino fumosi per via del ritenere scontati alcuni particolari che – effettivamente – possono invece condurre ad un errore di valutazione e risultati al di sotto delle aspettative. Credo quindi possa essere interessante analizzare alcuni aspetti teorici, pratici e nomenclatura di base…
Su tutti i motori Ducati il moto di ciascuna valvola è dato dal movimento di una camma che ruotando impegna un bilanciere per l’apertura e da un’altra camma che impegna un secondo bilanciere per chiuderla. In questa pagina trovate un approfondimento circa il funzionamento del sistema desmodromico della distribuzione dei motori ducati: desmodromico!. Questo implica che il disegno della camma non è equivalente al moto effettivo della valvola, essendoci nel mezzo un rapporto di leva dato dalla presenza del bilanciere. Quindi, per studiare in modo corretto il moto delle valvole, gli strumenti di misura devono essere applicati alle valvole e non alle camme o ai bilancieri. Questa è una regola da applicare per tutti i motori Ducati: 2-3-4 valvole. E’ quindi anche vero che all’atto pratico è inutile andare a misurare le dimensioni e forma di una camma senza conoscere il rapporto di leva dato dal bilanciere… una complicazione da studi ingegneristici che però, mettendo le mani sul motore per metterlo a punto, non interessa anche perchè i valori da prendere a riferimento sono comunque dati prendendoli dal moto effettivo della valvola.
Nell’immagine precedente potete notare che il tastatore del comparatore è appoggiato su una lama di uno spessimetro. Non a caso: per i motori Ducati è prescritto che il moto della valvola debba essere letto con ben precise specifiche. Nei motori sino al 1997 si applica la regola di apprezzare il moto valvola con un gioco di 0,2 mm., nei motori successivi con un gioco valvola di 1,0 mm.. Appare evidente che non possiamo andare a regolare i registri valvola per ottenere il gioco prescritto per studiare il moto valvola, misurare le fasi/alzate e quindi ripristinare il corretto gioco valvola… sarebbe una follia suicida!! Il modo pratico e corretto per operare è invero molto semplice: si azzera il gioco valvola con l’interposizione di una lama di spessimetro fra bilanciere e registro o fra bilanciere e camma (a seconda della comodità di lavoro, è indifferente) e si andrà ad apprezzare quindi uno spostamento di 0,2 o 1,0 mm – a seconda dell’anno di produzione del motore – della valvola prima di andare a leggere il valore angolare corrispondente sul cerchio goniometrico applicato all’albero motore.
Sostanzialmente, i passaggi fondamentali per poter andare ad apprezzare il moto di una valvola sono:
- applicazione di un attrezzo ruota albero motore e di un disco goniometrico sull’albero motore, lato volano;
- individuazione del Punto Morto Superiore (PMS) in fase di scoppio, come descritto in questo articolo: PMS in fase di scoppio;
- azzeramento del gioco valvola usando uno spessimetro;
- applicazione di uno strumento di misura (un comparatore con supporto a bracci snodati) con il tastatore che sia parallelo – non necessariamente in asse – con l’asse dello stelo valvola e che sia appoggiato sul corpo valvola o sulla lingua dello spessimetro.
Per i motori 4 valvole si dovrà operare andando a costruirci delle apposite prolunghe in acciaio da applicare al tastatore del comparatore in modo da arrivare ad intercettare la testa di una valvola o il bordino di un registro di chiusura… qualunque punto ci possa tornare comodo, ricordate sempre che l’importante è cercare di posizionare l’asse del comparatore il più possibile parallelo con l’asse valvola in modo da evitare false misurazioni dovute all’inclinazione dello strumento di misura.
Come accennavo all’inizio, tutte le misure che riguardano la distribuzione, sono prese valutando il moto della valvola rispetto al valore angolare che andrà ad assumere l’albero motore a partire dal PMS in fase di scoppio. Per apprezzare queste misure si deve utilizzare un particlare cerchio goniometrico diviso in quadranti, proprio come descritto in questo articolo: la fase meccanica. Come andrà fatto ruotare l’albero motore? Guardando il motore sul suo lato sinistro – lato volano per intenderci – l’albero motore dovrà essere fatto ruotare in senso antiorario, proprio come gira durante il suo normale funzionamento. In questo modo, lavorando su un cilindro alla volta, potremo individuare facilmente le “posizioni cardinali” che andrà ad assumere il pistone nel suo moto all’interno del cilindro e che serviranno per valutare i gradi di manovella (quanto gira l’albero motore) corrispondenti alla posizione della valvola e la corrispondente nomenclatura:
- PMS: Punto Morto Superiore (eventualmente in fase di scoppio, come descritto nell’articolo linkato poco sopra)
- PMI: Punto Morto Inferiore
- PPMS: (gradi) Prima del Punto Morto Superiore
- DPMS: (gradi) Dopo il Punto Morto Superiore
- PPMI: (gradi) Prima del Punto Morto Inferiore
- DPMI: (gradi) Dopo il Punto Morto Inferiore
Chiariti alcuni concetti di base, vediamo cosa possiamo andare a studiarci valutando il moto delle valvole!!
- Alzata valvole corrispondente alla corsa che effettua la valvola quando dalla sua posizione di “valvola chiusa” viene spinta verso l’interno del cilindro. Quale è la sua implicazione? Le valvole di aspirazione e di scarico si aprono scorrendo nelle loro guide per, rispettivamente, far entrare il mix aria/carburante e far fuoriuscire i gas di scarico. Più si riesce ad aprire le valvole rapidamente e più aumenta la potenza del motore in quanto si sfrutta al meglio la sezione di passaggio massima della valvola. Aumentando l’alzata delle valvole, senza aumentare la durata della fase (punto successivo), si può altresì produrre lo stesso più potenza senza però modificare in modo sostanziale l’erogazione della curva di potenza. In pratica ad un aumento di alzata delle valvole è quasi sempre correlato un aumento della durata della fase a causa della forma delle rampe dei lobi che non possono imprimere forze di moto troppo “appuntite” a valvole e bilancieri per non comprometerne l’affidabilità.
- Durata della fase è il valore espresso in gradi di rotazione dell’albero motore durante il quale la valvola resta aperta. Quale è la sua implicazione? L’aumento della durata della fase permette di mantiene la valvola aperta più a lungo, aumentando la potenza agli alti regimi di rotazione del motore e la capacità di prendere giri. Attenzione!! Un aumento della durata della fase deve essere commisurato ad un corretto valore angolare di separazione dei lobi delle camme per evitare un eccessivo valore di incrocio (overlap).
- Separazione dei lobi è il valore espresso in gradi di rotazione dell’albero motore compreso tra i punti di massimo sollevamento delle valvole di aspirazione e di scarico. Quale è la sua implicazione? Il valore di separazione dei lobi incide sul valore di incrocio e quindi sulle caratteristiche di funzionamento del motore al regime del minimo e sulla sua caratteristica di girare meglio/peggio ai bassi, medi o alti regimi di rotazione.
- Incrocio è il valore espresso in gradi di rotazione dell’albero motore durante il quale le valvole di aspirazione e scarico sono entrambe aperte, sostanzialmente si ha questo momento alla fine della fase di scarico e l’inizio della fase di aspirazione. E’ una caratteristica direttamente dipendente dal valore di separazione dei lobi, ed in fase di messa a punto del motore si deve sempre tenere presente che piccole variazioni del valore di separazione dei lobi possono portare ad avere parecchi gradi di aumeno/diminuzione della fase di incrocio variando non poco le caratteristiche di funzionamento del motore. Cosa implica? Un elevato valore di incrocio permette di sfruttare appieno le capacità di respirare del motore ad alti regimi, dove la miscela fresca ha più tempo per entrare dentro al cilindro e si può addirittura sfruttare le capacità evaquatorie dello scarico per “tirarne” dentro una quantità maggiore permettend quindi al motore di avere una migliore efficienza e produzione di potenza agli alti regimi. Di contro, ai bassi e medi regimi si avrà una perdita di potenza causata dalla perdita di carico dalla valvola di scarico!! Un ridotto valore angolare della fase di incrocio permette quindi di avere un motore sfruttabile per essere usato per turismo mentre un valore angolare elevato è tipico dei motori uso pista.
- Linea di centro – calettamento è un valore espresso in gradi di rotazione dell’albero che corrisponde al valore teorico di massima alzata dato da una camma. Non è necessariamente esattamente corrispondente al centro effettivo di massima alzata, ma permette di comprendere la conseguente fase e di mettere a punto questa inmodo univoco. E’ un metodo di calcolo otimo da applicarsi ai motori moderni che hanno la caratteristica di avere i lobi delle camme asimmetrici. E’ importante sapere che è un metodo alternativo di montaggio e messa a punto degli assi a camme e non deve essere confuso con la metodologia di lavoro tradizionale!!
- Avanzamento o ritardo dell’apertura delle valvole rispetto a dei valori da considerarsi standard, permette di variare le caratteristiche di funzionamento del motore in modo evidente e sensibile. Anche in questo caso, si tratta di valori angolari espressi in gradi di rotazione dell’albero motore. Cosa implicano? Anticipare l’apertura della valvola di aspirazione permette di ottimizzare la potenza ai bassi regimi, viceversa posticipandola. Si ha l’effetto opposto sulla valvola di scarico: se si anticipa la sua apertura si predilige il funzionamento del motore agli alti regimi, ai bassi posticipandola.