Ottimizzare la fase meccanica

L’arte del “cam timing”, la messa a punto della distribuzione, se messa in opera su un motore ben manutenzionato a livello di giochi valvola e tenuto in ordine con tagliandi regolari, permette di ottenere dei risultati decisamente tangibili. Risultati tangibili senza modificare nulla, ma solo ottimizzando e sfruttando al meglio il materiale a disposizione. Partiamo dal presupposto che nella produzione di serie è molto difficile riuscire ad avere una precisione di messa a punto della distribuzione pari a quanto descritto nelle specifiche tecniche di ciascun motore. Gli stessi manuali indicano dei margini di tolleranza entro i quali il motore potrà funzionare senza problemi… ma se si và a restringere questo margine avvicinandolo allo “zero”, il motore funzionerà decisamente bene!! Se poi ci si aggiunge un minimo di cognizione ed esperienza per portare a delle piccole variazioni che permettano di ottimizzare la messa a punto per i nostri usi, ecco che avremo veramente un buon motore… tenendo a mente alcuni argomenti già trattati e prendendo in considerazione alcuni fattori:

• Abbiamo già considerato cosa accade ad un motore quando andiamo a cambiare gli alberi a camme in questo articolo: Analisi sostituzione alberi a camme.
• In questo articolo, invece, troverete descritti alcuni aspetti pratici ed un pò di teoria su quali sono i parametri di interesse di un albero a camme: Fase distribuzione e camme – aspetti pratici.
• Sapendo che su un motore con una caratteristica corsa/alesaggio “corsa lunga” (motore sottoquadro) sarà possibile utilizzare delle fasi più lunghe rispetto ad un motore a “corsa corta” (motore superquadro… vi ricorda nulla?), per una questione squisitamente tecnica: i tempi di sfruttamento della fase prima che il pistone si avvicini troppo alle valvole che, oltretutto, influenza di conseguenza il rendimento volumetrico.

Quali sono i fattori che implicano un cronico scostarsi dalla messa in fase ottimale?

• produzione in grande serie in fabbrica: una messa in fase “di massima” utilizzando delle maschere di posizionamento dei vari componenti permette di ottimizzare i tempi di produzione ed un buon funzionamento del motore, ma non una sua ottimizzazione ad-hoc
• materiale: le lavorazioni meccaniche dei componenti della distribuzione rientrano anche loro all’interno di alcuni “range” di misura;
• il consumo dei componenti della distribuzione e la manutenzione della distribuzione possono far scostare la fase meccanica dalle quote ottimali.

COME OPERARE… IL “TESSSORO” DEL TUNING DELLA DISTRIBUZIONE!!

… non a caso il titoletto è sarcastico. Effettivamente, il “tesssoro” del tuning e messa a punto della distribuzione non è altro che il portare la distribuzione a lavorare a valori angolari previsti, a volte ritoccandoli leggermente in base ad esperienze sperimentali su banco prova e pista. Vediamo i cosa si tratta finalmente!

Chiaramente stiamo operando su un motore che è in fase di preparazione/manutenzione della distribuzione. Quindi abbiamo già verificato e portato i giochi valvola alle specifiche previste (eventualmente dopo altri lavori che hanno interessato le valvole: sedi, guide, ecc.) ed abbiamo montato delle cinghie nuove. Il motore sarà quindi già bello pronto per lavorarci sopra, con i coperchi punterie aperti, disco goniometrico con attrezzo ruota albero montati sull’albero motore, comparatore montato con il tastatore a contatto con un registro valvola della valvola che andremo a verificare/regolare. Come già scritto su queste paginette web, è importantissimo che si riesca a montare il comparatore con il suo asse il più possibile parallelo all’asse dello stelo valvola. Anche piccole inclinazioni di differenza potrebbero dare errori di lettura e valutazione che inficierebbero la precisione del lavoro che stiamo per effettuare, allontatandoci dallo “zero” tolleranza. Iter della procedura pratica di verifica della fase angolare:

• azzerare il gioco valvola in apertura con uno spessimetro;
• azzerare il comparatore;
• iniziare a ruotare l’albero motore nel suo normale senso di rotazione (antiorario, guardandolo lato volano);
• aprezzare l’alzata di un millimetro (nei motori sino al 1997 si applica la regola di apprezzare il moto valvola con un gioco di 0,2 mm.);
• azzerare il disco goniometrico;
• ruotare l’albero motore sino a che il comparatore non torni ad indicare l’azzeramento;
• ruotate quindi l’albero motore al contrario del suo normale senso di moto (orario, guardandolo lato volano);
• nuovamente, si dovrà apprezzare l’alzata di un millimetro (nei motori sino al 1997 si applica la regola di apprezzare il moto valvola con un gioco di 0,2 mm.);
• leggete sul disco goniometrico quanti gradi di fase ha effettivamente percorso l’albero motore per far aprire e chiudere la valvola.

Bene, ora sappiamo esattamente e realmente quanto dura la fase di questa valvola… ma se scopriamo che si discosta da quanto previsto, indifferentemente in più o in meno, come dobbiamo valutare la cosa al fine della messa a punto? Dipende se stiamo controllando una valvola di scarico o una valvola di aspirazione. Mi spiego: nella fase meccanica, ai fini delle performances, è essenziale che sia rispettato il valore angolare della fase di incrocio (overlap) fra le valvole di aspirazione e scarico ovvero i gradi di fase di albero motore in cui si trovano aperte sia le valvole di aspirazione che quelle di scarico. La fase di incrocio è data dalla sovrapposizione fra aspirazione e scarico al PMS in fase di lavaggio ovvero dall’inizio della fase di scarico e la fine della fase di aspirazione. Appare quindi ovvio che a noi il valore angolare di fase che ci interessa, ai fini della messa a punto a tolleranza “zero”, sarà dato da:

• valvola di aspirazione: valore angolare della chiusura della valvola
• valvola di scarico: valore angolare dell’apertura della valvola

Sui motori quattro valvole, dotati quindi di un albero a cammes per l’aspirazione e di un albero a cammes per lo scarico, sarà quindi possibile riuscire a regolare convenientemente ciascuna coppia di valvole in modo che chiudano – le valvole di aspirazione – ed aprano – le valvole di scarico – al valore angolare previsto dalle specifiche richieste. E se invece stiamo operando su un motore due o tre valvole, dotato di un solo albero a cammes? In questo caso dovremo semplicemente valutare sempre il valore angolare della chiusura della valvola di aspirazione. E’ questo, infatti, il valore che determinerà i restanti gradi di fase di interesse: apertura/chiusura di aspirazione e scarico e – essenziale, come già detto – la fase di incrocio che avrà inizio a fine esattamente quando serve.

CONSIDERAZIONI GENERALI SULLA MODIFICA DELLA FASE DISTRIBUZIONE

Si può modificare la fase di distribuzione originale per variare le caratteristiche di erogazione di potenza e coppia del motore? Certamente, ma per ottenere dei risultati tangibili sul lavoro che si stà effettuando, servono analisi obiettive dei risutati ottenuti. Indicativamente e se vi và di provare, variazioni di +/- 5 gradi in anticipo e ritardo è già un valore di partenza per poi andare ad affinare la messa  apunto e che vi farà sentire la differenza nel funzionamento del motore. Il consiglio basilare che mi sento di dare a chiunque intenda cimentarsi nel “cam timing” è di attenersi ai valori prescritti dalla mamma Ducati: valori collaudati e provati e che danno sempre il giusto compromesso fra coppia, potenza massima e trattabilità del motore. Potete trovare delle tabelle riassuntive di pressocchè tutti gli alberi a camme/motori in questa pagina web: LINK. Nel caso vi vogliate cimentare in alcune variazioni in tema, tenente presenti alcune considerazioni che sono da prendere come a carattere generale e valide per tutti i motori quattro tempi:

• Anticipare l’apertura della valvola di scarico diminuisce il tempo di spinta sul pistone ma aiuta l’evacuazione del cilindro. operando in questo modo avremo un motore che tenderà a lavorare meglio agli alti regimi, esprimerà una ottima potenza massima ma si andrà però a infiacchire la coppia ai medi e bassi regimi.
• Ritardare l’apertura della valvola di scarico “strozzerà” il motore agli alti regimi ma permetterà di ottenere una ottima erogazione ai medi e bassi regimi.
• Come scritto sopra, ritardare la chiusura della valvola di aspirazione rappresenta comunque l’operazione “principe” della messa a punto della distribuzione. Questa operazione ha un effetto sul riempimento del cilindro di miscela fresca aria/carburante, fase che viene enfatizzata, dando dei chiari benefici sulle performances…  ma non si deve esagerare!! Un eccessivo ritardo in chiusura causerà un rigurgito, verso il corpo farfallato o il carburatore, di miscela aria/benzina a causa dell’effetto del moto del pistone che sta salendo. Si avrà quindi che il motore avrà risulterà molto ruvido e lento a salire di giri, tanto da non riuscire nemmeno ad arrivare al regime di potenza massima.