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Le cause del calo di prestazioni durante una gara

Le cause del calo di prestazioni durante una gara
Tecnica

Le cause sono molteplici, alcune di tipo telaistico, di assetto e di pneumatici, altre imputabili al motore. Ma perché motori del tutto simili erogano prestazioni così differenti?

Certo non si tratta di manciate di secondi su un giro, ma anche soltanto 1 o 2 decimi di secondo dopo 20-25 tornate pesano. Le differenze sono da attribuire a due motivi. Nel primo caso,supponiamo che al via si schierino tutti motori freschi, vale a dire nuovi o attentamente revisionati. Nei primi giri una parte del gap dipenderà dall’efficienza propria di ogni modello in relazione al tracciato su cui si corre, e dalla scelta della messa a punto. Verso il finire della manche o della gara, si registra per tutti un calo di prestazioni, più o meno marcato a seconda della precisione degli accoppiamenti iniziali e dei materiali impiegati. Ed è su questo secondo aspetto che vogliamo porre l’attenzione, esaminando osservazioni, verifiche, motivi e rimedi del fenomeno.
 
Il calo di prestazioni
Come accennavamo all’inizio, è un insieme di fattori che concorrono alla diminuzione della potenza erogata. I maggiori responsabili sono senz’altro quelli legati alla parte termica. Più nel dettaglio si possono individuare il segmento elastico, la tolleranza pistone/cilindro, il diagramma di distribuzione e il rapporto di compressione.
 
Segmento
E’ il primo elemento che si trova a fronteggiare l’enorme pressione sprigionata dalla combustione; nei 2T poi è vicinissimo al bordo superiore del pistone. Per far questo deve essere libero di muoversi nella sua sede; deve allargarsi (è elastico per questo) proprio sfruttando la pressione che si trova al di sopra. I gas in espansione spingono con un’enorme pressione sul cielo del pistone (moltiplicata per la superficie sulla quale preme genera la forza che si trasferirà alle ruote motrici). I gas premono sul lato superiore e sul bordo interno della fascia, la quale si espande verso la parete del cilindro ed è trattenuta nella parte bassa della sua sede. In questo modo gli stessi gas non passano al di sotto del segmento. La formazione di incrostazioni e di depositi carbonosi (si trova proprio nella parte alta e vicina alla combustione) può limitare e nella peggiore delle ipotesi impedire il corretto movimento dell’anello elastico di tenuta, che può restare incastrato nella sua sede. Si registra allora un trafilamento dei gas, che non partecipano alla trasformazione di energia chimica del carburante in energia cinetica dell’albero motore.
 
Pistone/cilindro
La tolleranza tra i due elementi in moto relativo è un parametro critico. Teoricamente, il pistone non dovrebbe mai toccare il cilindro, ma scorrere sul film di lubrificante depositato sulle pareti. Alla tenuta del sistema, oltre che il segmento elastico, contribuisce anche lo spazio tra i 2 corpi occupato dal lubrificante. La tolleranza è la differenza tra i diametri di cilindro e pistone. Nei 125 con canna integrale e riporto galvanico è contenuta in 5-6/100 mm. Lo stantuffo ha una forma “a botte”, più stretto nella parte alta, investita dai gas combusti, per compensare la marcata dilatazione che subisce l’alluminio alle alte temperature. Il diametro, generalmente da prendere in considerazione è quello circa a 10-12mm dalla fine del mantello per i profili di pistone più comuni. Il cilindro ha invece una forma cilindrica. In pratica a seguito del moto relativo, sia pure con interposizione del velo di lubrificante, si verifica usura di entrambi con incremento del gioco e perdita di compressione.
 
Distribuzione
La sua variazione è forse è una delle cause meno evidenti, ma certamente rilevante. E’ un fenomeno tipico dei motori con canna riportata. Dopo il primo montaggio o la revisione la durata delle fasi è quella prevista dal progetto o dal regolamento. Durante il funzionamento, può succedere se non sufficientemente assestata, che la canna di ghisa, inserita per interferenza a caldo, scenda all’interno dello stampo esterno del cilindro di alluminio che si dilata a causa degli stress termici. Si tratta di pochi decimi di mm che equivalgono però a una riduzione 1,0°-1,5° per le fasi di travaso e di scarico, fondamentali per la respirazione. Inizio e fine di una fase sono fissate dal bordo superiore del pistone che, scendendo e risalendo, scopre e richiude le relative luci. Se la canna si abbassa, inevitabilmente le durate di un motore a lamelle, si riducono. L’abbassamento è provocato anche dal naturale assestamento dell’insieme, come lo schiacciamento delle guarnizioni di base cilindro e testata, dovuto anche al serraggio dei dadi dei prigionieri. Per il funzionamento ad alte temperature e per un normale assestamento può “scendere” una frazione di mm se non adeguatamente assestata durante il montaggio, diminuendo la durata effettiva della respirazione del motore.
 
Rapporto di compressione
Come diretta conseguenza di queste variazioni, si registra un aumento del rapporto di compressione. Se la canna cilindro scende si porta dietro la testa che poggia con un centraggio e relativa guarnizione sul suo bordino superiore. Al punto morto superiore il pistone sporge un po’ di più all’interno della camera di combustione. Si registra un aumento del rapporto di compressione e una diminuzione dell’altezza di squish.
E’ vero che il rapporto di compressione può dare “una botta” di prestazioni, specialmente se regolamentato, ma non lo si può aumentare a dismisura, poiché crescono le perdite meccaniche (maggiore pressione sui cuscinetti dell’imbiellaggio e minore scorrevolezza) e il rischio di detonazione. Arrivati a certi livelli si dovrebbero impiegare carburanti ad elevato numero di Ottano, vietati (per fortuna) dal regolamento. La detonazione è un fenomeno dannosissimo che sollecita molto l’imbiellaggio. E’ un’improvvisa esplosione che si genera in uno o più punti della camera di combustione quando le condizioni di funzionamento sono molto severe: eccessivo rapporto di compressione, anticipo eccessivo, carburazione troppo magra, farfalla tutta aperta, rapporto di trasmissione lungo. Le onde di pressione generate si scontrano con il fronte di fiamma normalmente generato, dando luogo al caratteristico rumore metallico (poco avvertibile a bordo di un kart). La riduzione dell’altezza di squish, distanza tra il cielo del pistone e la banda della camera di combustione, può generare vuoti nell’erogazione ed un innalzamento della temperatura, parametro al quale il motore 2T è molto sensibile. In sostanza non è estremizzando questi parametri che il motore va più forte, anzi! Questa è stata una panoramica sui parametri che influenzano le prestazioni e ne determinano il calo energetico, proprio come un fisico sottoposto ad uno sport particolarmente gravoso. In questo caso per “recuperare” occorre intervenire chirurgicamente, non c’è una terapia per via orale. In questi ultimi numeri di Vroom grazie alla collaborazione di Officine in Progress ci stiamo addentrando sempre più nell’argomento, con prove al banco, smontaggi, misurazioni e valutazioni che rendano pienamente l’idea di quello che accade in un motore.  

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