Tune up
DI PIERLUIGI MANCINI
ValVole parzializzatrici di scarico, kit athena
per motori minarelli am con ValVola
parzializzatrice
Più coPPia, Più Potenza!
Come funzionano e a cosa servono le valvole parzializzatrici dello scarico in un
2 tempi? La Athena è la prima azienda a realizzare un kit di trasformazione con
questa innovazione. E’ disponibile come 50 cc o 80 cc per motori Minarelli AM.
l nuovo kit athena 50 e 77 cc per minarelli am
presenta la valvola parzializzatrice di scarico:
è il primo kit di trasformazione in commercio con
questo tipo di soluzione tecnica per young bike.
44 SCOOTeR MAGAZIne
N
ei motori 2 tempi ad alte
prestazioni le valvole di
scarico hanno permesso di ottenere sostanzialmente 2
vantaggi: rendere l’erogazione più
lineare e, al contempo, permettere di ottenere livelli di potenza
più elevati senza compromettere
il tiro ai bassi e medi regimi. Se
aveste guidato una 250 cross dei
primi anni ’80, quelle senza valvola sullo scarico, avreste più chiaro
questo concetto. Nelle piccole cilindrate, e soprattutto nel mondo
degli scooter e delle young bike, le
valvole parzializzatrici non hanno
avuto una larga diffusione. Anzi:
diciamo che le applicazioni si contano sulle dita di una mano… Negli scooter, si sa, il motore lavora
sempre ad un regime prossimo a
quello di coppia massima (quando è correttamente tarato a livello di trasmissione) e della valvola
parzializzatrice se ne può fare a
meno. Ma sulle young bike, quelle col cambio di velocità, sembrerebbe che queste valvole siano
di grande aiuto, visto che ormai
le minicross più competitive le
impiegano praticamente tutte.
b
YpVs Yamaha
il sistema a cilindro rotante parzializzatore dello scarico
YpVs studiato dalla Yamaha: si noti la variazione delle
curve rispetto allo spostamento del cilindro e all’apertura
della valvola di scarico.
b
honda rc Valve
schema di funzionamento della valvola parzializzatrice
dello scarico per honda cr250 cross. si noti come i
booster non vengano parzializzati per via della loro
ridotta superficie: è la differenza di rapporto tra le
superfici di travaso e scarico che assicura il vantaggio
principale garantito da una valvola parzializzatrice.
Alla luce di questi fatti Athena ha
realizzato un cilindro che impiega
questa soluzione…
Semplice, ma non
facile
Le valvole per scarico per motori
2 tempi ad alte prestazioni possono essere di due tipi: risonatori
e valvole parzializzatrici vere e
proprie.
I risonatori non sono altro che sistemi in grado di accordare, tramite apposite camere controllate
da una valvola, il funzionamento
della marmitta ad un range di utilizzo più ampio: in sostanza, con
questo sistema, si ha il vantaggio
di una marmitta con collettore
lungo ai bassi regimi e corto agli
alti.
La Gilera, ad esempio, impiegò la
valvola APTS sulle sue 125 stradali verso la fine degli anni ’80, così
come la Honda sfruttò il sistema
ATAC sulla leggendaria NS 125 F.
Le valvole parzializzatrici, invece,
sono dei dispositivi che possono
variare l’altezza della luce di scarico. Variando l’altezza della luce
di scarico, e con essa il diagramma di distribuzione e il time/area,
è possibile aumentare in modo
consistente il regime di utilizzo di
un motore.
Sappiamo tutti, infatti, che un
motore 2 tempi con luce di scarico “bassa” tende ad essere molto
pronto ai bassi regimi e meno
efficiente in termini di potenza
massima erogata e propensione
all’allungo. Viceversa, un motore
con luce di scarico “alta” tende
ad essere molto pigro ai bassi
regimi, ma molto più efficiente
in termini di potenza massima ed
allungo.
Il grande incremento di prestazioni assicurato dalla valvola parzializzatrice dello scarico, però,
non è data dalla sola variazione
del diagramma (altezza) della
luce di scarico, come molti credono; anzi, possiamo dire che
la sola variazione della fasatura
dello scarico ha un’influenza relativa.
La ragione più importante è che,
cambiando la dimensione della
luce di scarico, si varia anche rapporto tra la superficie delle luci di
travaso e quella della luce di scarico stessa. In questo modo varia
la depressione creata dalla mar-
mitta all’interno del cilindro al variare dei giri, favorendo o meno
la quantità di carica introdotta.
Tra i primi ad intuire l’importanza dell’adozione di una valvola
parzializzatrice dello scarico, che
potesse allungare la più classica
delle coperte corte, furono i tecnici della Yamaha con il sistema
YPVS, cui seguirono poi Suzuki,
Honda, Rotax e tanti altri costruttori con altri sistemi che impiegavano lo stesso principio con una
meccanica diversa.
Senza entrare nel merito del funzionamento di tutti questi sistemi
di parzializzazione dello scarico,
possiamo dire che è stato proprio
grazie a loro che i motori 2 tempi sono riusciti a diventare molto
meno brutali e più facili da guidare, tanto che sono state diverse
le moto 2 tempi prodotte negli
anni ’80 ad impiegare questa tipologia di soluzione per ottenere
il massimo rendimento unito ad
eccellenti doti di fruibilità sulle strade di tutti i giorni. Nelle
competizioni, sia in pista che nel
fuoristrada, le valvole parzializzatrici hanno permesso di rendere
relativamente guidabili moto con
potenze specifiche nell’ordine dei
400 CV/litro.
Originariamente le valvole parzializzatrici venivano gestite in due
modi: azionamento meccanico o
pneumatico. In quello meccanico una presa di moto dall’albero
motore azionava un interruttore
centrifugo, che poteva essere
regolato gestendo il peso delle
masse centrifughe o il carico della molla che le contrastava.
L’azionamento pneumatico, invece, sfrutta la pressione dei gas di
scarico per azionare una membrana collegata alla ghigliottina
parzializzatrice.
Una molla di contrasto, al calare
della pressione dei gas, riporta la
valvola nella sua posizione di partenza. Lavorando sul carico della
molla e sul tipo di membrana si
può variare il regime di apertura.
Questa tipologia di valvola, utilizzata dalla Rotax con la denominazione RAVE (Rotax Automatically
Variable Exaust) per molto tempo, è stata la fonte di ispirazione
anche per il kit Athena per motori
Minarelli AM.
I sistemi elettronici, invece, sono
quelli più evoluti. Gestiti da un
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Tune up
ValVole parzializzatrici di scarico, kit athena per motori
minarelli am con ValVola parzializzatrice
servocomando controllato da una
centralina elettronica, permettono funzioni di apertura progressivi e/o a gradini, a seconda delle
esigenze a determinati regimi di
rotazione e, nelle realizzazioni
più sofisticate, anche in base al
carico del motore (apertura della
farfalla).
evoluzioni
inaspettate
Nel corso dell’ultima omologa nei
kart della categoria KF2, dove si
usano valvole pneumatiche di
derivazione RAVE, i costruttori
hanno introdotto anche la variante della valvola parzializzatrice in grado di intervenire non
solo sulla luce di scarico centrale,
ma anche sui booster laterali:
una soluzione mai vista nel settore motociclistico.
La ragione per la quale nel settore motociclistico (ci riferiamo anche al mondiale velocità) nessuno
abbia mai lavorato a una simile
soluzione è data dal fatto che la
reale differenza prestazionale
assicurata dalla valvola parzializzatrice non è da ascriversi tanto
alla variazione del diagramma di
scarico, come abbiamo già avuto
modo di specificare, quanto dalla
variazione della dimensione della luce di scarico, che cambia il
rapporto tra le superfici delle luci
di travaso e luce di scarico stessa, variando così la depressione
all’interno del cilindro e favorendo o meno la quantità di carica
introdotta ad ogni ciclo.
Probabilmente questa innovazione rappresenta più un aspetto
estetico che funzionale, considerando le ridotte dimensioni
delle luci booster e della scarsa
influenza in termini di gestione
della superficie totale di scarico.
E, nel kart, queste innovazioni
“estetiche” giocano sempre un
importante ruolo commerciale…
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il kit athena 50 e 77
cc con valvola
parzializzatrice per
Minarelli aM
Il kit con valvola parzializzatrice
sviluppato dalla Athena per i motori Minarelli AM impiega, come
accennato, una valvola parzializzatrice a saracinesca sulla tipologia della RAVE1. La finalità di
questa applicazione è di poter
sfruttare lungo un arco di utilizzo
più ampio possibile un gruppo
termico con fasature molto spinte. Sappiamo, infatti, che andando oltre i 190° di scarico con un
80 cc la curva di utilizzo si riduce
drasticamente, costringendo il
pilota a dover mantenere il motore entro un range di rotazione
ristrettissimo, costringendolo ad
usare in continuazione il cambio.
Con la valvola parzializzatrice, invece, il motore ha un arco di utilizzo molto, molto più ampio, con
enormi vantaggi.
I tecnici della Casa veneta hanno lavorato di fino su tutti i parametri di funzionamento della
valvola: il tipo di membrana, il
carico della molla, il profilo inferiore della ghigliottina, il gap tra
canna e ghigliottina, ecc… al fine
di assicurare un perfetto funzionamento e di evitare i classici
problemi di bloccaggio o chiusura indesiderata della valvola una
volta passato il picco di pressione
all’interno del tubo di scarico.
Il cilindro è ovviamente in alluminio con riporto galvanico nikasil
sulla canna, realizzato dalla stessa Athena nella sua struttura, ed
è disponibile in 2 cilindrate: 77 cc
(alesaggio 50 mm, corsa 39 mm)
e 50 cc (alesaggio 40 mm, corsa
39 mm).
Il kit è caratterizzato dalla luce
di scarico centrale con booster
supplementari, abbinato a 5 luci
di travaso.
I condotti sono stati studiati in
modo da ottimizzare il lavaggio
ValVole parzializzatrici kart
con occlusori per booster
un
l’a
un esempio di valvola parzializzatrice kart kF
di ultima generazione, con occlusori dei booster
a fianco della ghigliottina centrale della luce
principale. la chiusura parziale dei booster varia
il diagramma, anche se sono molto lontani dalla
canna (troppo…), ma non varia radicalmente
il rapporto tra le aree delle luci: la vera causa
del grande vantaggio assicurato dalle valvole
parzializzatrici.
Si noti come la superficie di scarico coperta dagli
occlusori dei booster sia minima… una soluzione
molto “cosmetica”.
e migliorare il rendimento volumetrico del cilindro, impiegando
un apposito software di progettazione in 3D. Il pistone ha un solo
segmento cromato da 1 mm di
spessore. La testa è di tipo monopezzo, con spine di centraggio, e la camera di scoppio ha la
conformazione emisferica con
un leggero sottosquadro vicino al
punto di inserzione con la banda
di squish.
Il corpo valvola e l’housing sono
realizzati in anticorodal lavorato
dal pieno. La ghigliottina è anodizzata, per aumentare la durezza e la scorrevolezza.
un cilindro sezionato mostra
l’alloggiamento della valvola.
Il diagramma della luce di scarico
del kit 77 cc è di 190° circa (195°
circa per il 50 cc), che diventano
circa 178° a valvola chiusa. Ovviamente, e qui sta il bello, la
luce può essere alzata di alcuni
gradi senza compromettere assolutamente il rendimento ai bassi
regimi, migliorando la potenza
massima e le caratteristiche di
allungo del motore senza ridurne l’arco di utilizzo e, soprattutto,
senza costringere ad un uso continuo del cambio per restare in
regime di potenza!
Il rapporto di compressione geometrico è di 14/1 per il kit 77 cc e
di 17/1 per il 50 cc.
Per il momento non è prevista la
realizzazione di un corsa lunga.
Oltre alla presenza caratterizzante della valvola sullo scarico,
questo gruppo termico presenta
un elevatissimo livello qualitativo
dei materiali impiegati, una valida conformazione dei condotti e
delle luci e, cosa che non guasta,
un aspetto estetico molto piacevole.
contatti
Athena, tel. 0444 727258
www.athena-ad.com
un particolare delle teste emisferiche, nelle
versioni alesaggio 40 e 50 mm.
lo sviluppo delle luci è stato
completamente rivisto con
l’impiego di un software di
progettazione 3d.
l’insieme della valvola parzializzatrice dello
scarico Athena. Semplice, pratica ed efficace.
come Funziona la ValVola parzializzatrice athena
come si può notare dal disegno in sezione, la ghigliottina
della valvola parzializzatrice è collegata a una molla e
a una membrana in gomma contenute nell’housing del
dispositivo stesso. con l’aumentare della pressione dei
gas di scarico nel tubo di scarico al salire dei giri, i gas
in pressione risalgono da un apposito forellino sin sotto
la membrana in gomma. Questa, gonfiandosi, vince la
resistenza della molletta di contrasto ad essa vincolata
e alza la ghigliottina,
modificando l’altezza e
la superficie di scarico.
scendendo di giri, la
pressione all’interno
del tubo di scarico e
del forellino diminuisce
e la molla riporta la
ghigliottina in posizione
di partenza, abbassando
la luce di scarico.
si tratta di un sistema
molto semplice, di facile
manutenzione. la scelta
del tipo di molla e di
membrana permette
di variare il regime di
apertura della valvola
che, nel kit athena, inizia
ad aprirsi a 8000 giri.
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