Modifiche strutturali sul motore

Modifiche strutturali sul motore

I motori da competizione si differiscono dai motori di serie per svariati motivi, innanzitutto la distribuzione di norma è a due alberi a camme in testa, con quatto valvole per cilindro (o addirittura cinque). L'adozione di due alberi a camme in testa consente di ridurre al minimo assoluto il numero di componenti interposti tra ogni valvola e l'eccentrico che le impartisce il moto.

Questo vuol dire che l'inerzia dei componenti in moto alterno risulta minore e che quindi, a parità di sollecitazioni meccaniche, sarà possibile raggiungere regimi di rotazione più elevati. Inoltre per eliminare le deformazioni elastiche anomale delle molle di richiamo delle valvole, si usa oggigiorno un sistema di richiamo pneumatico; ovvero la valvola di richiamo è eliminata e il suo posto viene preso da una sacca di gas speciale ad altissima pressione che permette di ridurre gli attriti e di evitare le sollecitazioni che si hanno con regimi di rotazione incredibilmente alti.

L'adozione delle quattro valvole per cilindro si spiega alla luce delle più ampie sezioni di passaggio ottenibili che assicurano una migliore respirazione del motore alle alte velocità e quindi potenze maggiori.

Inoltre cosa importante e che ciascuna delle valvole è di dimensioni minori rispetto a quelle che si avrebbero con l'uso di due sole valvole, di conseguenza il loro peso è minore; questo vuol dire che l'inerzia dei vari componenti in moto alterno risulta inferiore e quindi il motore può raggiungere agevolmente regimi di rotazione più elevati.

La distribuzione a quattro valvole consente di ridurre le sollecitazioni termiche alle quali sono sottoposte le valvole di scarico. Le quattro valvole per cilindro sono di norma disposte con un'inclinazione compresa tra i 20° e 45°; la camera di combustione viene ad assumere una compatta conformazione a tetto con il tetto del pistone perfettamente piano anche in presenza di rapporti di compressione elevati, con la candela posta centralmente a tutto vantaggio del rendimento termico.

I pistoni sono d'altezza decisamente molto ridotta rispetto al diametro, al fine di ridurre il peso e le perdite per attrito, per questi stessi motivi sono sempre dotati di ampie sfiancature laterali o addirittura hanno il mantello a H.

Di norma i segmenti sono due ma non mancano esempi di pistoni con un solo segmento, cosa che consente di ottenere una diminuzione delle perdite meccaniche, che agli alti regimi diventano molto rilevanti.

A livello di manovellismo, inoltre alla grande cura nel disegno e nel dimensionamento delle varie parti dell'albero a gomito delle bielle, va sottolineata l'adozione di bronzine in grado di sopportare carichi elevatissimi in presenza di elevate temperature.

Le bielle spesso sono in titanio, materiale dalle elevatissime caratteristiche meccaniche, che ha un peso molto contenuto ed un costo elevatissimo, che ne ha sempre confinato l'uso all'industria aerospaziale.

Nei motori da competizione si è assistito di norma ad un allungamento delle bielle, questo ha consentito di ridurre le accelerazioni dei pistoni, e di contenere le spinte laterali trasmesse alle pareti dei cilindri e di poter avere, grazie alla maggiore permanenza del pistone in prossimità del pms, una combustione che si avvicina di più a quella a volume costante (situazione realizzabile solo in teoria). L'albero a gomiti di norma si ottiene dal pieno di acciaio di elevatissima qualità, per resistere all'usura e incrementare la resistenza a fatica a speciali viene sottoposto a speciali trattamenti (nitrurazione, sulfinizzazione).

Di grande importanza è che l'albero venga supportato adeguatamente e che, anche nelle condizioni più esasperate i supporti al banco rimangono allineati, per questo motivo necessita un basamento molto rigido.

Il basamento è di norma in alluminio con le canne dei cilindri anch'essi in alluminio o in acciaio speciale. La lubrificazione utilizza il sistema a carter secco, ovvero non esiste la coppa dell'olio, ma l'olio viene raccolto in un apposito contenitore, il quale viene inviato nel sistema di lubrificazione per mezzo di pompe di recupero.

L'alimentazione dei motori e ad iniezione, il carburante è spruzzato nei condotti di aspirazione caratterizzati oltre che da un rilevante diametro anche dall'andamento perfettamente rettilineo e dalle prese d'aria a trombetta di grandi dimensioni.

Queste soluzioni vengono impiegate per ottenere il più elevato rendimento volumetrico possibile. Il sistema di scarico ha anch'esso una grande importanza ai fini delle prestazioni ottenibili; nei propulsori aspirati infatti accordando opportunamente il sistema, con una serie di tubi di bel calcolata lunghezza e opportunamente uniti fra di loro, è possibile sfruttare la meglio non solo l'inerzia delle colonne gassose ma anche le pulsazioni di pressione, in modo da ottenere miglioramenti del rendimento volumetrico.

L'angolo fra le bancate viene di norma mantenuto fra i 70° e gli 80° allo scopo di contenere la lunghezza del propulsore.