Il pacco lamellare è un componente fondamentale nei motori a due tempi, in particolare nelle Vespa modificate per migliorare le prestazioni. In questa guida, esploreremo cos'è il pacco lamellare, come funziona, i suoi vantaggi e svantaggi rispetto alla valvola rotante, prestando particolare attenzione all'interazione con l'albero motore.
Cos'è il Pacco Lamellare e Come Funziona
Il pacco lamellare è situato tra il collettore d'aspirazione (quello che si collega al carburatore) e il cilindro. Esso è una valvola che gestisce l'ingresso della miscela aria/benzina all'interno del carter. Più precisamente, il pacco lamellare serve per evitare che la miscela che si trova nel carter pompa ritorni indietro nel collettore, invece di entrare nei travasi e poi nel cilindro durante il moto discendente del pistone.
Il pacco lamellare è costituito da un corpo in plastica o metallo e da lamelle, anche dette petali, che chiudono delle finestre. I piani di queste finestre sono in gomma o con la superficie riportata in gomma. La valvola a lamelle è posta tra il carter pompa e il carburatore. A riposo, i petali sono in piano e chiudono i passaggi.
Quando nel carter c’è depressione, ovvero quando il pistone sale, il lato a valle delle lamelle avrà una pressione inferiore a quella esterna, permettendo il passaggio di gas. Appena nel carter la pressione sale perché il pistone sta scendendo per travasare dal carter alla camera di scoppio, le lamelle si chiudono. La valvola lamellare viene aperta dalla depressione che si crea all'interno del carter e del cilindro.
Col salire dei giri, la colonna dei gas che affluiscono nel motore acquista energia tale da avere sempre più "forza", superiore a quella interna ai carter, spingendo altra carica nel motore e aumentando quindi la durata della fase di aspirazione. Uno dei vantaggi del pacco lamellare è proprio questo: l'apertura delle lamelle è influenzata dalla quantità di aria aspirata con la conseguenza che la velocità del fluido è sempre più o meno costante.
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Il principale difetto del pacco lamellare è che si tratta di un vero e proprio tappo che la miscela deve aprire per poter entrare all'interno del cilindro, di conseguenza parte dell'energia viene spesa per questo.
L'Evoluzione dei Sistemi di Aspirazione Lamellare
Nei primi utilizzi dei motori lamellari, il pistone a PMI chiudeva completamente l’ammissione. La Yamaha scoprì che durante la fase di scarico-espansione, lo scarico creava nel cilindro una depressione tale che attraverso i travasi avrebbe potuto far riaprire le lamelle, facendo affluire altra carica. Decisero quindi di collegare il travaso frontescarico direttamente al vano subito a valle del pacco lamellare.
In seguito, nei motori con ammissione lamellare al cilindro, oltre al collegamento con il travaso frontescarico, ci sono due canali di collegamento dal vano aspirazione ai travasi laterali. Questo permette di sfruttare anche questi per migliorare il riempimento durante le aperture secondarie delle lamelle.
Tipologie e Modifiche del Pacco Lamellare
Esistono principalmente due forme di valvole lamellari: piane. Molto usate negli scooter, solitamente con 1 o 2 petali. Il vantaggio di avere più petali è una sezione di passaggio maggiore. Ogni petalo, quando si apre, flette scoprendo la finestrella su cui è poggiata. Gli stopper, lamierini curvi, limitano l'apertura/flessione eccessiva del petalo.
Pacco Monopetalo vs. Bipetalo
Il pacco monopetalo ha un'unica grande fessura che facilita la fluidodinamica, raccordando il più possibile il percorso del fluido verso la camera di manovella. La durezza della lamella è cruciale per erogare la giusta quantità di fluido nel carter e dipende da: Grandezza del carburatore, Volumetria interna del carter, Tipo di albero, Cilindrata.
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Modifiche e Manutenzione
È opportuno modificare il proprio pacco lamellare per renderlo monopetalo, adottando lamelle del giusto spessore. Altre migliorie includono la riduzione del percorso della miscela per ottimizzare il flusso.
È importante rivedere la carburazione quando si cambiano le lamelle, poiché può variare, ingrassando o smagrendo. Per una manutenzione ottimale della lamella, si può sostituire lo stopper originale con una contropetalo a forma di cuspide o ritagliare lo stopper originale per non limitare l'apertura della lamella.
Interazione tra Aspirazione Lamellare e Albero Motore
Una questione fondamentale riguarda l'utilizzo di un albero motore anticipato con un'aspirazione lamellare al cilindro. Se si ha un albero anticipato (tipicamente sagomato per l'aspirazione a discorotante classica), le prestazioni potrebbero essere minori rispetto a un albero a spalle piene con un'aspirazione lamellare al cilindro. Questo perché l'albero, impostato per aspirazioni a valvola, apre e chiude pressappoco il foro, ostruendolo nell'attimo esatto in cui le lamelle stanno aprendo. Le lamelle aprono in virtù delle variazioni di aspirazione e pressione del pistone; se il passaggio è ostruito, la miscela non arriverà correttamente al cilindro.
Si può pensare quindi che l'albero a spalle piene sia più vantaggioso. Io sinceramente monterei uno spalle piene, perché anche se il volume del carter pompa diminuisce ed è già troppo poco per un 130cc, i vantaggi dello spalle piene sono maggiori rispetto al classico anticipato. Per esempio, l'originale non è anticipato ma non è neppure a spalle piene, ha la spalla lato frizione sagomata per l'aspirazione a discorotante classica dei motori ape/vespa, poi la spalla lato volano segue circa la forma dell'altra per cercare che l'albero sia quasi equilibrato.
Nel caso si voglia adattare un albero esistente, è possibile creare uno scivolo sull'albero o stonda il perimetro del volano che fa da spalla all'albero. Bisogna smussare gli spigoli talmente tanto da renderlo praticamente tondo, questo permetterà alla benzina di arrivare al cilindro, eliminando l'ostruzione che un albero tipo standard a valvola creerebbe. Tuttavia, un albero a pera va saputo fare o ci si ritrova con le vibrazioni di un trattore. Un'altra modifica utile è creare un condotto tra il pacco lamellare e il terzo travaso, oppure sfruttare due canali di collegamento dal vano aspirazione ai travasi laterali per migliorare il riempimento.
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Per quanto riguarda il peso dell'albero, con più peso si ha certamente un aumento di coppia, perché l'albero ha più quantità di moto, ovvero il prodotto di velocità per massa. Per dire che 2 alberi motore che ruotano alla stessa velocità, se uno è più pesante per fermarlo ci vorrà una forza maggiore rispetto alla forza necessaria a fermare quello più leggero.
Pacco Lamellare vs. Valvola Rotante: Un Confronto
Il sistema a valvola rotante, nel primo caso, vede il pistone che salendo verso il PMS apre il condotto di aspirazione, che dà quindi direttamente sul cilindro, e scendendo lo richiude. Questo è un primo limite notevole del piston port: si può immaginare facilmente come a bassi giri le condizioni di pressione e velocità della miscela A/B (aria/benzina) siano molto diverse da quelle ad alti giri. Il problema principale di questo sistema di distribuzione riguarda quando viene aperto e chiuso il condotto in base alla posizione del pistone. Se è proprio il pistone stesso a controllare l'apertura e la chiusura del condotto, queste devono rimanere fisse.
Finché la pressione dinamica della miscela è superiore alla pressione nel carter, il condotto può rimanere aperto. Il pacco lamellare, come abbiamo visto, ha il vantaggio di adattarsi dinamicamente a queste condizioni. Benché sia una discussione complessa, proviamo a confrontare alcuni aspetti del pacco lamellare rispetto alla valvola rotante:
| Caratteristica | Pacco Lamellare | Valvola Rotante |
|---|---|---|
| Fruibilità | Molto più fruibile | Meno fruibile (erogazione brusca, stretta) |
| Consumi | Consuma meno | Consuma di più |
| Rifiuto miscela | Fa meno rifiuto | Fa più rifiuto |
| Potenza massima | Paga qualcosa in potenza massima | Spesso più potente nei motori da pista |
| Erogazione potenza | Più lineare, velocità fluido costante | Brusca, limitata in un piccolo lasso di giri |
| Apertura/Chiusura | Dinamica, dipende da depressione/pressione | Fissa (determinata da pistone o disco) |
Nei motori da pista, i motori a valvola (o meglio a disco) spesso sono molto più potenti di quelli lamellari, ma la potenza massima è erogata in maniera brusca e limitata in un piccolo lasso di giri.