La valvola lamellare, conosciuta anche come "pacco lamellare", è un sistema fondamentale nei motori a 2 tempi, forse il più economico per migliorare il riempimento. Essa è una valvola che regola l'immissione della miscela di aria/benzina nel carter. Questo sistema ha dei vantaggi, poiché è personalizzabile a seconda di cosa si vuole ottenere dal motore.
Come Funziona il Pacco Lamellare
Il pacco lamellare è una valvola che gestisce l'ingresso della miscela all'interno del carter tramite un sistema di lamelle in carbonio che ne regolano l'apertura. Le lamelle sono anche dette "petali" e si aprono permettendo il passaggio della miscela all'interno del carter, impedendo qualsiasi tipo di reflusso verso il collettore. La valvola a lamelle funziona per depressione.
Le lamelle flessibili si apriranno, lasciando passare la benzina, quando nel carter pompa, dove è alloggiato l'albero motore, si creerà una depressione a causa del movimento verso l'alto del pistone in fase di scarico. In pratica, le lamelle si aprono quando il pistone sta salendo verso il PMS (Punto Morto Superiore); appena il pistone chiude le luci di travaso, nel carter comincia a crearsi la depressione, e qui si ha l'apertura delle lamelle. Quando la pressione nel carter sarà uguale a quella atmosferica - a monte del carburatore -, le lamelle si chiuderanno e non faranno mai uscire alcun rigurgito di incombusti anche nel range di giri più critico. Per questo motivo, la valvola a lamelle è chiamata anche valvola unidirezionale.
Inoltre, la valvola a lamella viene aperta dalla depressione che si crea all'interno del carter e del cilindro. 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. Un altro fattore importantissimo è la giusta distribuzione del fluido rispetto ai giri del motore; a ciò ci pensa la lamella, che consiste in una specie di valvola fissata in alto nel pacco lamellare, che in base ai giri del motore e quindi alla depressione creata dal carter, si apre, favorendo maggiore o chiudendosi minore quantità di fluido, avendo così una fase di aspirazione variabile e non fissa.
Confronto con altri Sistemi di Ammissione
I sistemi di ammissione sono molto diversi tra loro. Precedentemente, l'ammissione era regolata dal movimento del pistone, un sistema noto come
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L'ammissione al carter che chiamiamo a "valvola rotante" è un sistema di ammissione definito a "fasatura variabile". La fasatura variabile è sempre stata la chimera inseguita da tutti gli ingegneri. Si raggiunse con l'invenzione e l'adozione dei "dischi rotanti", inventati intorno agli anni '50/'60 dalla DKW sulle sue piccole moto da corsa, ma riportati alla ribalta dall'Aprilia dell'ingegner Witteven contro le giapponesi con ammissione "lamellare". Ovviamente, la "variabilità" della fasatura tra il sistema perfetto e chirurgico del "disco rotante" e quella di motori più semplici non sono minimamente paragonabili. Non avrebbe senso cercare di ottenere le stesse caratteristiche di erogazione attraverso un sistema disco rotante, che per sua natura consente fasature molto più "radicali", definendo motori dal carattere più "puntuto", tipicamente corsaiolo.
Vantaggi del Sistema Lamellare
Il vantaggio principale di questa aspirazione è proprio la variabilità della fase di aspirazione, che è proporzionale al regime del motore. Questo sistema si presta ottimamente a definire un motore dall'erogazione pulita, lineare, "rotonda", perché alimenterà più o meno sempre il quantitativo di carica fresca giusto per l'esigenza del motore (in relazione all'apertura della valvola, ai giri, ecc.). Installare un sistema di ammissione lamellare su un motore significa proiettarlo nel futuro e, tecnicamente, andrebbe fatto anche senza cercare le prestazioni estreme.
Limiti e Svantaggi del Pacco Lamellare
Nonostante i suoi vantaggi, la valvola lamellare non è il sistema più prestazionale in assoluto. Purtroppo, oltre 8000 giri, le prestazioni possono essere pessime e per i motori che "devono apparire" non valgono molto. Per "devono apparire" si intende raggiungere un regime altissimo, magari con un "vuotone" ai bassi o peggio ai medi regimi. 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.
Pacco Lamellare Monopetalo vs. Multilamellare e Ottimizzazione del Flusso
Una caratteristica fondamentale per ottimizzare le prestazioni è la configurazione del pacco lamellare. Il monopetalo, per sua conformazione, ha un'unica grande fessura che facilita la fluidodinamica, raccordando il più possibile il percorso del fluido verso la camera di manovella. Un fattore molto importante in un pacco lamellare è proprio il giusto indirizzamento del fluido nella camera di manovella: il percorso che deve fare il fluido deve essere il più corto possibile, e un indirizzamento di quest'ultimo verso le sacche di travaso non può che ottimizzare il nostro mezzo.
Molti esperti del settore hanno opinioni diverse sulla configurazione ideale. Ad esempio, è stato osservato che i pacchi lamellari con lamelle quasi parallele al flusso aria-miscela potrebbero non essere la soluzione più efficace. Gabriele Gnani, noto esperto in motori da pista, ha ribadito che le lamelle non possono lavorare con così poca inclinazione rispetto al flusso e ha riscontrato una perdita di cavalli rispetto al pacco originale sulle moto che ha messo sul banco. Ha anche affermato che i pacchi V-force, sebbene popolari, potrebbero non essere la scelta migliore per la prestazione pura, e sulle moto da gara dei team mondiali non vengono montati.
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Il "trucco", secondo Gnani, è trovare le lamelle del giusto materiale, delle giuste resine e del giusto spessore. Lui stesso si autoproduce le lamelle e preferisce pacchi lamellari semplici con 4 petali e un solo cuneo, che permettono alle lamelle di aprirsi di più rispetto a un doppio cuneo. Questo suggerisce che meno lamelle e una configurazione più diretta possono essere vantaggiosi.
Intervista a Gabriele Gnani Zanzare in Piazza 2
Personalizzazione e Taratura delle Lamelle
La durezza della lamella è molto importante e permette, tramite il giusto set up, di erogare la giusta quantità di fluido nel carter. La durezza dipende da diversi fattori:
- La grandezza del carburatore.
- La volumetria interna del carter (se ha poco volume ha molta pressione, se ha tanto volume ha poca pressione).
- Il tipo di albero.
- La cilindrata (un 50cc non potrà mai causare una pressione nel carter pari a quella di un 70cc).
A parità di durezza, lamelle con materiale differente (ad esempio, carbonio o metallo da 0,30mm) non si comporteranno mai allo stesso modo. Il carbonio, in particolare, offre un campo di manovra più ampio. Sperimentando con varie fibre e matrici, si possono ottenere caratteristiche e applicazioni finali differenti a parità di spessore, in base al tipo di cilindrata, utilizzo e pacco lamellare.
In sintesi, una volta trovato il materiale dalle migliori prestazioni (come il carbonio), si tratta di trovare lo spessore con il regime di risonanza appena al di sopra del picco di potenza massima del motore. Questo evita di mettere una lamella troppo spessa, che non fa respirare il motore ai bassi-medi, o troppo sottile, che limita il rendimento agli alti e in fuorigiri. Su un motore modificato nel regime di potenza massima, l'adeguamento delle lamelle è d'obbligo.
Il problema di scelta delle lamelle non deve essere considerato solo in base ai regimi di funzionamento del motore, ma anche in base al volume di miscela necessario al riempimento del carter, alla sezione del passaggio del pacco e alla risposta dello scarico. Il pacco lamellare non è solo una valvola; si "adatta" al risuonare dello scarico e al transito di miscela in funzione dei giri.
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Quando si mette una lamella morbida, si accentua la velocità di risposta del pacco e, per contro, si accentua il fenomeno di risonanza ad alti regimi che fa da freno fluidodinamico al flusso di ingresso, limitando l'allungo. Per contro, la lamella dura non riuscirà a garantire una certa risposta ai bassi, ma al contempo potrà entrare in risonanza molto più tardi, aiutando il motore a distendersi a giri elevati.
Lo spessore delle lamelle è solo una parte. Ad esempio, una lamella spessore 0,8 mm separata in tre punti lavorerà come una lamella monopetalo da 0,4 mm, in quanto la componente elastica viene suddivisa. Sistemi come le lamelle Boyesen dual stage hanno cercato di unire il pregio di una lamella morbida con la capacità di allungo della lamella dura. Tuttavia, più lamelle originano molti più problemi, sia per una chiusura non perfettibile che per la mancanza di effettivo sostegno. I pacchi Boyesen sono spesso sprovvisti degli stopper che normalmente rendono graduale il sopraggiungere della risonanza, offrendo sostegno alla lamella e "indurendola" virtualmente man mano che sempre più superficie entra a contatto con lo stopper (che è curvo appunto per supportare la lamella progressivamente).
Caratteristiche delle Lamelle in Base alla Durezza
| Tipo di Lamella | Spessore (esemplificativo) | Caratteristiche principali | Effetto ai Bassi Regimi | Effetto agli Alti Regimi |
|---|---|---|---|---|
| Morbida (Carbonio) | 0.30 - 0.40 mm | Elevata velocità di risposta, flessibile | Accentua la risposta, miglior tiro | Può entrare in risonanza anticipata, limita l'allungo |
| Dura (Carbonio) | 0.50 - 0.60 mm | Risposta più lenta, maggiore rigidità | Risposta meno pronta, minor tiro | Entra in risonanza più tardi, favorisce l'allungo |
Sintomi di un Pacco Lamellare Difettoso e Controlli
Prima di considerare la sostituzione o modifiche importanti, è fondamentale fare alcuni controlli di base per diagnosticare un eventuale malfunzionamento del pacco lamellare. I sintomi comuni includono:
- Minimo instabile.
- Vuoti ai bassi regimi o in prima apertura.
- Ritorno di miscela verso il carburatore o il filtro.
Per verificare l'integrità delle lamelle, uno dei controlli più utili è ispezionarle in controluce. Se il carburatore è già stato pulito e si è esclusa la presenza di aria falsa, il controllo visivo delle lamelle è un passo cruciale. Spesso, se l'obiettivo è solo risolvere un difetto, è più sensato ripristinare bene l'impianto originale o sostituire i componenti realmente usurati piuttosto che cercare modifiche drastiche.
L'Influenza di Altri Componenti e Tuning Avanzato
Le prestazioni del motore non dipendono solo dal pacco lamellare. Altri componenti giocano un ruolo cruciale nella gestione dell'erogazione. Ad esempio, per una moto da cross l'allungo potrebbe servire a poco, mentre per una sportiva da pista è importante far girare alto il motore per ottenere più potenza possibile.
L'aspirazione lamellare montata su una valvola rovinata senza asportare completamente il materiale in eccesso non ha molto senso. Se ci si ostina a mantenere un carburatore come il SI, il motore funzionerà ma le prestazioni saranno scarse anche a causa di una lamella che lascia poco spazio al passaggio dell'alimentazione. Se invece si monta un carburatore tipo PHBH da 28 mm in su con relativo collettore, le cose cambiano.
Le migliorie che si possono fare includono il cercare di rendere più omogeneo possibile il condotto, evitando grossi sbalzi di pressione e spigoli vivi, quindi raccordando il più possibile. L'uso di basette inclina-pacco è utilissimo se indirizza meglio il flusso verso le sacche di travaso. È buona norma, inoltre, rivedere anche la carburazione del mezzo, che cambiando lamelle, può variare, ingrassando o smagrendo.
Per un'ottima manutenzione della lamella, è presente lo stopper, che anche se in forma antiquata nei pacchi lamellari originali, può essere sostituito per non limitare la giusta apertura della lamella. Si può inserire una contro-lamella a forma di cuspide, lunga dagli 1 agli 1,5 cm al posto dello stopper (di solito gli stopper originali limitano una totale apertura della lamella), oppure ritagliare a dovere lo stopper originale in modo che non limiti l'apertura della lamella.
Modifiche Avanzate al Motore
Se si riscontrano problemi specifici, come la mancanza di coppia ai bassi regimi, si possono considerare modifiche più profonde. Ad esempio, si può intervenire sul pistone per modificare la fase e agire sulla testata per riportare le misure in camera di combustione, incrementando la compressione ai bassi. Questa è una modifica atipica, poiché il pistone al PMI (Punto Morto Inferiore) sarà molto lontano dall'aprire bene i travasi. Se si desiderano solo "un po' di bassi", ci sono molti altri sistemi.
Si possono lavorare i lanci del cilindro modificando le inclinazioni rispetto all'asse per aumentare le turbolenze a bassi giri e guadagnare pienezza di erogazione. Oppure, si possono fresare le valvole di scarico in modo che a bassi giri mettano in comunicazione la camera dei leverismi valvola con il condotto di scarico, sfruttandone la risonanza per incrementare il tiro a bassi regimi. In alcuni casi, i team ufficiali Husqvarna utilizzavano cilindri specifici come quello WRE per ottenere risultati desiderati.
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