Il pacco lamellare è un componente fondamentale nei motori a due tempi, in particolare nelle Vespa modificate per migliorare le prestazioni. L’aspirazione lamellare è il sistema di aspirazione che ha consentito di coniugare in un 2t elevate potenze, ottima fruibilità del motore e consumi contenuti mantenendo comunque la sua proverbiale semplicità. L'ammissione lamellare è da considerare un vero e proprio sistema di fasatura variabile dell’aspirazione, fornendo quindi al motore una fasatura stretta ai bassi ed alle piccole aperture ed una fasatura larga, spinta, agli alti regimi e massime aperture.
In questa guida, esploreremo cos'è il pacco lamellare, come funziona, i suoi vantaggi e svantaggi rispetto alla valvola rotante, con un focus sulle innovazioni come il design "doppia V" e le strategie di ottimizzazione.
Cos'è il Pacco Lamellare?
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.
Come Funziona la Valvola Lamellare?
La valvola a lamelle è posta tra il carter pompa e il carburatore. A riposo, i petali sono in piano e chiudono i passaggi. La valvola lamellare viene aperta dalla depressione che si crea all'interno del carter e del cilindro. 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.
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. 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.
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Ogni petalo quando si apre flette scoprendo la finestrella su cui è poggiata e ad evitare eccessive escursioni del petalo ci pensano solitamente gli stopper ovvero dei lamierini curvi che fanno da limitatori di apertura/flessione del petalo. Considerate che in un motore a 8000 giri le lamelle della valvola si aprono e chiudono 133 volte ogni secondo.
L'Evoluzione dei Sistemi di Ammissione 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. La successiva evoluzione fu spostare l’ammissione al carter subito sotto al cilindro in modo da avere un percorso più diretto fra l’ammissione ed i travasi.
Tipi di Pacchi Lamellari e l'Innovazione "Doppia V"
Principalmente le valvole lamellari sono di due forme: piane, molto usate negli scooter, e a cuspide, le più diffuse sulle moto. Le piane solitamente hanno 1 o 2 petali, quelle a cuspide 2, 4, 6, 8 petali a seconda dei modelli. Il vantaggio di avere più petali è avere una sezione di passaggio maggiore.
Il Pacco Lamellare V-Force (Doppia V)
Esistono poi delle valvole lamellari dette v-force che non sono altro che due cuspidi sovrapposte oltre ad altre divagazioni sul tema, la sostanza rimane sempre la stessa. Il disegno delle valvole lamellari V-Force ha una superficie doppia della parte terminale della lamella rispetto ad un disegno convenzionale. I vantaggi sono: 1) La lamella deve flettersi per la metà della distanza della lamella di una valvola tradizionale per ottenere lo stesso flusso d’aria; 2) di conseguenza è più facile fare aprire completamente e chiudere completamente le lamelle della valvola. Le lamelle, muovendosi per una distanza nettamente inferiore, durano generalmente molto più a lungo e si usurano meno delle lamelle di una valvola tradizionale.
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Pacco Lamellare vs. Valvola Rotante: Vantaggi e Svantaggi
Benchè sia una discussione complessa, proviamo a confrontare alcuni aspetti del pacco lamellare rispetto alla valvola rotante. Di certo c’è che il motore lamellare è molto più fruibile, consuma meno, fa meno rifiuto ma paga qualcosa in potenza massima. Nei motori da pista (moto o kart) ad esempio 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.
Da questo ne deriva che in pista con un buon motore a disco in mano ad un buon manico non c’è storia per nessuno, diversamente il lamellare sta davanti. Non ci dimentichiamo che uno dei migliori 125 2t è stato il Rotax/Aprilia 54x54 lamellare ma in GP l’Aprilia scendeva in pista con i motori Rotax a disco.
Per riassumere le differenze principali:
| Caratteristica | Motore Lamellare | Motore a Valvola Rotante (a Disco) |
|---|---|---|
| Fruibilità | Molto più fruibile | Meno fruibile, erogazione brusca |
| Consumi | Minori | Maggiori |
| Rifiuto di miscela | Minore | Maggiore |
| Potenza massima | Leggermente inferiore | Spesso maggiore, ma in un range ristretto |
| Range di potenza | Più ampio e gestibile | Molto limitato, richiede "buon manico" |
L'Ottimizzazione delle Lamelle e le Teorie di Gabriele Gnani
Nel contesto delle elaborazioni, il pacco lamellare è oggetto di grande attenzione. Ad esempio, è da un po' che mi rimbalza per la testa sta cosa che il v-force ha le lamelle quasi parallele al flusso aria miscela e quindi la teoria dice che è una cosa scorretta. Gabriele Gnani, noto esperto nel settore delle elaborazioni per moto da pista con motori artigianali da più di 50 CV, ha ribadito questa cosa: le lamelle giustamente non possono lavorare con così poca inclinazione rispetto al flusso e lui su tutte le moto che ha messo sul banco ha detto che ha trovato una perdita di cavalli rispetto al pacco originale. Infatti, un meccanico che lavorava nel team Yamaha Cross del mondiale ha confermato che sulle moto da gara non li monta nessuno i Vforce.
Gnani si autoproduce le lamelle del pacco lamellare. Il suo pacco lamellare non ha nulla di strano: è un semplice pacco con 4 petali e 1 solo cuneo, non come certi che hanno 2 cunei. Così facendo le lamelle si aprono di più rispetto ad uno a doppio cuneo. Ha pure detto che 4 lamelle (2 per lato) vanno benissimo, senza bisogno di metterne 1000.
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Il trucco, spiegava lui, è trovare le lamelle del giusto materiale, giuste resine e giusto spessore. Lui se le autoscostruisce e prima di trovare la resina giusta, la fibra giusta, e lo spessore giusto avrà provato 100 volte a fare le lamelle in diverso modo se non di più. È tutta questione di prove e test sul banco per ogni tipo di lamella fino a trovare quella adatta che riesce a far andare il motore.
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Una volta trovato il materiale dalle migliori prestazioni (ved. carbonio) si tratta "solamente" di trovare lo spessore con il regime di risonanza appena al di sopra del picco di potenza massima del motore. In questo modo si evita di mettere una lamella troppo spessa che non fa respirare il motore ai bassi-medi, oppure 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, sezione del passaggio del pacco e risposta dello scarico. Va tenuto presente che il pacco lamellare non è solo una valvola in quanto non esegue mai una apertura continuativa col salire di giri come il disco rotante ma si "adatta" al risuonare dello scarico e al transito di miscela in funzione dei giri.
Quando si mette una lamella morbida si accentua la velocità di risposta del pacco e per contro si accentua il fenomeno di risonanza a 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.
Quindi lo spessore delle lamelle è solo una parte; una lamella spessore 0,8 separata in tre punti lavorerà come una lamella monopetalo da 0,4 in quanto la componente elastica viene suddivisa. Boyesen con le lamelle dual stage ha cercato di sviluppare un sistema che unisse il pregio di una lamella morbida con la capacità di allungo della lamella dura, ma ovviamente più lamelle originano molti più problemi, sia per chiusura perfettibile che per mancanza di effettivo sostegno. Infatti i pacchi Boyesen sono sprovvisti degli stopper che normalmente rendono graduale il sopraggiungere della risonanza offrendo sostegno alla lamella e "indurendola" virtualmente mano a mano che sempre più superficie entra a contatto con lo stopper (che è curvo appunto per supportare la lamella progressivamente).
Quindi sostanzialmente se si cerca la prestazione pura la via di Gnani è l'unica percorribile al momento; se invece l'obiettivo è trattabilità e facilità d'uso, allora i vari pacchi più o meno blasonati hanno senso di esistere. Questo perché, soprattutto per i piloti non professionisti, il motore non può andare forte solo in 1000 giri.
Consigli Pratici per Migliorare la Coppia ai Bassi Regimi in un Motore 125cc
Il problema comune in molti motori 125cc, come la Husqvarna CR 125 che monta un V-Force 3, è la mancanza di coppia ai bassi regimi, pur viaggiando bene in alto. Attualmente, le modifiche possono includere una molla più dura sulla centrifuga della valvola di scarico (perché quella originale faceva aprire lo scarico troppo velocemente e a metà era sempre magra e con un'erogazione troppo appuntita) e una testa T20 scompressa, che però può aver levato un po' di bassi per arrotondare il motore. La carburazione può essere perfetta, con spilli simili a quelli di KTM 2017 e Yamaha.
Se si cerca di migliorare la coppia ai bassi senza perdere in alto, ecco alcune considerazioni e suggerimenti:
- Pacco Lamellare Originale: Provare un pacco lamellare originale (non V-Force) potrebbe dare qualche differenza, anche se non sempre significativa da sola.
- Marmitta: La marmitta originale è spesso abbastanza bilanciata e rende il motore omogeneo senza picchi di potenza. Cambiare marmitta potrebbe levare potenza da una parte per darla da un'altra, il che non è sempre l'ideale. Anche team come CHRacing montavano la marmitta originale perché per loro andava bene.
- Interventi sul Pistone e Testata: Se ti mancano i bassi, si potrebbe adottare un pistone KTM che ti tira via 1 mm di fase e sfondare la testa di quel mm riportando tutte le misure in camera di combustione. Il pistone Husqvarna comprime a 21 mm e quello K a 22 mm; per il resto hanno il pin nello stesso punto, ma al pistone K vanno fatti i fori del traversino. Dovresti alzare tutto del mm che viene aggiunto dal pistone, non alzare il cilindro sennò la moto andrà ancora di più in alto e sempre meno sotto; devi alzare tutto il piano di squish e la cupola in modo che il mm in più di pistone ti chiuda la fase. Dopo una modifica simile, è necessario resettare pesantemente accensione e carburazione. Questo è un intervento atipico e il pistone a PMI sarà molto lontano dall'aprire bene i travasi.
- Lavorazioni al Cilindro: Puoi lavorare i lanci del cilindro modificando le inclinazioni rispetto all'asse per aumentare le turbolenze a bassi giri e guadagnare pienezza di erogazione.
- Modifiche alle Valvole di Scarico: È possibile 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.
- Cilindro WRE: Potresti procurarti il cilindro WRE, come facevano i team ufficiali Husqvarna sulle loro moto.
- Verifiche Preliminari: Prima di procedere con modifiche radicali, è fondamentale verificare lo stato del finale di questa moto, la pancia della marmitta (se non è piena di residui), le ore del pistone e lo squish. Se pistone e carburazione sono in ordine, un motore che di solito gira abbastanza rotondo non dovrebbe andare solo in alto.
Modifiche e Migliorie al Pacco Lamellare
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. 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 e cilindrata. 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 un contropetalo a forma di cuspide o ritagliare lo stopper originale per non limitare l'apertura della lamella.
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