Analisi di un progetto di un motore racing 4T per il kart - TKART | TKART - News, magazine, tips, tecnica sul karting

COS'È

COME FUNZIONA

IN PRATICA

Parlare del motore del kart è sempre affascinante. L’argomento non è semplice e si apre a un infinito ventaglio di possibili approfondimenti, ma, forse proprio anche per questo, ogni nuova analisi può far imparare qualcosa di nuovo anche a chi dei motori pensa di sapere tutto.
Quasi sempre, gli articoli riguardanti i motori partono dall’analisi di un prodotto o dalla descrizione di un aspetto del loro funzionamento. Questa volta, per provare a dare una prospettiva diversa, partiamo dal progetto di un motore che non è mai stato fabbricato.
Si tratta del modello di un 4 tempi con la distribuzione a cascata di ingranaggi e i bilancieri a dito. Caratteristiche fuori dai regolamenti, ma che offrono spunti di analisi e riflessione particolarmente interessanti.

Anche la potenza non è regolamentare, dato che la configurazione presentata nell’analisi è volutamente molto spinta, con l’obiettivo di superare la potenza specifica di 200 cv/litro.
Chiaramente, in questa sede non si può, e non si vuole, presentare un progetto dettagliato di un prodotto finito: sarebbe assurdo anche solo pensarlo, data la complessità dell'argomento! Nonostante la limitatezza dell’approccio, però, analizzare il progetto di un possibile motore, piuttosto che un prodotto finito, permette di iniziare a capire quanti e quali sono gli aspetti che un progettista/costruttore deve prendere in considerazione nel suo lavoro, quali i problemi da affrontare e quali le possibili scelte da fare che, inevitabilmente, indirizzano l’intero progetto verso determinate caratteristiche piuttosto che altre.

Il progetto, fin da subito, prevede una certa versatilità riguardo ad alcune soluzioni scelte, requisito essenziale per poter "correggere il tiro" in fase di sviluppo

Alcune viste generali del motore posizionato sul telaio del kart

COS'È

COME FUNZIONA

IN PRATICA

GRUPPO TESTATA

Osservando i disegni del progetto, si notano dei piccoli segni di "fresate" nei cilindri: servono per evitare l’interferenza delle valvole, dotate di un diametro molto generoso. Tra i cilindri (disegnati in maniera solo schematica) è prevista una finestra di collegamento che smorzi le pressioni e le depressioni dovute al pompaggio dei pistoni, che creerebbero un inutile attrito di frenatura

BILANCIERE

Il bilanciere a dito ha un disegno a “S”, necessario per impedire un’interferenza geometrica con la chiave delle candele

MOLLE

Se le molle coniche, inserite inizialmente nel progetto, non dessero i risultati voluti, è prevista anche una soluzione più “pesante” con doppie molle, una interna e una esterna, che si sfiorano. Si è osservato, infatti, che la molla interna, entrando in leggero contatto con le spire di quella esterna, aiuta a smorzare le risonanze. Di contro, chiaramente, si hanno maggiori attriti di distribuzione e, di conseguenza, maggiore difficoltà di raggiungimento dei giri nel momento in cui il motore si trova sottocoppia

CUSCINETTI

Gli alberi a camme sono supportati solo alle due estremità da cuscinetti a sfere: ciò è possibile anche grazie alla contenuta larghezza del motore. Comunque, in commercio esistono cuscinetti realizzati in due metà che, messi al centro dell’albero, impedirebbero deformazioni dello stesso: soluzione da prendere in considerazione solo nel caso si verifichi questa eventualità

INGRANAGGI

La configurazione “a cascata” permette di mantenere il giusto ingranamento dei diametri primitivi degli ingranaggi, anche qualora si rendessero necessarie delle variazioni come, per esempio, quella dell’altezza della testata

Il progetto di questo motore 4 T mostra una geometria dei condotti e un’inclinazione delle valvole con angoli da "formula uno". Gli assi a camme ruotano su cuscinetti a sfera; i bilancieri a dito su gabbiette a rulli. La candela è con filetto M10: un modello più grande avrebbe occupato inutilmente spazio utile per le valvole. La scelta del comando a bilancieri a dito è stata fatta come compromesso alzate/fasature, dopo numerosi studi. Inoltre, questa soluzione ha l’obiettivo di ridurre il più possibile le masse alterne che causano valori elevati di forze d’inerzia. Come accennato, il progetto mira a ottenere la massima potenza del motore e, dunque, il numero di giri sarà elevato: per questo sono state ridotte il più possibile le masse in movimento: lo stelo delle valvole ha un diametro di 4 mm. Purtroppo, data l’incredibile inclinazione dei condotti, le valvole sono molto lunghe, ma ben guidate.
Anche la scelta di utilizzare molle coniche, con diametro minore verso l’alto, permette di avere uno “spingimolla” di dimensioni ridotte e, dunque, una minore inerzia complessiva, a vantaggio del raggiungimento di elevati giri/min. La possibilità di utilizzare il titanio (vietato dai regolamenti) avrebbe permesso un ulteriore incremento prestazionale. Frutto di lunghi studi è anche la forma della camera di combustione, che permette di avere un elevato rapporto di compressione (circa 14:1 teorico).

PROGETTARE UN MOTORE RACING 4T PER IL KART