Discussione: @@@un po di teoria sui carburatori "moderni"

IL CIRCUITO DEL MINIMO
Quando la valvola del gas è chiusa,o quasi completamente chiusa, il flusso d’aria aspirata che investe lo spruzzatore principale è molto ridotto e quindi la depressione che insiste su questo ugello non è sufficiente per richiamare carburante dalla vaschetta. Per questo motivo il carburatore è dotato di un secondo circuito di erogazione che entra in gioco in tali condizioni (di minimo, appunto) permettendo il regolare funzionamento del motore, che altrimenti si spegnerebbe, anche nelle fasi del transitorio quando il pilota inizia ad aprire l’acceleratore. Il circuito del minimo è allora dotato di un foro di erogazione piazzato immediatamente a valle della valvola del gas, in un punto che a valvola chiusa si trova in condizioni di forte depressione e quindi è nelle condizioni ottimali per erogare carburante aspirato dalla vaschetta. Il condotto che arriva in questo punto fa capo ad un proprio getto (del minimo) che permette di tarare l’afflusso del carburante. In sede di messa a punto la scelta del getto del minimo è molto importante non soltanto per il funzionamento in questa condizione, ma anche per la risposta del motore durante la prima apertura della valvola gas, in quanto anche la fase di progressione è influenzata da tale getto, oltre che, naturalmente, dagli altri elementi
di taratura quali lo smusso della valvola gas (del quale abbiamo già parlato) oppure l’accoppiamento spillo polverizzatore e, quando presente, la piccola fresatura praticata sul bordo a valle della valvola, o ancora il risalto (che i tecnici definiscono “piolo”) che sporge in questa stessa zona, le cui funzioni sono spiegate nelle relative figure.

LA SCELTA DEL GETTO
In generale, se il getto del minimo installato è troppo grande, il motore fatica a rimanere acceso, risponde all’acceleratore in maniera pigra con una rumorosità sorda e soffocata; di solito si può notare che la situazione migliora chiudendo momentaneamente
il rubinetto della benzina.
Se invece il getto è troppo piccolo, il motore risponde meglio all’acceleratore (salvo spegnersi quando il getto è eccessivamente ridotto) ma quando si chiude il gas il regime non diminuisce immediatamente, bensì il motore resta accelerato ancora per qualche secondo per poi stabilizzarsi al minimo. Montare un getto minimo troppo piccolo su un motore a due tempi può essere molto pericoloso in quanto si rischia di grippare in staccata, particolarmente se si è percorso un lungo tratto a pieno gas. In questa evenienza, infatti,quando si chiude il gas il motore continua, per effetto del trascinamento, a ruotare a regime elevato e dunque se il circuito del minimo smagrisce troppo l’afflusso il carico termico dovuto alla combustione estremamente magra rischia di danneggiare il motore per surriscaldamento e conseguente grippaggio.

L’EMULSIONE CON L’ARIA
Il carburante erogato dal circuito del minimo viene preventivamente miscelato con una piccola quantità d’aria (eventualmente grazie anche ad un emulsionatore appositamente applicato) che confluisce nel condotto del combustibile (liquido) dal condotto dell’aria minimo e da quello che fa capo al foro di progressione.
Quest’ultimo è situato appena a monte del margine posteriore della valvola, ossia poco prima (rispetto alla direzione del flusso d’aria nel diffusore) del foro del minimo vero e proprio. Quando è in funzione il circuito del minimo, da questo foro viene aspirata una piccola quantità d’aria che di fatto bypassa la valvola (che è quasi completamente chiusa) e va a miscelarsi con il carburante erogato dal getto.
Via via che la valvola si solleva il contributo di questo elemento diminuisce per quello che riguarda il circuito del minimo, mentre diventa importante per il circuito di progressione. L’altro afflusso d’aria proviene direttamente dalla bocca del carburatore dove viene preventivamente regolato da un passaggio calibrato che, in taluni modelli, può essere amovibile e prende la forma di un vero e proprio getto, anche detto “freno aria minimo”.

LE VITI DI REGOLAZIONE ARIA E
MISCELA
La regolazione fine, in sede di messa a punto, si realizza per mezzo della vite aria minimo, che è dotata di una punta conica che parzializza il passaggio nel condotto aria minimo. Alcuni modelli di carburatore sono invece dotati della vite di regolazione miscela che interviene, sempre parzializzando il passaggio, sul flusso di carburante ed aria già emulsionati diretti verso il foro di
erogazione.
Dal momento che la vite aria minimo regola solo l’aria, mentre quella miscela interviene sul flusso di carburante, si deve operare in maniera opposta secondo che il carburatore sia dotato di una o dell’altra: per arricchire si deve avvitare, se è presente la vite aria (chiudendo l’afflusso d’aria) oppure svitare la vite miscela; per smagrire si deve svitare la vite aria oppure avvitare la vite miscela.
Questi elementi sono facilmente riconoscibili sul carburatore in quanto la vite regolazione aria si trova presso la presa anteriore che la collega con il filtro, mentre la vite miscela è piazzata sul lato rivolto verso il motore.
IL CIRCUITO DI PROGRESSIONE
Quando il pilota inizia ad aprire l’acceleratore, la valvola del gas si solleva e, dunque, diminuisce la depressione che, a gas chiuso, attivava il circuito del minimo. L’erogazione di carburante da quest’ultimo si riduce e quindi è necessario introdurre un nuovo sistema che sia in grado di gestire il passaggio di funzioni dal circuito del minimo a quello del massimo. Il sistema di progressione
è stato descritto poco sopra per quanto riguarda il suo contributo d’aria al minimo, quando la valvola gas è leggermente sollevata (fino a circa 1/4 di acceleratore) la depressione generata dal flusso d’aria aspirato, che inizia ad essere consistente, se non riesce più a richiamare carburante dall’ugello del minimo è comunque sufficiente a richiamarne dal foro di progressione, che viene alimentato sempre dal getto minimo situato in vaschetta. Appare chiaro, allora, come tale foro venga attraversato dapprima da aria che va verso il circuito minimo mentre, in seguito, all’aumentare dell’apertura gas, venga attraversato in senso opposto da un flusso di carburante (o meglio, di emulsione aria/benzina proveniente dal circuito minimo).
Ecco spiegata l’importanza del getto minimo anche nelle prime fasi dell’apertura del gas. La posizione del foro di progressione, a metà strada tra ugello del massimo e del minimo, è di fondamentale importanza per il corretto funzionamento del carburatore e viene studiata con molta attenzione.

CIRCUITO DEL MASSIMO
I moderni carburatori utilizzati sui propulsori motociclistici sono definiti “del tipo a spillo” in virtù della configurazione meccanica
del sistema di erogazione principale, il quale assicura il corretto rapporto di miscela per buona parte delle condizioni di funzionamento del motore che, generalmente, sono considerate tali con aperture dell’acceleratore da 1/4 fino a pieno gas.

IL SISTEMA DELLO
SPILLO CONICO
Come al solito, il combustibile viene risucchiato nel diffusore dalla depressione generata dal flusso d’aria aspirato ma, dal momento che la valvola gas parzializza la sezione di passaggio, la stessa depressione varia entro limiti abbastanza ampi. Per le piccole aperture il valore è generalmente più elevato di quello che si verifica quando la valvola è quasi o del tutto sollevata e, di conseguenza,l’erogazione del combustibile da parte dell’ugello del circuito del massimo varierebbe in maniera proporzionale.
Ciò vuol dire che rispondendo esclusivamente al solo segnale di depressione,un circuito del massimo costituito dal solo spruzzatore erogherebbe molto carburante per le piccole e medie aperture, arricchendo in maniera esagerata il titolo della miscela mentre, alle grandi aperture,l’erogazione diminuirebbe proprio nel momento meno opportuno rischiando, oltretutto, di danneggiare
gravemente il motore.Per questo motivo viene adottato il sistema con spillo conico, che ha la configurazione ormai nota a tutti e chiaramente visibile nelle illustrazioni.Lo spillo scorre all’interno della sezione calibrata del polverizzatore e,per come è costruito, quando la valvola gas è poco sollevata fa sì che lo spazio a disposizione per il passaggio del carburante sia ridotto: come risultato, ad onta della depressione elevata l’erogazione è bassa e quindi, complessivamente, il rapporto di miscela resta corretto.Alle grandi aperture del gas, nel polverizzatore arriva la parte conica dello spillo e, dunque, aumenta l’area di passaggio: è vero che la depressione, entro certi limiti, è diminuita ma l’aumento dell’area a disposizione del carburante mantiene il rapporto di miscela al valore ottimale, dunque, il motore è in grado di funzionare con tutte le aperture del gas.
Chiarito il principio di funzionamento, diventa semplice ragionare circa la messa a punto del sistema dello spillo conico che, in sostanza,verte su due elementi di taratura: lo stesso spillo e la sezione calibrata del polverizzatore.
Nei carburatori Dell’Orto lo spillo è fissato alla valvola gas per mezzo di un fermaglio elastico che si impegna in una delle tacche d’estremità dell’astina. Per convenzione, le tacche sono numerate a partire da quella più alta.Fissando il fermaglio nelle tacche alte, lo spillo (rispetto al polverizzatore) si abbassa, ossia per arrivare alla zona conica si deve sollevare la valvola gas in misura maggiore; viceversa se si vuole anticipare l’arrivo della zona conica nel punto di lavoro si deve alzare lo spillo inserendo il fermaglio nelle tacche più basse (seconda, terza e così via).In pratica, se a pari apertura dell’acceleratore si avverte la necessità di
smagrire la miscela, si deve abbassare lo spillo spostando il fermaglio verso l’alto, mentre se il motore ha una carburazione troppo ricca (lentezza nel prendere i giri e rumorosità sorda e cupa) si deve abbassare lo spillo mettendo il fermaglio su tacche più alte.
Le variabili introdotte dalla forma dello spillo, cioè il suo grado di conicità e la lunghezza dello stesso tratto conico, sono assolutamente fondamentali per la messa a punto della carburazione in quanto influenzano notevolmente la rispostaglobale del motore; molto spesso tuttavia non è possibile regolare correttamente il carburatore limitandosi a modificare la posizione dello spillo e, dunque, diventa necessario sostituirlo con un altro pezzo dalle caratteristiche differenti.Per ciascuna famiglia di carburatori,la Dell’Orto dispone di una grande serie di spilli conici dalle dimensioni quanto mai variegate, come vediamo nella tabella a corredo di queste note: in base alle necessità che emergono durante la messa a punto si selezionano gli spilli necessari e si procede con la sperimentazione. Se, per esempio, non si riesce ad arricchire a sufficienza un certo punto anche alzando al massimo o spillo, è chiaro che se ne dovrà montare uno dalla conicità analoga (è sempre meglio introdurre una sola variabile per volta) ma che nel contempo abbia il tratto conico che inizi in anticipo. Da notare che numerosi spilli sono dotati di zona conica caratterizzata
a sua volta da conicità differenti per meglio accoppiarsi alle necessità di taluni propulsori.
L’ACCOPPIAMENTO
SPILLO-POLVERIZZATORE
Il polverizzatore è tra le altre cose dotato dell’ultimo tratto, in prossimità del diffusore, dal diametro rigorosamente calibrato. Questo particolare, a pari caratteristiche del polverizzatore, è disponibile con diverse misure: aumentando il diametro del polverizzatore si arricchisce la miscela, succede il contrario se lo diminuiamo. Chiaramente si può ottenere lo stesso effetto variando il diametro, sempre calibrato dello spillo conico, quando ciò non vada a scapito delle altre sue caratteristiche:può infatti capitare che uno spillo dal diametro diverso da quello di partenza non sia in realtà disponibile con le medesime quote anche della zona conica. In quest’evenienza è molto più semplice, accertata la necessità, sostituire il polverizzatore anche se va detto che i carburatori Dell’Orto vengono forniti con tarature di massima già ottimizzate in funzione della categoria di motore sul quale andranno installati: la messa a punto richiederà senz’altro un adeguamento dei getti, della posizione ed eventualmente del tipo di spillo conico mentre, in generale, il polverizzatore e lo smusso valvola non richiedono modifiche di sorta anche se, come parti di ricambio, sono comunque disponibili in una grande quantità di varianti.

IL POLVERIZZATORE
E L’UGELLO
Il polverizzatore, nella sua forma più semplice, è un tubetto che mette in comunicazione il getto del massimo con il diffusore. Per questo elemento esistono due possibili configurazioni che, per tradizione, i tecnici definiscono “tipo due tempi” oppure “tipo quattro tempi” come retaggio degli antichi schemi d’impiego, anche se in effetti oggigiorno la distinzione, dal punto di vista operativo, non è più attuale.
Ferma restando la sua funzione, infatti, il polverizzatore può seguire anche nella realtà lo schema del semplice tubo (“tipo due tempi”) oppure essere dotato di una serie di fori disposti per tutta la sua lunghezza ed in comunicazione con il canale dell’aria massimo (“tipo quattro tempi”).
POLVERIZZATORE TIPO
DUE TEMPI
Il polverizzatore è avvitato all’interno dell’ugello erogatore che, a sua volta, è riportato nel corpo del carburatore:
come si vede dallo schema, l’estremità del tubo sporge all’interno di una camera anulare anch’essa aperta sul diffusore e, contemporaneamente, in comunicazione con la presa d’aria per mezzo del canale aria massimo. Per effetto della depressione nel diffusore, allora, dal tubo del polverizzatore viene richiamato il combustibile liquido, calibrato dal getto del massimo e dallo spillo conico, mentre dal canale arriva una certa portata d’aria che sfocia nella camera anulare. In questo punto aria e combustibile
si miscelano formando uno spray finemente polverizzato che viene aspirato dal motore. Oltre al foro del polverizzatore, le
variabili in gioco sono quindi il diametro del canale dell’aria, l’altezza della parte del polverizzatore che sporge nella camera e quella del “gradino” di cui è dotato l’ugello erogatore che sporge nel diffusore. Cominciamo dal polverizzatore: a parità di altre condizioni, se l’estremità è corta il combustibile deve risalire dalla vaschetta per un tratto minore ed dunque nei transitori l’erogazione sarà più pronta.Se viceversa il polverizzatore è alto, la miscela sarà tendenzialmente più povera in accelerazione e comunque nei transitori di regime. Lo stesso ragionamento vale per la sporgenza dell’ugello nel diffusore: esso crea un ostacolo al flusso dell’aria aspirata dal motore e dunque a valle di tale ostacolo si ha una zona di forte depressione, che è quella che appunto attiva l’erogazione del circuito. Alzando il gradino si aumenta l’entità di tale depressione e dunque si arricchisce la miscela, mentre usando un carburatore con gradino più basso si riescono ad ottenere erogazioni dal titolo più povero.
POLVERIZZATORE TIPO
QUATTRO TEMPI
Per assurdo, vista la definizione, si tratta di un sistema oggi ampiamente adottato anche nei carburatori per motori due tempi, dal momento che, rispetto a quanto visto sopra, consente di ottenere miscele più magre e meglio controllate in questo senso in tutte le condizioni.
Il tubo del polverizzatore è dotato di una serie di fori e la camera anulare che lo circonda, sempre in comunicazione con l’aria massimo, non è però in diretta comunicazione con il diffusore. L’aria viene allora richiamata insieme al carburante liquido e l’emulsione si compie all’interno del tubetto, prima che la miscela arrivi all’ugello nel diffusore. La disposizione dei fori ed il loro
diametro influenza l’erogazione. Fori ricavati nella parte bassa del polverizzatore sono immersi nel carburante della vaschetta, mentre fori nella zona alta sono esposti all’aria e, di conseguenza, giocando sulle variabili della foratura si riesce ad ottimizzare il rapporto di miscela in tutte le condizioni. Privilegiando la foratura alta si smagrisce in pieno gas ai bassi regimi, mentre aumentando il numero e/o il diametro dei fori bassi si aumenta l’afflusso del carburante che va ad emulsionarsi con l’aria. La foratura influenza anche i transitori in accelerazione, in quanto si può fare in modo che, disponendo opportunamente i fori alle varie quote, la camera anulare all’inizio piena di carburante si svuoti via via che il regime aumenta per effetto del liquido aspirato attraverso i fori stessi: l’erogazione inizia con una miscela molto ricca e si smagrisce via via.

IL GETTO DEL MASSIMO
L’elemento fondamentale della regolazione del carburatore, per la piena potenza e le grandi aperture del gas, è il getto del massimo che serve a calibrare, al di là di ogni altra configurazione del circuito, il combustibile erogato dal sistema del massimo.
Il getto è montato nella parte più bassa della vaschetta per assicurare sempre un battente liquido adeguato, anche quando la moto compie le evoluzioni più spinte: in molti casi per assicurare la presenza di carburante si monta anche un piattello che trattiene intorno al getto una idonea quantità di liquido. La scelta del getto massimo influenza notevolmente le prestazioni del motore e viene effettuata sperimentalmente. Conviene sempre iniziare installando un getto molto grande, rispetto alle esigenze del motore (o
di motori analoghi) per lavorare in sicurezza: è pur vero che una carburazione troppo ricca non permette di raggiungere le migliori prestazioni ma, per lo meno, non si rischia di danneggiare il motore effettuando prove con carburazione eccessivamente povera (grippaggio o foratura del pistone). Si procede per tentativi, effettuando prove al banco e/o la prova della staccata, dopo un tratto percorso a pieno gas al massimo regime (in pista si utilizza il rettilineo più lungo) ed esaminando innanzitutto l’aspetto della candela. L’isolante dell’elettrodo centrale dev’essere color nocciola: se è più scuro, il getto è troppo grande, se è chiaro, tendente al bianco, il getto è troppo piccolo. Per “leggere” l’isolante centrale la candela deve aver percorso molti chilometri, mentre esaminando l’elettrodo di massa si può lavorare anche con una candela nuova: la radice dell’elettrodo, verso il corpo della candela, dev’essere nera almeno fino alla metà, circa in corrispondenza della piegatura dell’elettrodo stesso; il resto deve rimanere del colore naturale del metallo. Se l’elettrodo di massa è tutto nero e fuligginoso, la carburazione è grassa, mentre se al contrario lo troviamo perfettamente pulito il getto del massimo è troppo piccolo e si rischiano gravi danni al motore. Dopo aver selezionato il getto adeguato, se proprio non si sta usando una moto da competizione conviene aumentare di due o tre punti la misura per precauzione e per cautelarsi nei confronti di eventuali smagrimenti indotti, per esempio, dalla diminuzione della temperatura o da
un aumento della pressione ambiente. Quando si usano getti molto grandi, infine, conviene sempre controllare con un semplice calcolo che l’area di passaggio del getto stesso non diventi inferiore a quella (di una corona circolare) lasciata libera dalla punta dello spillo conico all’interno del polverizzatore,per fare sempre in modo che il controllo della portata del carburante sia sempre effettuato dal getto massimo. Dobbiamo ricordare, comunque, che questo getto riveste un ruolo importante anche nella fase di accelerazione,quando il pilota apre repentinamente il gas ed il circuito del massimo (spillo e pozzetto del polverizzatore) deve entrare rapidamente in funzione: il carburante che alimenta questo sistema, infatti, viene calibrato proprio dal getto massimo. In questo transitorio si verifica quello che viene definito “lean spike” (picco di magro), ossia nel primo istante dopo l’apertura del gas la carburazione si smagrisce, per poi ritornare al valore ottimale (tendenzialmente ricco) necessario per il funzionamento del motore in potenza.