Come deve essere un buon collettore per il carburatore della pit bike

Bene, partiamo. Un utente di YouTube ha fatto una domanda che mi ha fatto pensare: “Come deve essere fatto un buon collettore del carburatore della pit bike, che differenza c’è tra un collettore lungo e uno corto?”

Il quesito parrebbe innocuo e innocente e invece si tratta di uno dei più infidi, quantomeno da spiegare in modo comprensibile. A questo punto mi sono detto: invece di farcire la mia risposta di parole arcane è meglio redigere un breve elenco di termini, un glossario più o meno tecnico che a prima vista potrebbe sembrare che incasini tutto e invece mi eviterà di ripetermi mille volte, ok?

Non agitatevi se vi sembra di perdere il filo del discorso: sarò la vostra Arianna e voi il mio Teseo, beh… non in senso letterale.

Condotto di aspirazione: è il condotto che inizia dove la valvola di aspirazione sigilla il foro con cui tale condotto termina nella camera di combustione, situata nella testata. Il condotto di aspirazione termina dall’altro lato, dove il carburatore si affaccia con una “trombetta”, nella cassa filtro o in un altro tipo di filtro. 

Camera di combustione: è composta da un tetto ricavato nella fusione della testata. In questo tetto si affaccia il grande foro del condotto di aspirazione che termina, ricordate, con la valvola di aspirazione; accanto si apre il foro che ha sempre un diametro più piccolo del condotto di scarico, chiuso dalla valvola di scarico. Lateralmente le parti sono costituite dal cilindro, mente la parte inferiore è mobile, essendo costituita dal cielo del pistone, che si muove alternativamente, su è giù, su e giù…

Dai che ci siamo, raga…

Il verso con cui l’aria si muove nel condotto di aspirazione va dal filtro verso la valvola di aspirazione. In questo suo movimento, la benzina è miscelata con l’aria dal carburatore, componente piuttosto complesso che ha la funzione di aggiungere la corretta quantità di benzina all’aria in ingresso, per consentire la miglior combustione e quindi produzione di energia e in altre parole, fare in modo che il motore produca più coppia e potenza possibili.

Perché una parte (una “mole”) di benzina bruci servono 14,7 parti (moli) di aria. In altre parole, una molecola di benzina ha bisogno di 17,4 molecole di aria per bruciare completamente, questo è il apporto che in chimica  è definito “stechiometrico”, ovvero, il rapporto esatto tra gli elementi coinvolti, perché una reazione si esaurisca completamente, detto facile.

FINALMENTE I COLLETTORI

Il carburatore è collegato al collettore, alla porzione di condotto di aspirazione realizzato dentro la testata, tramite un tubo, chiamato collettore: questo a causa dello spazio disponibile per alloggiare il carburatore tra motore e telaio, oppure per mantenere il carburatore in una certa posizione perché funzioni correttamente. Però vi sono motivi legati alle prestazioni che fanno scegliere un collettore invece di un altro. 

Lungo e potente: un collettore lungo e quindi un condotto di aspirazione lungo tende ad aumentare la potenza del motore. Il motivo è dovuto alla perfetta, anzi migliore, miscelazione di aria e benzina che avviene a livello “micrometrico”: le goccioline di benzina assumono uno stato prossimo allo spray vero e proprio e appena la scintilla (soprattutto se prodotta da una candela alimentata da una bobina ad altissimo voltaggio) scocca, l’arco voltaico accende un fronte di fiamma ampio, molto energetico e “supersonico” mentre procede dalla candela alle parti più lontane della camera di scoppio, garantendo la combustione più “fina” possibile. Se si misurano pochi inquinanti, allo scarico vuol dire anche che gli idrocarburi sono bruciati completamente e l’energia chimica della benzina contenuta nel serbatoio si è trasformata completamente in forza che spinge il cielo del pistone verso il basso: più potenza, insomma!

Ottimo, direi! Invece no! Perché se avete bisogno di un motore con la “gola” del carburatore sempre spalancata, mentre correte su lunghi rettilinei, beh allora ok, ma se girate in un crossodromo o circuito asfaltato tortuoso, avete bisogno di un motore reattivo nei transitori.

Transitori: quando viaggiate a gas aperto per un quarto o per metà, percorrendo magari un curvone ma poi… “sblam”, tutto aperto, flat-out! Un collettore lungo e quindi un condotto lungo, costringerà la carica di benzina a impiegare del tempo per arrivare dal carburatore alla camera di combustione, ovvio. Quel ritardo, “lag”, tra l’apertura del gas e l’effettiva spinta del motore può arriverà anche a causare scompensi nell’assetto della moto se si guida al limite! Chi in moto va “per margherite” come dicono in UK, vi guarderà come matti ma sappiamo bene cosa significhi… E allora, facile: montate un collettore corto! Vero, il lag tra la rotazione della manopola e l’effettiva spinta sarà più breve, però… 

Corto e scattante: la soluzione sembra a portata di mano. Montare un collettore che accorci la lunghezza totale dl condotto di aspirazione così che la miscela in ingresso arrivi prima in camera di combustione quando il pilota richiede più “gas”. Ancora non avete imparato che con i motori se si guadagna da una parte si perde dall’altra? Il collettore corto non darà tempo alla benzina di miscelarsi all’aria così bene come avviene in un condotto di aspirazione lungo e poi bisogna considerare un aspetto che abbiamo tenuto per ultimo, anche se andrebbe nominato per primo, solo per non rendere la trattazione troppo ostica da subito.

Guarda anche Come elaborare le pit bike con il carburatore per più potenza

Un esempio: avete presente che quando si svuotano i tubi dell’acqua per sostituire un rubinetto in casa, al momento della riapertura, in attesa del ritorno del getto d’acqua, spesso si avvertono violenti “colpi” provenire dai tubi semi vuoti? Sono “colpi d’ariete” anche violentissimi che possono addirittura rompere i tubi, evitati dagli idraulici, ricercatissimi dai motoristi che li definiscono come “effetto Ram Jet”. Si tratta di onde di pressione positiva o negativa che corono lungo i tubi e anche lungo i collettori di aspirazione e scarico. Se ben sincronizzati con l’apertura e la chiusura delle valvole e quindi con il diagramma degli alberi a camme che aprono e chiudono le valvole appunto, questi “colpi d’ariete” possono essere sfruttati per “cacciare” più miscela aria benzina in camera di combustione o al contrario per “aspirare” i gas combusti. 

Cambiare la lunghezza di un collettore non è cosa da fare alla leggera perché si cambierà anche il momento in cui il Ram Jet si sincronizzerà correttamente con l’apertura e chiusura della valvola.

Sulla carta, un collettore corto sarà sincronizzato al meglio con un (singolo!) numero di giri situato agli alti regimi, un collettore lungo sarà sincronizzato a regimi più bassi.

Anche questa è una mezza verità, però. Il motore infatti completa un ciclo ogni due giri dell’albero motore la lunghezza del collettore, lungo o corto che sia sarà “in fase, sincronizzata” con apertura e chiusura della corrispondente valvola a più regimi di giri. 

Un bravo motorista non avvita solo bulloni ma usa anche calcolatrice e formule e sarà in grado di individuare una lunghezza del collettore adatta a trovarsi in fase con le camme di aspirazione più volte nell’intero arco di utilizzo del propulsore: ai bassi, ai medio alti e ad altissimi giri per esempio. Dipende tutto da molti fattori.

Aggiungiamo, senza approfondire, basta e avanza per ora, che il collettore ha una conformazione che, unita a quella del condotto dentro la testata, mette in rotazione i gas freschi creando diversi effetti che favoriscono diversi tipi di prestazioni: “Swirl”, “Tumble”, sono alcuni dei più noti effetti di rotazione dei gas, ma ve ne sono molti altri e molte sono le combinazioni tra i vari effetti.

Vi affascina l’argomento tanto quanto affascina noi? Vi suggeriamo alcuni testi, primo fra tutti “Dinamica della Motocicletta” dell’Ing. Coco, anche se non nell’ultima versione, più aggiornata, oltre a “Elaboriamo il motore” nelle varie edizioni, dedicate al due tempi e al 4 tempi. Sono solo alcuni dei testi che consigliamo di leggere: la potenza della conoscenza è sempre superiore a quella di qualsiasi motore. Augh!