il carburatore

IL CARBURATORE DEL TIPO A SPILLO PER MOTOCICLI
Le funzioni principali sono:
-
Formare un’opportuna miscela omogenea ed infiammabile di aria (comburente) e benzina (combustibile)
Alimentare il motore con una quantità variabile di detta miscela
La formazione della miscela aria/benzina consiste nel vaporizzare e diffondere uniformemente nell’aria il
cobustibile, o, almeno nell’atomizzarle in goccioline sufficentemente minute.
L’atomizzazione si realizza facendo investire il combustibile liquido, uscente dall’ugello polverizzatore, da un
flusso di aria in moto che lo strascina (molto finemente suddiviso) verso la camera di combustione (carter pompa
se si tratta di motori a 2 tempi)
Si è parlato di opportuna miscela poiché il rapporto di miscela (detto anche titolo o dosatura), definito come la
quantità, in peso, di aria associata all’unità di peso combustibile, deve assumere valori ben precisi e cioè esser
compreso fra i limiti di infiammabilità, affinchè, allo scoccare della scintilla nella camera di combustione, la
miscela possa accendersi in maniera pronta ed uniforme.
Per una benzina commerciale i limiti di infiammabilità sono 7/1 (limite ricco o grasso, cioè 7 Kg. di aria
per 1 Kg. di benzina) e di 20/1 (limite povero o magro, cioè 20 Kg. di aria per 1 kg. di benzina).
Fra i limiti di infiammabilità si adotta, per una combustione ottimale, un valore del titolo molto prossimo al
cosiddetto valore stechiometrico (AF) e cioè di circa 14,5-15 Kg. di aria per 1 Kg. di benzina.
Si definisce dosatura stechiometrica quella che garantisce la combustione completa del combustibile, con
formazione solamente di acqua e anidride carbonica.
Il valore del rapporto di miscela stechiomentrico dipende dal tipo di combustibile impiegato, per cui se si cambia
il combustibile cambia anche detto rapporto (vedi punto 5.1)
La scelta del titolo è molto importante dal punto di vista, sia delle prestazioni del motore che delle emissioni di
gas inquinanti dello scarico.
La valvola gas (generalmente di tipo a saracinesca, cilindrica o piana) costituisce l’organo principale mediante il
quale si regola il regime di rotazione del motore, cioè se ne modula la potenza, variando la quantità di miscela
aspirata dal cilindro/i.
Durante le prove al banco il motore viene fatto funzionare (in presa diretta, cioè con il solo motore collegato al
banco) normalmente in 2 condizioni caratteristiche: in potenza ed in utilizzazione.
La prova in potenza simula l’andamento di un veicolo su strada in una salita progressiva con gas tutto aperto.
Al banco questa condizione si realizza facendo funzionare il motore con la valvola gas del carburatore
completamente aperta; partendo dalla condizione di massima potenza del motore si frena il banco prova ai vari
regimi e si ricavano così le potenze ed i consumi specifici.
La prova in utilizzazione simula l’andamento di un veicolo su strada piana a diverse velocità, parzializzando cioè
la valvola del gas.
La condizione viene realizzata al banco prova partendo ancora dalla condizione di massima potenza del motore
e chiudendo progressivamente la valvola del gas del carburatore anche in questo caso rilevando, ai vari regimi,
potenze e consumi specifici.
1.1 Schema delle fasi di funzionamento
Nella figura sopra è rappresentata la sezione di un diffusore suddivisa secondo le fasi di funzionamento,
determinate dall’apertura della valvola gas. In ogni fase si puo’ effettuare la scelta degli elementi di taratura che
intervengono.
Nella fase A funziona il circuito del minimo e si effettua la regolazione del minimo operando sulla vite miscela od
aria (famigerata ed impropriamente detta vite della carburazione) o sulla vite del regime minimo vera e propria
(che agisce direttamente sulla valovola a saracinesca).
Nella fase B, all’erogazione di miscela dal foro del minimo si sovrappone quella del foro di progressione
(prelevata dal circuito del minimo) ed è in questa fase che si effettua la scelta del getto del minimo e dello
smusso della valvola gas. Lo smusso interessa in modo minore la carburazione sino a ½ apertura del condotto.
Nella fase C , all’erogazione di miscela dal minimo e dal foro di progressione si sovrappone quella del massimo
e si effettua la scelta del polverizzatore e dello spillo conico.
Nella fase D con valvola gas completamente aperta e con tutti i circuiti delle precedenti fasi funzionanti, si
determina la misura del getto del massimo.
1.2 Disposizione e angoli di montaggio:
I carburatori di tipo a spillo conico con vaschetta centrale hanno il condotto principale orizzontale e possono
esser montati con un’inclinazione max pari a 40° (salvo il particolari realizzazioni motoristiche)
Lo stesso angolo viene ridotto a 30° per l’uso in fuoristrada.
1.3 Collegamenti al motore
Il carburatore è normalmente collegato al motore con uno dei seguenti attacchi:
-
Attacco a manicotto maschio (il più usato cioè con il classico manicotto in gomma)
Attacco a manicotto femmina (il vecchio sistema “rigido” direttamente sul collettore)
Attacco a flangia con viti (praticamente scomparso)
1.4 Prese d’aria, filtri e airbox
Per ogni tipo di carburatore sono previsti diversi tipi di prese d’aria: libere, cornetti di varia geometria, filtri e filtri
silenziatori.
Recentemente sono stati messi a punto i cosiddetti airbox i quali sfruttano l’avanzamento del mezzo e quindi il
cosiddetto “vento relativo” per ottenere, tramite apposite prese d’aria , una sorta di “sovralimentazione dinamica”
del circuito di aspirazione.
Vale la pena ricordare che sul TMAX a carburatori è inoltre presente un sistema detto di “induzione d’aria” che in
pratica ha la funzione di bruciare i gas di scarico incombusti “iniettando” aria fresca (detta aria secondaria) nei
condotti di scarico, diminuendo così le emissioni inquinanti. Lo stesso mette in comunicazione
airbox/carburatori/scarico attraverso un sofisticato impianto, dotato di una speciale valvola (detta di esclusione
aria, funzionante anch’essa a depressione) ed una valvola a lamelle a due petali.
Per particolari esigenze, ad es. su motori da competizione, esistono carburatori con prese d’aria di profilatura
speciale (vedi serie Dell’Orto VHSB PHBE…H e PHM…H etc.)
Qualsiasi modifica apportata ad un filtro aria silenziatore (quelli + comunemente usati) provoca una variazione
nella carburazione (in genere aumentando la portata dell’aria di non poco…) rendendo necessaria, quindi, una
nuova regolazione e messa a punto del carburatore.
Se si sostituisce un filtro dell’aria convenzionale con uno after-market (BMC, K&N, cornetti a griglia etc.) è quindi
necessario aumentare adeguatamente anche il getto del massimo.
1.5 Materiali impiegati
I carburatori sono realizzati mediante pressofusione in alluminio o zama. Per particolari esigenze di peso (per
componenti destinati as es. all’uso agonistico) si realizzano anche piccole serie di carburatori in electron
(riconoscibili dal classico colore verdino marcio od oro…). Tutti gli elementi di taratura quali: getti, polverizzatori,
sedi di valvole a spillo ecc. sono realizzati in ottone. Lo spillo conico è normalmente realizzato in acciaio.
2 - FUNZIONAMENTO, SCELTA, MESSA A PUNTO ED IMPIEGO
2.1 Diffusore
Nei carburatori a spillo non esiste un vero e proprio diffusore; è però comune l’uso di chiamare ugualmente
diffusore il condotto principale di aspirazione.
Nel carburatore il diffusore (continuiamo a chiamarlo così per praticità) è l’organo che consente di trasformare in
energia di pressione parte dell’energia cinetica che lo attraversa.
Normalmente il diffusore ha la forma di un tubo a sezione convergente-divergente (tubo o cono di Venturi); nella
sezione ristretta (o sezione di gola) la pressione dell’aria – a causa dell’aumento di velocità – si abbassa
favorendo l’afflusso del combustibile.
Nel diffusore è disposta la valvola gas e fuoriesce il combustibile dai vari circuiti nelle diverse fasi di
funzionamento (come abbiamo visto al punto 1.1).
E’ della massima importanza che il carburatore fornisca una miscela di composizione il più possibile costante al
variare delle aperture della valvola gas e nelle diverse condizioni di uso del motoveicolo. Il combustibile è
sollecitato a passare dalla vaschetta al diffusore a causa della differenza di pressione esistente tra la vaschetta
stessa , che è a pressione atmosferica, ed il diffusore stesso che viene a trovarsi in depressione (pressione
inferiore) come prima accennato.
2.2 Scelta del diametro del diffusore
Nei carburatori a spillo il diametro del diffusore è il diametro della sezione immediatamente a monte della valvola
gas ed il suo valore (espresso in mm.) è riportato su una targhetta direttamente stampigliata sul corpo del
carburatore stesso e riporta, inoltre, altre sigle inerenti altre caratteristiche del
carburatore in esame.
Una prima scelta del diametro del diffusore puo’ esser effettuata con l’ausilio
del diagramma sperimentale (vedi grafico a lato) in cui è riportato un campo di
diametri consigliati in funzione della potenza per cilindro del motore.
Ad es. per un motore a 2 cilindri erogante una potenza di 60CV avrà in
corrispondenza 60:2 = 30CV per cilindro, si legge un diametro consigliato che
può variare da 32 a 38 mm. (nel caso del TMAX 40:2= 20CV per cilindro, la
scelta varia da 27 mm. a 32 mm. – 30 mm è la soluzione “media” ) Per un
successivo affinamento di tale scelta si dovranno tenere presenti le seguenti
considerazioni:
- un diffusore di maggior diametro puo’ permettere l’erogazione di maggior
potenza ai più elevati regimi di rotazione del motore, cioè maggior velocità su
strada. Il solo aumento del diametro del diffusore e il conseguente adeguamento del circuito del MASSIMO, non
garantisce però di per sé un sicuro aumento della potenza poichè tale diametro viene aumentato in
conseguenza di altre elaborazioni apportate per migliorare le prestazioni de motore.
- un diffusore di piccolo diametro garantisce invece una miglior ripresa e quindi la scelta del diffusore deve
realizzare un buon compromesso fra le esigenze di potenza e ripresa.
- in generale nelle elaborazioni un aumento del diametro del diffusore richiede un concomitante aumento
del getto del massimo nella misura di circa il 10% per ogni mm. di aumento del diametro del diffusore,
mantenendo inalterati, rispetto al carburatore montato di serie, gli altri elementi di regolazione.
- qualora su un motore elaborato si renda necessario l’impiego di un carburatore con diametro maggiore
di quello montato in origine, è consigliabile utilizzare un carburatore già messoa punto per un motore
similare avente lo stesso tipo di cicli (2 o 4 tempi), la stessa potenza o quantomeno la stessa cilindrata
unitaria in modo da poter disporre di una regolazione base sicuramente funzionale;
- è opportuno che la messa a punto della carburazione di motori destinati a competizioni sia effettuata
direttamente sui campi di gara con motori rodati e che abbiano già raggiunto uno stabile equilibrio termico (in
temperatura)
2.3 Avviamento a circuito indipendente (STARTER)
Per le partenze a freddo si definisce tale quel dipositivo di avviamento che funziona con un proprio circuito
(manuale a levetta o elettrico automatico) comprendente getto, emulsionatore e valvola.
In passato esisteva inoltre il cosiddetto AGITATORE (il cosiddetto cicchetto… e chi dei “veci” non lo ricorda…) lo
stesso agiva direttamente sul galleggiante, abbassandolo e facendo salire il livello del carburante provocando
conseguentemente un arricchimento della miscela aspirata. Il rischio era quello di far defluire troppo carburante
andando ad imbrattare le candele con un conseguente “ingolfamento “del mezzo…
2.4 Dispositivo del minimo
Nella fase di minimo il carburatore deve erogare solo la miscela necessaria al
mantenimento in moto del motore ad un regime di rotazione molto modesto.
In questa condizione al motore necessita una piccola quantità di aria e quindi la
valvola deve essere quasi completamente chiusa. (Vedi schema a lato)
A monte della stessa, esiste una modesta depressione, non sufficiente a far erogare
il combustibile dal circuito del minimo, mentre a valle esiste una forte depressione
che attiva il circuito minimo; questo è realizzato in due versioni, con vite di
regolazione miscela (caso Mikuni BS30 TMAX) o con vite di regolazione dell’aria.
•
•
•
Azzurro: flusso aria aspirata (comburente)
Giallo: combustibile
Verde: miscela ottenuta al minimo
2.5 Minimo con vite di regolazione della miscela
La vite di regolazione (nello specifico vedi particolare 7 schema esploso Mikuni
BS30 in basso) tara la quantità di miscela con un titolo predeterminato dalle
tarature della benzina (getto) e dall’aria (calibratore), quindi avvitando si diminuisce
l’erogazione di miscela smagrendo la carburazione, svitando si aumenta la quantità
e quindi si arricchisce la carburazione.
Procediamo con la regolazione della miscela al minimo o CARBURAZIONE:
Dopo aver controllato che, a valvola chiusa completamente, il cavo di comando
abbia un giuoco di circa 1 mm., a motore spento, avvitare completamente la
suddetta vite e svitarla, di 2 giri ;
Si avvia e si porta in temperatura di esercizio normale il motore (questa
regolazione va effettuata sempre a motore caldo);
Si proceda avvitando la vite che regola il minimo vero e proprio sino ad ottenere un
regime del minimo piuttosto elevato (1.200 giri x i motori a 2T circa 1.400 per i
motori a 4T);
Avvitare o svitare poi la vite di regolazione miscela fino a che la rotazione del motore sia la piu’ elevata e
regolare possibile (in genere aumenta anche di 300 giri circa). Dopodichè svitare la vite di regolazione del
minino vero e proprio sino a raggiungere il livello di rotazione minimo desiderato.
E’ consigliabile ricontrollare, avvitando o svitando con precauzione la vite di regolazione miscela, la condizione
di miglior rotazione del motore.
Tralascio volutamente il passo inerente il sistema di alimentazione del carburatore (in genere a caduta o tramite
pompe del carburante elettriche o azionate da componenti in movimento del motociclo stesso (forcelloni
oscillanti, prese di forza sul motore etc.) in quanto, difficilmente si decide di modificare radicalmente le
caratteristiche peculiari del suddetto impianto.
2.6 Minimo con vite di regolazione dell’aria
Il sistema con vite di regolazione aria regola la quantità di aria necessaria per la
costituzione della miscela che il circuito del minimo deve fornire in questa fase.
La vite di regolazione aria in questo caso varia il titolo della miscela erogata dal circuito
del minimo: avvitando si arricchisce, svitando si smagrisce (l’esatto contrario del sistema
visto al punto 2.5…)
Questa vite è normalmente posta a monte della valvola gas. (vedi foto a lato)
Per la procedura di carburazione il rimando è al passo precedente essendo
sostanzialmente identica (a parte le direzioni di arricchimento o smagrimento miscela che
risultano invertite).
2.7 Scelta del getto del minimo
Per lascelta del getto del minimo si deve aprire lentamente con l’acceleratore la valvola gas (apertura non
superiore ad ¼) : un aumento del numero di giri lento ed irregolare denuncia un getto del minimo troppo piccolo.
Ciò può essere constatato anche nel caso in cui la vite di regolazione miscela risultasse troppo aperta o che la
vite regolazione aria risultasse troppo chiusa e quindi insensibile agli effetti della variazione di regime di
rotazione del motore. Quando invece si riscontra fumosità allo scarico e rumorosità sorda il getto è troppo
grande oppure anche nel caso in cui la vite di regolazione miscela risultasse troppo chiusa o che la vite
regolazione aria risultasse troppo aperta.
Nel caso di motocicli da competizione, dopo aver effettuato la
regolazione del minimo (carburazione) come sopra descritto, si
svita completamente la vite di regolazione valvola gas per
consentirne la chiusura completa della valvola stessa in modo
tale da disporre di una più efficace azione frenante del motore in
fase di rilascio.
In questo caso però è assolutamente indispensabile non variare
la regolazione della vite miscela o della vite dell’aria, poiché una
eventuale chiusura delle stesse puo’ causare nei motori a 2T il
grippaggio in caso di rilascio. (a me successe con un KTM 125
LC durante una gara con conseguente semidistruzione del
gruppo termico e imbiellaggio…).
2.8 Dispositivo di progressione
Per progressione si intende la fase di passaggio tra l’erogazione di miscela del circuito del minimo e l’inizio di
erogazione di miscela dal circuito del massimo.
Alle prime aperture della valvola gas aumenta la portata di aria aspirata dal motore e quindi, per avere una
miscela infiammabile, deve necessariamente aumentare la quantità
di combustibile erogata.
Come precedentemente detto dal foro minimo esce solo la quantità
di carburante necessaria per il funzionamento del motore al minimo
ed il circuito del massimo non eroga ancora carburante in quanto la
depressione esistente a monte della valvola gas non è sufficiente ad
attivarlo.
E’ quindi necessario un foro detto di progressione per fornire la
miscela occorrente in questa fase.
Il foro di progressione preleva carburante dal circuito del minimo ed è
disposto immediatamente a monte del bordo di chiusura della
valvola gas, per una pronta erogazione di combustibile all’aumento
della portata d’aria.
E’ interesante notare che il foro svolge una duplice funzione: quando la valvola gas è chiusa , l’aria, proveniente
dal condotto principale, passa dal foro di progressione e va ad impoverire la miscela fluente dal circuito del
minimo; quando inizia l’apertura della valvola gas la miscela del circuito del minimo esce, attraverso lo stesso
foro, nel condotto pricipale d’aspirazione (diffusore). Il foro di progressione è quindi attraversato prima in un
senso da aria e poi, nel senso opposto, da miscela.
2.9 Dispositivo del massimo
Dopo la fase di progressione, continuando l’apertura della valvola gas, ha inizio nel carburatore il funzionamento
del dispositivo del massimo .
Aprendo la valvola gas oltre la progressione si realizza nel diffusore una depressione tale (dovuta alla velocità
dell’aria aspiarata dal motore) da far fuoriuscire il combustibile dal polverizzatore – vedi particolare 16 schema
esploso carburatore –
In queste condizioni il combustibile, tarato dal getto del massimo e calibrato dalla sezione di sbocco del
polverizzatore (sezione di area variabile per mezzo dello spillo conico che vi lavora perpendicolarmente al suo in
terno) viene emulsionato con l’aria proveniente da un apposito canale in più basso rispetto al diffusore e con
quella proveniente dal condotto principale di aspirazione (diffusore).
La quantità di carburante che fuoriesce è determinata nel primo quarto di apertura della valvola gas dallo
smusso presente sulla stessa, dal diametro del polverizzatore e dal tratto cilindrico dello spillo conico; sino a ¾
di aperura dal diametro del polverizzatore e dal tratto conico dello spillo; da ¾ a completa apertura dal diametro
del getto del massimo. (siamo cioè a PALLA, a STECCA, a TAVOLETTA. a MANETTA, a CHIODO etc.)
Gli elementi su cui agire per modificare l’erogazione del massimo sono i seguenti:
- smusso della valvola gas
- spillo conico
- polverizzatore
- getto del massimo
Esistono fondamentalmente 2 tipi di dispositivo del massimo, uno normalmente utilizzato per i motori a 2T e
l’altro per i motori a 4T (che andremo ad analizzare), anche se alcune applicazioni particolari possono non
rispettare questa regola.
Andiamo ad analizzare quello espressamente concepito per i motori a 4T:
Il dipositivo del massimo impiegato su questi motori ( a 4T appunto) utilizza un’aria di emulsione per variare la
quantità di combustibile erogato dal polverizzatore durante le brusche aperture della valvola gas. Infatti nel
polverizzatore sono previsti dei fori laterali in comunicazione diretta con una apposita presa d’aria ( a monte
della valvola gas e piu’ in basso rispetto al diffusore Foto sotto).
All’apertura della valvola gas il carburante tarato dal
getto del massimo passa nel polverizzatore ove si
miscela con l’aria di emulsione prelevata appunto
attraverso i fori laterali del polverizzatore ed esce
quindi, calibrata dallo spillo conico, nel diffusore ove
si miscela ulteriormente con l’aria proveniente dal
condoto principale di aspirazione.
Nella foto qui sotto i 2 Mikuni BS30 a depressione (ne vedremo piu’ avanti il particolare funzionamento) del
TMAX in vista posteriore, con in evidenza, in basso a DX le prese d’aria del polverizzatore. In alto le aperture
semicircolari che forniscono la depressione necessaria al funzionamento della valvola gas cilindrica.
Nella parte anteriore, non visibile nella foto, è presente una valvola a farfalla (alla quale è collegato direttamente
il comando gas) di derivazione automobilistica.
Foto MIKUNI BS30
Un aumento del diametro della parte interna tarata del polverizzatore comporta, ovviamente, un aumento di
portata del combustibile erogato a tutte le aperture della valvola gas . I polverizzatori montati su carburatori a 4T
sono realizzati con diverse versioni di forature laterali poiché la posizione di detti fori è determinante agli
effetti del funzionamento in ripresa. Infatti i fori (vedi foto a lato) disposti verso
l’alto del polverizzatore provocano un’impoverimento della miscela poiché, essendo
fuori livello (overossia oltre il livello max del carburante in vaschetta, quindi detti
scoperti…) immettono solamente aria; i fori disposti nella parte bassa del
polverizzatore provocano, al contrario, un’arricchimento, essendo gli stessi a livello
del carburante (detti coperti), poiché per la differenza di pressione esistente
sospinge il combustibile dal pozzetto del polverizzatore al condotto di aspirazione
principale.
Ne consegue che, in fase di ripresa, per smagrire si debbano utilizzare dei
polverizzatori con fori “alti”, mentre per arricchire si debbano usare dei
polverizzatori con fori “bassi”.
Inoltre il diametro di detti fori determina il tempo di svuotamento della vaschetta ed
è quindi necessaria un’opportuna scelta di detto diamero. (altrimenti ci si ritrova per es. in un tratto rettilineo, a
BOMBA, letteralmente senza benzina, o meglio, la quantità di carburante che affluisce alla vaschetta del
carburatore risulta insufficente rispetto a quella necessaria al funzionamento del motore a quel regime… e
viceversa)
3.0 Scelta dello smusso della valvola gas
Come abbiamo già visto,immediatamente dopo la fase di progressione, aumentando ulteriormente l’apertura
della valvola gas a circa ¼ , la depressione esistente nella camera miscela attiva l’erogazione del combustibile
attraverso il polverizzatore.
In questa fase la sezione utile di passaggio del combustibile è determinata dall’accoppiamento del diametro
interno del polverizzatore e dal diametro della parte cilindrica dello spillo conico e l’elemento determinante il
flusso è lo smusso (misurato in decimi di mm.) della valvola gas (vedi figure sotto 1 e 2).
Fig. 1
Fig. 2
Uno smusso basso (fig. 1 sopra) consente una maggior depressione e conseguentemente una maggior quantità
di combustibile erogato dal poverizzatore; di contro, uno smusso alto (fig. 2 sopra) provoca una minore
depressione e conseguentemente un’inferiore erogazione di combustibile. Se ne deduce quindi che diminuendo
lo smusso si provoca un’arricchimento, mentre aumentandolo un’impoverimento della miscela.
3.1 Scelta dello spillo conico
Le caratteristiche determinanti dello spillo conico sono il diametro del tratto
cilindrico (A), la lunghezza del tratto conico (C), ed il diametro della punta
(B) (vedi figura a lato). La scelta del medesimo deve esser effettuata tenendo
conto dei suddetti elementi nelle varie fasi di funzionamento. La parte cilindrica
dello spillo è interessata alle prime aperture della valvola gas (sino a circa ¼ ),
quindi in questa fase una riduzione del diametro del tratto cilindrico dello spillo
provoca un arricchimento; una maggiorazione un’impoverimento della miscela.
La parte conica dello spillo è interessata alla fase di funzionamento compresa tra
¼ e ¾ di apertura della valvola gas, quindi a parità di lunghezza del tratto conico
e del diametro del tratto cilindrico, aumentando il diametro della punta si provoca
un’impoverimento della miscela e viceversa ,riducendo tale diametro.
A parità di diametro della punta e del tratto cilindrico un’aumento della lunghezza
del tratto conico provoca l’anticipo dell’arricchimento della miscela. Variando la
posizione della tacca di fissaggio è possibile alzare o abbassare lo spillo
ottenendo ripsettivamente arricchimenti od impoverimenti della miscela quando
interviene il tratto conico dello spillo.
In caso si necessitino di maggiori variazioni del rapporto di miscela è necessario
sostituire lo spillo conico secondo le caratteristiche e gli elementi sopra descritti.
Nella maggior parte dei casi lo spillo conico è mantenuto sempre appoggiato al
poverizzatore tramite una molla (detta molla di contrasto ed la stessa che fa
richiudere la valvola gas) e un seeger (anello elastico in acciaio) alloggiati all’interno della valvola gas. Questa
soluzione mantiene costante la reciproca posizione dello spillo e del polverizzatore e conseguentemente
l’erogazione di combustibile, evitando un’eccessiva usura sia dello spillo che del polverizzatore, dovuta ad
eccessive vibrazioni.
3.2 Scelta del getto del massimo
La ricerca dell’esatto diametro del getto del massimo deve esser effettuata su strada, partendo da diametri di
getto piuttosto grandi per poi scendere gradatamente.
Con valvola gas completamente aperta si provi ad inserire il dispositivo di avviamento (starter), arricchendo così
la miscela; se questa operazione provoca un notevole peggioramento nel funzionamento con una riduzione del
numero di giri del motore, occorrerà diminuire il diametro del getto del massimo sino ad avere un funzionamento
soddisfacente.
Gas di scarico troppo scuri, candele umide e scure nonché un miglioramento di funzionamento in caso di
chiusura momentanea del rubinetto benzina ( se presente oppure interrompendo manualmente l’afflusso del
carburante in vaschetta, “strozzando” il tubetto di alimentazione…), sono ulteriori sintomi di getto troppo grande.
Nel caso si fosse partiti da un diametro di getto non sufficentemente grande e l’operazione di arricchimento
provocasse un’avvertibile miglioramento, occorrerà aumentare il diametro del getto massimo sino a che. tale
inserimento non porti al verificarsi delle condizioni sopradescritte.
Nella scelta del getto del massimo, oltre all’ottenimento della maggior potenza e della maggiore velocità, si
dovrà tener presente anche della temperatura del motore poiché con alimentazioni magre si hanno temperature
più elevate e viceversa.
In caso di necessità di forte aumento del diametro del getto massimo, occorre tener presente che la sezione del
getto non deve esser superiore alla sezione utile di passaggio compresa fra il diametro del polverizzatore e la
punta dello spillo conico:
Il controllo di ciò si può effettuare tramite la seguente formula: (ho cercato di evitarle il più possibile ma questa è
molto importante ed abb. semplice)
[(Dm)
2
2
. 3,14
] < [(Dp )
2
2
. 3,14
- (Ds)
2
. 3,14
]
2
dove Dm è il diametro del getto del massimo, Dp il diametro del polverizzatore e Ds il diametro della punta dello
spillo conico espressi in centesimi di millimetro.
Se ad es. i valori sono Ǿ 180, polverizzatore Ǿ 264 e punta spillo conico Ǿ 170 si avrà:
[(180)
2
. 3,14
2
] < [(264 )
2
. 3,14
- (170)
2
2
. 3,14
]
2
uguale a:
[902 . 3,14] < [1322 . 3,14 - 852 . 3,14]
[8.100 . 3,14] < [17.420 . 3,14 – 7220 . 3,14]
da cui:
25.430 < 54.700 – 22.670
e quindi il montaggio è corretto risultando:
25.430 < 32.030
3.3 Dispositivo di ripresa
Ad ogni apertura della valvola gas si determina nel diffusore una iniziale diminuzione di velocità dell’aria
aspirata.
Nei motori a 4T questa perdita di velocità provoca un’insufficente erogazione di combustibile dal polverizzatore.
(classico buco che si evidenzia chiudendo e riaprendo bruscamente il comando gas…)
E’ per questo che sui carburatori di grande diametro per motori a 4T è utilizzato un dispositivo di arricchimento
chiamato pompa di ripresa (NON presente sul Mikuni BS30).
I dispositivi di ripresa possono essere di due tipi:
- a membrana (regolabile tramite vite)
- a pistoncino (dotata di apposito getto)
Entrambi i tipi di dispositivi arricchiscono la miscela durante le fasi di brusche aperture della valvola gas.
Un’interessante prova che potete tranquillamente fare è quella (avendo a disposizione un carburatore dotato di
questo sistema) di riempire la vaschetta di alcool e tenendo il carburatore in mano sollevare violentemente la
valvola gas, noterete uno “spruzzo” di combustibile all’interno del condotto principale di aspirazione che va ad
arricchire la miscela già aspirata normalmente durante il funzionamento del motore eliminando il “buco” di cui
sopra.
3.1 Scelta della valvola a spillo
Per quanto riguarda la scelta della valvola a spillo (quella direttamente connessa al galleggiante il cui
funzionamento è molto semplice: a vaschetta piena il galleggiante sale e la valvola a spillo, che puo essere
molleggiata o rigida, chiude, con la sua punta conica in gomma (viton) oppure metallica (ma sta
scomparendo) la sede di lavoro impedendo l’afflusso di altro carburante… (per farvi un’idea circa il
funzionamento è sufficiente osservare l’interno di una cassetta di un comune water… eh eh… il principio è lo
stesso).
Diciamo solamente che in un motoveicolo con
alimentazione normale, a caduta dal serbatoio, il diametro
della valvola di entrata combustibile – cmq stampigliato
sulla sede della valvola stessa – deve esser sempre
maggiore di circa il 30% del diametro del getto del
massimo.
Nel caso in cui sia presente un pompa del carburante il
diametro della valvola a spillo deve essere inferiore a
quella del getto del massimo (10% circa) poiché,
ovviamente, la pressione è maggiore rispetto a quella
ottenibile con il classico sistema a caduta.
Il controllo della tenuta della valvola a spillo deve esser
effettuato tremite uno strumento apposito detto “manovuotometro”. Le anomalie di funzionamento possono
esser le seguenti:
- in caso di sede valvola troppo piccola (o intasata) percorrendo ul lungo tratto a pieno gas si avvertirà un calo di
giri del motore dovuto alla carburazione che si va smagrendo;
- in caso di sede valvola troppo grossa (o spillo che non chiude in maniera ermetica sulla relativa sede) sono i
ripetuti invasamenti (ingolfature) durante l’utilizzo del motoveicolo.
3.2 Scelta del galleggiante
I galleggianti presenti nel settore motociclistico sono essenzialmente di due tipi:
- ad elementi collegati (caso MIKUNI BS30)
- ad elementi indipendenti
Nel primo tipo gli elementi galleggianti funzionano accoppiati –vedi particolare 12 schema esploso carburatore –
mentre nel secondo caso hanno la possibilità di muoversi su due guide solidali con la vaschetta. Quest’ultima
disposizione è particolarmente indicata su carburatori destinati a motoveicoli da competizione poiché garantisce
un livello costante del carburante anche nelle peggiori condizioni d’uso (fuoristrada etc.)
Ogni tipo di galleggiante è normalmente disponibile con due diversi pesi:
- leggero per realizzre un livello basso (motori a 2T)
- pesante per realizzare un livello alto (motori a 4T)
Le guide ed i perni di lavoro degli stessi devono poter lavorare liberamente e non devono presentare
deformazioni di sorta.
Il corretto posizionamento degli stessi si effettua mediante un piano di riscontro verificando il parallelismo
esistente (e la relativa quota in mm. a seconda del tipo di
carburatore) tra il galleggiante stesso e la sede della
vaschetta.
4 – Alimentazione di motori pluricilindrici
L'alimentazione di motori pluricilindrici è normalmente effettuata applicando un carburatore però ogni cilindro.
E ciò perché i motori di tipo motociclistico, realizzati per ottenere elevate potenze specifiche, possono essere
caratterizzati da incroci nella fasatura che disturbano la carburazione nel caso di alimentazione con un solo
carburatore.
Quanto sopra non si verifica nel caso di motori con caratteristiche esasperate e quindi si può tenere una buona
alimentazione di due o più cilindri anche con un carburatore singolo.
L'applicazione di carburatori motori pluricilindrici è realizzata, funzione della geometria del motore, in due
versioni:
- con carburatori indipendenti e quindi con un cavo di comando gas per ogni carburatore;
- con carburatori raggruppati rigidamente fra di loro a mezzo di un'apposita flangia e con un unico cavo
di comando. (caso TMAX)
Tutte le operazioni necessarie per la regolazione dei carburatori raggruppati rimangono inalterate rispetto
quanto descritto per i carburatori singoli.
4.1 Messa a punto e regolazione del minimo
La regolazione del minimo, su di un motore a più cilindri alimentato da più carburatori, deve essere eseguita
disponendo di manometro a mercurio (vacuometro o vuotometro che dir si voglia) con un numero di colonne
uguale al numero dei carburatori montati.
È necessario inoltre assicurarsi, sia nel caso di carburatori indipendenti sia di carburatori raggruppati, che i cavi
di comando gas abbiano a riposo un giuoco di circa 1mm. .
A questo punto si può procedere alla regolazione del minimo nel modo seguente:
- si collegano al manometro a mercurio i condotti di aspirazione togliendo i tappi previsti sulle prese di
depressione (nel TMAX nella parte superiore dei collettori di aspirazione) ed avvitando i relativi raccordi; nel
caso fosse montato un compensatore è necessario smontarlo e collegare il manometro a mercurio agli attacchi
del compensatore stesso;
- Si svitano di circa due giri dalla posizione di completa chiusura tutte le viti di regolazione miscela;
- si avvia il motore e dopo aver raggiunto la normale temperatura di funzionamento, si regola il minimo (con
quella manopolina in plastica nera con intaglio a croce al centro, in senso orario aumenta il regime viceversa
diminuisce…) a circa 1000 giri/min., agendo sulla vita di regolazione valvola gas;
- per i carburatori indipendenti si allineano le altezze delle varie colonne di mercurio agendo sulle viti di
regolazione valvola gas di ogni carburatore;
- per i carburatori raggruppati si allineano invece le altezze delle varie colonne di mercurio a quella del
carburatore direttamente collegato al comando gas, avvitando o svitando le viti di regolazione delle valvole gas
(caso TMAX);
- si agisce quindi sulle viti di regolazione miscela di ogni carburatore e si porta il motore al regime di rotazione
più regolare ed elevato possibile ;
- si ripete l'operazione di controllo dell'allineamento delle colonne di mercurio e quindi si porta il motore al regime
di rotazione minimo desiderato (1.150 – 1.250 giri min. TMAX) agendo sulla vite di regolazione valvola gas;
- per i carburatori indipendenti occorre inoltre controllare che durante piccole aperture della manopola del gas si
mantenga l’allineamento delle colonne di mercurio ed in caso contrario agire sulle viti di regolazione (registri) dei
cavi di comando;
- si staccano infine accordi del manometro a mercurio e quindi si rimontano gli appositi tappi o il compensatore.
N.B. : Nel caso in cui il gruppo di carburatori sia stato smontato per l'operazione di manutenzione, prima del
rimontaggio occorrerà provvedere ad una sincronizzazione meccanica degli stessi facendo in modo che le
valvole gas risultino, in posizione di chiusura, aperte tutte di circa 1mm, e che le viti di regolazione miscela
minimo siano aperte di due giri dalla posizione di completa chiusura.
5 - Fattori influenzanti la carburazione
La carburazione stabilita in determinate condizioni può risultare in qualche caso in precisa, poiché, possono
subentrare dei fattori che la influenzano e che si possono identificare in:
- variazione di combustibile
- variazione di pressione
- variazione di temperatura.
5.1 Variazione di combustibile
Nel caso di impiego di combustibile diverso dalla benzina commerciale è necessario valutare teoricamente il
nuovo rapporto di miscela stechiometrico e conseguentemente variare tutti i diametri dei getti.
Se rapporto di miscela stechiometrico diminuisce, i getti devono essere aumentati, naturalmente se il rapporto
aumenta i diametri dei getti dovranno essere diminuiti.
Naturalmente queste variazioni possono essere fatte percentualmente e cioè nel caso il rapporto stechiometrico
aumentasse di una certa percentuale di altrettanta percentuale si dovrà diminuire il diametro dei getti.
Se ad esempio si sostituisse la benzina commerciale (rapporto stechiometrico 14,5) con l'alcol metilico
(metanolo con formula CH3OH – rapporto stechiometrico 6,5) i diametri dei getti dovranno essere aumentati di
circa il 50%. Se l'impiego di combustibile formato dal 25% di benzina ed al 75% di metanolo, il diametro di dei
getti dovranno essere aumentati del 30% e con combustibile formato dal 50% di benzina il 50% di metanolo il
diametro di dei getti dovranno essere aumentati di solo il 18%. (Voi direte: “…che che ce frega mica ci mettiamo
l’alcool dentro il serbatoio!” ma è utile saperlo)
È necessario in questi casi sostituire anche le valvole a spillo aumentando il diametro delle sedi di entrata
combustibile.
È inoltre indispensabile che, impiegando particolari combustibile, i materiali con cui realizzato il
carburatoreabbiano subito opportuni trattamenti.
5.2 Variazioni di pressione e di temperatura
Le variazione di pressione o di temperatura provocano una variazione di densità dell'aria e quindi un'alterazione
del rapporto aria/combustibile; si rende perciò necessario un ulteriore messa a punto che dovrà tenere conto
delle variazioni intervenute, onde eliminare tali inconvenienti.
Una diminuzione della pressione, provocando una diminuzione della densità dell'aria, determina un
arricchimento della miscela e quindi è necessario diminuire il diametro dei getti.
Anche variazioni di quota determinano la variazione della carburazione poiché provocano variazione di densità
dell'aria; conseguentemente l'impiego continuato di un veicolo ad una quota superiore ha il 1500 metri carburato
a livello del mare, necessita di una variazione del diametro dei getti legata alla variazione di pressione.
Anche in questo caso ad una diminuzione di pressione deve corrispondere una diminuzione del diametro di tali
getti.
Inoltre ad ogni diminuzione delle temperatura dell'aria corrisponde un’aumento di densità della stessa e
conseguentemente un impoverimento della miscela; è necessario quindi aumentare il diametro dei getti.
Riassumendo si può dire che ha una diminuzione di pressione, aumento di quota o aumento di temperatura,
deve corrispondere una diminuzione dei getti; in caso invece di aumento di pressione, diminuzione di quota o di
diminuzione di temperatura deve corrispondere un aumento dei getti.
6.0 Il Carburatore a depressione
Il carburatore di questo genere si definisce a “depressione costante”, ma in realtà non dobbiamo pensare che il
valore della depressione, in assoluto, sia affatto invariabile.
Il problema della modulabilità del carburatore, vale a dire la risposta del propulsore in funzione dell’apertura
dell’acceleratore, è legato, infatti, al valore della depressione che permette di aspirare il carburante dal circuito
del massimo.
Quando, con un carburatore tradizionale, si apre rapidamente l’acceleratore (senza dunque “accompagnare” la
progressione del motore con l’apertura del gas) l’area del diffusore aumenta repentinamente, mentre la portata
aspirata dal motore non è ancora cresciuta perché quest’ultimo non prende i giri con la stessa rapidità.
Aumentando l’area a portata praticamente costante, diminuisce la velocità del flusso e, quindi, aumenta la
pressione: si spiega quindi come venga a mancare il segnale che invece servirebbe per aspirare dal
polverizzatore la maggior quantità di carburante, necessaria per alimentare il motore.
Il risultato è che quest’ultimo manca nell’erogazione, tanto che spesso si deve tornare a parzializzare per
ottenere una progressione decente.
Con il carburatore a depressione si hanno due elementi di regolazione della portata: la valvola a farfalla, di tipo
automobilistico, comandata direttamente dal cavo gas, e la valvola a pistone tradizionale, con tanto di spillo
conico, azionata dal sistema a depressione propriamente detto. Tale valvola è cioè collegata ad una camera di
depressione per mezzo di una membrana flessibile; la camera è in comunicazione per mezzo di uno o più fori
con la sezione ristretta del diffusore, ossia quella sotto la valvola stessa.
In questo spazio si genera la depressione che appunto serve per aspirare il carburante dall’ugello; nel nostro
caso tale depressione arriva, attraverso i fori, anche nella camera soprastante la valvola.
La parte inferiore di tale camera si trova a pressione atmosferica perché è in comunicazione con la presa
d’aria del carburatore.
La depressione sottovalvola attira allora la medesima verso l’alto, vincendo la resistenza della molla di contrasto
che, dunque, diventa un elemento di regolazione, come del resto il diametro dei fori di presa depressione della
valvola, che influiscono in modo partico lare sulla prontezza di risposta nei transitori.
Maggiore è la depressione, maggiore sarà il sollevamento della valvola.
Con la valvola a farfalla (acceleratore) molto parzializzata o chiusa, la depressione sotto la valvola a pistone è
bassa, per cui quest’ultima è poco sollevata.
Quando si spalanca il comando gas, aumenta la velocità del flusso aspirato e la valvola inizia a sollevarsi in
proporzione.
Se il gas viene aperto bruscamente, la valvola a pistone non si solleva della stessa misura, bensì segue
autonomamente l’effettiva progressione del motore rimanendo svincolata dall’azione del pilota.
Con questo dispositivo dunque il motore è alimentato sempre con una portata ottimale, perché è il medesimo
segnale di aspirazione che aziona il circuito del carburante e ne modula l’erogazione.
Volendo introdurre un approccio analitico e semplificato in maniera drastica, si può dimostrare che l’alzata h
della valvola gas (che dobbiamo distinguere dalla farfalla) in un carburatore a depressione è legata ad una sola
coppia di variabili: l’angolo a di apertura della farfalla ed il regime del motore n. Ciò significa che in prima
approssimazione il sollevamento della valvola gas, e quindi l’azione del circuito del massimo, è funzione degli
stessi parametri che determinano l’erogazione di un impianto di iniezione elettronica a-n. In base a questi soli
due parametri sono gestite le aree di passaggio sia dell’aria (diffusore) sia del combustibile (accoppiamento
polverizzatore/spillo conico), facendo variare il rapporto di miscela in base alla condizione di funzionamento.
È chiaro allora come il carburatore a depressione funzioni in maniera indipendente dall’apertura del gas imposta
dal pilota, nel senso che l’erogazione di combustibile ed il passaggio di aria sono sì in funzione dell’apertura
farfalla, ma anche del regime di rotazione, mentre in un carburatore tradizionale l’unico parametro di controllo è
la corsa dell’acceleratore mentre regime di rotazione del motore non ha alcun peso.
Lo schema evidenzia la differenza di funzionamento tra il carburatore tradizionale e quello a depressione (più
precisa) in base a quanto sopra esposto:
Nella fattispecie della YAMAHA XP500 TMAX (Modelli 01-02-03) ci troviamo di fronte due carburatori prodotti
da MIKUNI modello BS30 (sigla 5GJ1 00) (Vedi Foto MIKUNI Pg. 7) con diffusore da 30 mm. a depressione,
senza pompa di ripresa, dotati di starter automatico a comando elettrico e sensore TPS (sensore posizione
farfalla).
NOTA: Il sensore TPS necessita di un’apposita e complessa regolazione. Non rimuoverlo dalla sua
sede!
Non sono presenti neppure dispositivi quali l’ACV che, in particolari carburatori, impedisce gli “scoppietii” in
rilascio, in caso uno smagrimento (impoverimento) eccessivo della carburazione.
Resta valido, per la regolazione della carburazione, quanto visto nei passi prededenti.
Di seguito un’esploso dello stesso:
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1 stantuffo starter automatico
2 coperchio camera di depressione
3 molla valvola a pistone
4 kit spillo conico
5 valvola a pistone
6 tappo filettato
7 vite miscela minimo (carburazione)
8 bullone di scarico carburante
9 coperchio vaschetta galleggiante
10 guarnizione vaschetta galleggiante
11 perno galleggiante
12 galleggiante
13 valvola spillo conico
14 sede valvola spillo conico
15 getto principale (massimo)
16 portagetto principale o polverizatore
17 getto minimo.
Dati tecnici:
Vi sarete resi certamente conto, (sperando di non averVi annoiato), di quali e quante siano le variabili che
influenzano il funzionamento di questo dispositivo (tenete conto che ho riportato le principali e piu’ importanti).
La sola alesatura di un carburatore, ad es., rischia di comprometterne il funzionamento in maniera irreversibile
(si tenga presente che il condotto di aspirazione principale, o diffusore, basato, come visto, sul principio del
Cono di Venturi, è il risultato di calcoli molto complessi in fase di progettazione) , non ha una forma regolare e
certamente non si puo’ realizzarne uno “a occhio” che rispetti le regole enunciate in precedenza (se va male
indietro non si torna!). Inoltre abbiamo visto come dev’essere conseguentemente adeguata tutta la circuiteria
(minimo, progressione, massimo) relativa, avendo a disposizione un Kit contenente getti, polverizzatori, spilli
conici, valvole gas, valvole a spillo etc. cosa purtroppo non possibile con determinati carburatori JAP (caso del
Mikuni BS30 del TMAX) .
Sarebbe più proficuo (avendo molti soldi, tempo e voglia…) sostituire i due carburatori con altri di fabbricazione
nazionale disponendo, quindi, di molte piu’ possibilità, per quanto riguarda la taratura e la relativa messa a
punto, anche se, nel caso specifico, il guadagno in potenza massima (volendo ottenere anche una curva di
erogazione il più lineare possibile e quindi un comportamento del motore che abbia un buon compromesso
durante le tre fasi di funzionamento…) non arriva a livelli tali da giustificarne la spesa…
In ultima analisi il diametro dei condotti di aspirazione deve esser commisurato al diametro del diffusore del
carburatore. Non ha senso, ad es,. montare dei carburatori da 40 mm di Ǿ quando abbiamo a disposizione dei
condotti che al massimo arrivano a 35 mm di Ǿ.
Quanto sopra riportato è il risultato di una piccola ricerca, realizzata con materiale specifico nel settore
solamente ASSEMBLATA dal Sottoscritto (il quale, tempo addietro, si è fatto un corso in merito…) , che puo’
essere interessante per tutti gli appassionati.
Cordialmente
YAM@uro