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il 03/03/2003 in Moto & Scooter

Analisi tecnica del tre cilindri della Benelli Tornado, vera chicca nel panorama motociclistico italiano ormai saturo di vecchie idee

Analisi tecnica del tre cilindri della Benelli Tornado, vera chicca nel panorama motociclistico italiano ormai saturo di vecchie idee
di Gianpaolo Riva, foto Alberto Cervetti

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Il motore della Tornado al banco prova

La configurazione di un motore tre cilindri in linea è senza dubbio interessante e vantaggiosa sotto molti aspetti. Infatti è più compatta di un quattro cilindri, trova un posizionamento meno problematico all'interno del telaio rispetto alle motorizzazioni a V ed inoltre la sua erogazione è molto particolare. Infatti ha capacità di allungo prossime a quelle di un quattro cilindri ed una progressione che non ha nulla da invidiare ad un bicilindrico. Anche la sua sonorità è caratteristica ed entusiasmante se evidenziata e valorizzata da un adatto impianto di scarico.
Il marchio Benelli ha riproposto sulla Tornado una motorizzazione con questo particolare schema a tre cilindri in linea, che era stato adottato con successo dalla Laverda negli anni Settanta e poi purtroppo mai più valorizzato. Il motore della Tornado nasce con tecnologie e metodi di progettazione moderni e dunque deve essere considerato un propulsore dell'ultima generazione. È alimentato con un sistema di iniezione gestito elettronicamente, integrato con l'accensione, impiega diverse parti in magnesio (i carter laterali del motore e il coperchio delle valvole) ed è stato sottoposto ad un intenso programma di messa a punto che ha permesso di aumentare notevolmente le sue prestazioni e la sua affidabilità. Nell'immagine è visibile il propulsore montato al banco della Motori Franco Morini, dove si sono svolti i test per effettuare gli affinamenti e le migliorie necessarie.



Il motore della Tornado ha i due carter che si dividono secondo un piano orizzontale. I cilindri non sono integrati in quello superiore e il comando della distribuzione avviene tramite una catena posizionata sul lato destro. I dati caratteristici di questo propulsore sono alesaggio di 88 mm con una corsa di 49.2 mm, per una cilindrata totale di 897 cc.
Il rapporto di compressione è di 11.5 : 1, ma può essere portato senza grossi problemi anche a 12:1. Questo significa che le camere di combustione e la fluidodinamica del sistema di aspirazione e scarico garantiscono sempre una perfetta combustione, senza rischiare di innescare fenomeni di detonazione anche se si aumenta il rapporto di compressione. La coppa dell'olio ha una conformazione particolare per lasciare passare il collettore di scarico tre in uno, che termina in un silenziatore con forme aggressive. La grossa protuberanza anteriore nel carter motore, alloggia l'albero equilibratore, necessario per questa architettura a tre cilindri in linea.

I due alberi a camme in testa vengono mossi da una catena mantenuta in tensione da pattini. Uno di questi (il posteriore) è spinto da un tenditore. Sul lato ingranaggi, gli alberi ruotano tramite l'ausilio di due cuscinetti a sfere, mentre negli altri punti di supporto ruotano direttamente sull'alluminio, opportunamente lubrificato tramite apposite canalizzazioni che trasportano l'olio spinto dalla pompa del circuito di lubrificazione.



Come si nota dalle immagini, gli ingranaggi sono montati sugli alberi tramite fori asolati e viti di fissaggio. Questo sistema permette di intervenire con facilità sul diagramma della distribuzione (fatto molto importante nella messa a punto di motori destinati alle competizioni).



Il diagramma della distribuzione stabilito a progetto è il seguente: aspirazione apre 21° prima del PMS e chiude 57° dopo il PMI; scarico apre 36° prima del PMI e chiude 26° dopo il PMS. Le valvole di aspirazione hanno diametro di 33 mm mentre quelle di scarico hanno diametro di 29 mm. Naturalmente per ogni cilindro ci sono quattro valvole: due di scarico e due di aspirazione. Il loro gambo ha diametro di 5 mm e sono azionate tramite bicchierino che comprime le molle cilindriche di richiamo, con interposizione dello spessore di registrazione del gioco. Le alzate delle valvole dovute al movimento dei lobi degli alberi a camme sono di 8 mm per lo scarico e di 9.5 mm per l'aspirazione.

Le camere di combustione sono molto raccolte grazie anche al limitato angolo incluso tra le valvole (pari a 26°gradi, dato da 12° di inclinazione delle valvole di aspirazione e 14° di quelle di scarico). Osservandole attentamente si può desumere che hanno una superficie contenuta in relazione al loro volume, limitando in questo modo le perdite di calore verso le parti esterne della testata. Le valvole sembrano però abbastanza schermate dalle superfici immediatamente vicine alle loro sedi. Questo significa che possono essere possibili interferenze sul passaggio dei gas, che vengono ostacolati durante il loro ingresso in camera di combustione.



La candela ha una posizione centrale e sono visibili evidenti aree di squish che imprimono alla carica fresca, in concomitanza con l'avvio della combustione, un moto rotatorio contenuto in un piano disposto come l'asse del cilindro. Questo moto si genera quando la testa del pistone si avvicina alle zone piatte e periferiche della camera di combustione. Come conseguenza aumenta la turbolenza della carica fresca e dunque si ha una combustione migliore con una elevata velocità media di propagazione del fronte di fiamma.



I condotti di aspirazione e scarico sono perfettamente realizzati e presentano una buona finitura superficiale che non deve comunque essere estremamente spinta, (specialmente sul raggio più corto del condotto di aspirazione, nella zona prossima alla sede valvola). Le guide delle valvole hanno una limitata sporgenza per non disturbare eccessivamente il passaggio dei gas freschi e di scarico.

L'albero motore ha quattro supporti di banco con diametro di 38 mm, mentre i perni di manovella hanno diametro di 37 mm. La superficie laterale di ricopertura tra supporti di banco e perni di biella, indice della rigidità dell'albero motore, vale 6.6 mm. Sul lato destro dell'albero stesso è ricavato l'ingranaggio per il comando della trasmissione primaria e il pignone che muove la catena della distribuzione. Sul lato sinistro è invece presente l'ingranaggio per il comando dell'albero equilibratore, posizionato nella parte frontale del carter motore. Il pistone ha tre fasce elastiche: le prime due di tenuta e la terza raschia olio. È alleggerito sui fianchi e il mantello non usa nessun riporto in grafite per limitare l'attrito con il cilindro. Sulla sua testa piatta, sono ricavate evidenti sacche per lasciare spazio ai funghi delle valvole, durante la fase di incrocio della distribuzione.



Per contenere il peso della biella la sua testa utilizza viti senza dado. L'interasse della biella è 116,6 mm ottenendo così un rapporto raggio di manovella/interasse di biella pari a 0,21. Si denota quindi una biella lunga in relazione al raggio di manovella, rispetto al valore usuale di 0,25. Questo significa che i pistoni del propulsore Benelli hanno una spinta laterale sui cilindri contenuta, a vantaggio di una minore usura (fattore importante per un motore da competizione, nel quale le sollecitazioni sono sempre elevate).

Il carter motore è diviso in due parti secondo un piano orizzontale e il semi carter superiore non è integrato con il blocco cilindri. Nell'immagine è possibile vedere a sinistra l'alloggiamento dell'albero equilibratore, alla sua destra l'alloggiamento dell'albero motore. Troviamo poi la cavità del cambio estraibile. Sopra di essa lo spazio per il montaggio dell'alternatore e del motorino d'avviamento.
A sinistra della cavità del cambio, è ricavata quella per la pompa dell'acqua. Su un motore a tre cilindri come quello della Tornado Benelli, l'albero equilibratore è indispensabile per limitare le forze e le coppie di inerzia che si generano e che provocano vibrazioni. Per garantire l'equidistanza tra i cicli utili di ciascun cilindro (e dunque la migliore erogazione della coppia), l'albero motore ha le manovelle distanziate di 120°.



Per questo motore le forze centrifughe sono equilibrate, così come quelle alterne di inerzia del primo ordine. La condizione di equilibrio non è invece verificata per le coppie dovute alle forze centrifughe. Essa viene raggiunta contrappesando opportunamente l'albero motore. Anche le coppie dovute alle forze alterne del primo ordine non sono equilibrate. Si annullano con due alberi uno controrotante e l'altro equirotante con l'albero motore, che abbiano masse eccentriche capaci di generare due coppie pari alla metà di quella dovuta alle forze alterne del primo ordine. Le masse relative all'albero equirotante sono integrate nell'albero motore. Si può perciò utilizzare un solo albero controrotante che è quello presente nella parte anteriore del motore tre cilindri della Benelli. Le forze alterne del secondo ordine rimangono equilibrate, mentre questa condizione non è verificata per la coppia dovuta alle forze alterne del secondo ordine. Questa può essere equilibrata utilizzando due alberi, uno equirotante e l'altro controrotante rispetto l'albero motore, che si muovono con velocità angolare doppia. Tali alberi non sono presenti sul motore della Tornado. La loro applicazione infatti renderebbe l'architettura del propulsore troppo complessa e comunque tali forzanti non hanno un'elevata intensità.

Stupendo il cambio adottato sul motore tre cilindri della Tornado. E' infatti una unità estraibile, adatta per le competizioni dove è necessario cambiare molto velocemente i rapporti, in funzione del tracciato sul quale si deve correre. I rapporti utilizzati sulla versione stradale sono i seguenti: trasmissione primaria: 1.901, prima marcia 2.864, seconda marcia 1.882, terza marcia 1.5, quarta marcia 1.273, quinta marcia 1.130, sesta marcia 1.042, trasmissione finale 2,5625 (pignone di 16 denti e corona di 41). La frizione naturalmente è a secco, del tipo multi disco antisaltellamento. L'alternatore utilizzato non ha il circuito induttore a magneti permanenti direttamente alloggiati sulla estremità dell'albero motore, ma è una unità molto compatta con circuito induttore eccitato dall'impianto elettrico della moto. Essa è posizionata sopra la parte posteriore del carter motore vicino al motorino d'avviamento, rendendo il propulsore nel suo complesso estremamente compatto. La pompa dell'acqua è montata vicino al carter esterno del cambio (in figura si vede il foro dell'alloggiamento e sul fondo l'alberino della pompa dell'olio dal quale riceve il moto).

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