evoluzione del motore e differenze tra le varie cilindrate

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Con il seguente articolo, si cercherà di descrivere nel modo più semplice possibile e con le conoscenze in possesso, tutte le modifiche apportate al motore 125/150 cc, da parte dei tecnici Rotax, per portarlo a 177 cc. Motore noto al pubblico, come versione 200.

Prima di cominciare è utile leggere l'articolo: qualche cenno storico per avere un'idea cronologica degli eventi. E di ribadire  alcuni concetti e termini di base:

Alesaggio: si indica il diametro della sezione interna del cilindro e o del pistone;

Corsa: è lo spazio percorso dal pistone, nel suo movimento (tra il Punto Morto Superiore (PMS) ed il Punto Morto Inferiore (PMI) );

Cilindrata: è il volume generato da ciascun pistone durante il suo movimento nel cilindro, moltiplicato per il numero dei cilindri del motore.

Ora è possibile determinare la formula per calcolare la cilindrata di un motore. Abbiamo bisogno di tre parametri:

Alesaggio --> A ; Corsa --> C ; numero di cilindri--> N. 

Per prima cosa calcoliamo la superficie del pistone che si ricava dall'alesaggio:

Sp= ∏ x (A / 2) 2

Questa superficie spostandosi all'interno del cilindro genera un volume che non è  nient'altro che:

V= Sp x C

Ora se il motore è un mono abbiamo già la sua cilindrata, se invece è un pluricilindrico la cilindrata unitaria va moltiplicata per il numero di cilindri per ottenere quella totale:

Ct= V x N

Esempio pratico, calcoliamo la cilindrata della versione 150


Diametro cilindro del 150 (dal manuale uso): 62 mm --> A
Corsa 150: 50 mm --> C
Sp= 3,14 x (62/2)2 = 3017.54 mm2
V= 3017.54 x 50 = 150877 mm3, poi lo dividiamo per 1000 e otteniamo il volume in cm3= circa 151 cm3
Ct= 151 x 1= 151 cm3 (cilindrata totale)

Adesso che è chiaro cosa sia, l'alesaggio, la corsa e la cilindrata entriamo nel clou dell'articolo. Dunque siamo a cavallo degli anni 2000, il mercato dei maxi scooter registra un aumento di vendite considerevole e Aprilia sempre attenta alle novità, con più di 20.000 esemplari venduti (tra 125 e 150) cavalca l'onda del successo, nel 2000, presenta al Motor Show di Bologna la versione 200 dello Scarabeo. Sotto le plastiche il cuore pulsante è ancora Rotax. Una scelta che può apparire contraddittoria, ma ampiamente giustificata dai numeri. Infatti il monocilindrico Rotax con 4 valvole offriva la possibilità di un incremento di prestazioni consistente con un lieve aumento di cubatura, senza perciò influire sul peso che avrebbe potuto modificare l’eccellente equilibrio dinamico e dimensionale dello scooter. Inoltre il 200 non richiede un posizionamento nella gamma troppo elevato, consentendo di limitare la differenza di prezzo rispetto al 150 in poche centinaia di migliaia di Lire. 
L’incremento di cilindrata, seppur ridotto, porta beneficio alle prestazioni complessive: la potenza e soprattutto la coppia sono maggiori a tutti i regimi, migliora anche lo spunto, la ripresa e la fluidità di marcia con un incremento minimo della velocità di punta.
Una nota di merito va ai progettisti Rotax  perche’ sono riusciti a  posizionarsi in tre segmenti diversi utilizzando il medesimo progetto base. Altri produttori, di contro hanno generato un nuovo progetto per ogni cilindrata dando vita ad una proliferazioni di componenti e parti di ricambi.
Ma andiamo per ordine.


Modelli 125 e 150:

I primi esemplari prodotti, praticalmente identiche,  sono le cilindrate 125 e 150. Nella sostanza l’unica differenza è il diverso alesaggio, dunque pistone e cilindro dedicati per ognuna delle due cilindrate. Questi due cilindrate, inizialmente furono equipaggiate con cilindro cromato, cioé sulla superficie della canna viene applicato un trattamento indurente (nikasil) che nel tempo si è rivelato molto longevo permettendo percorrenze doppie rispetto alle tradizionali canne in acciaio. Poi in seguito Aprilia, senza un'apparente motivo,  ha adottato cilindri con camicia in acciaio.

A destra il cilindro del 125 come si evince dal minore alesaggio:


NOTA: Per capire quale cilindro monti il vostro Scarabeo, prendete il numero di serie del motore (sotto la parte annerita):


e confrontatelo con questa tabella:



Modello 200:

Le differenze in questo pseudo 200 rispetto ai colleghi precedenti sono: albero motore, carter motore, cilindro, pistone, albero a camme, variatore, scatola ingranaggi e correttore di coppia. Se tra 125 e 150 l’aumento di cilindrata e’ stata un operazione semplice, per passare al 200 si e’ creata una vera opera d’arte ingegneristica. Non potendo più aumentare l’alesaggio  per problemi di spazio, si e’ optato per l’aumento della corsa.

ALBERO MOTORE:

Qui i tecnici hanno fatto un ragionamento veramente apprezzabile: come già detto aumentando la corsa hanno ottenuto un 177cc, senza dover cambiare l'alesaggio. E' stata allungata la corsa di 8,4 mm, mantenendo inalterati tutti gli altri componenti (catena distribuzione, testata, pattini, ect).
Nella sostanza hanno preso l'albero motore e gli hanno spostato all'esterno, esattamente di 4,2 mm, il centro del perno di biella, ottenendo cosi una corsa piu' lunga di 4,2 mm sia nel pms che nel pmi. Poi, colpo di genio, con tale albero motore hanno accorciato la biella di 4,2mm (così facendo si sono riallineati al vecchio pms  del 150 mantenendo cosi inalterati i componenti su citati), ottenendo in totale una maggior corsa di 8,4mm. 


Albero motore del 200:


Simulazione dello spostamento del perno di biella (rispetto al disegno di destra, notare lo spostamento verso l'esterno, del perno di biella, sul disegno di sinistra):

albero motore/biella 200                                                                    albero motore/biella 125-150

  



CARTER:

In linea di massima, le fusioni in alluminio rimangono inalterate, e dunque tutte le cilindrate hanno i medesimi carter, unica particolarità, in questo 200 per assicurarsi il passaggio dell'albero e la discesa "sicura" del pistone con corsa allungata, sono state necessarie due fresate di "contenimento" all'interno del vano imbiellaggio.


Cerchiato in rosso le fresate in questione:



CILINDRO:

Facilmente intuibile, il cilindro ha una canna più lunga. Qui i tecnici hanno seguito una scelta costruttiva diversa dal solito. Forse per via di un contenimento dei costi di produzione richiesto da Aprilia (che nel frattempo cominciava ad avere i primi problemi economici) o forse per via di una scelta forzata, sta di fatto che qui a differenza dei 125/150 che montano sia il cilindro cromato che incamiciato, quello del 200 è unico ed è del tipo incamiciato con canna in acciaio. 
Due note in merito:
1° : tale componente a dire il vero era già presente nei prima serie del Leonardo, quindi complementare al cilindro cromato nei modelli 150;
2° l’acciaio permette sporgenze più lunghe e robuste dell’alluminio. 


A destra Il cilindro del 200, con la camicia più lunga e in acciaio :


Rapido escursus sui cilindri. Esistono tre macroclassi di cilindri: in ghisa, canna riportata e canna cromata. Questo vale per ogni cilindro, moto o auto. Da sempre il materiale piu' usato  per i monoblocchi è la ghisa proprio per la sua durezza, unica fusione e poi lavorazione di rettifica. Pro e contro: basso costo, peso eccessivo. La tecnologia avanza e iniziano a produrre monoblocchi in lega d'alluminio, più costosi ma leggeri. In questo caso, la canna diventa in acciaio, detta camicia, viene inserita a pressione con accoppiamento a interferenza e poi rettificata. Oggi la maggior parte dei prodotti di fascia costosa e' così costruito. Infine negli ultimi decenni sono spuntati i canna cromata. Cilindro e camicia ottenuti da un’ unica fusione in lega d'alluminio, in seguito poi viene ricoperta la superficie del cilindro con materiali duri come cromo e nichel (nikasil).

A sinistra  il cilindro 150 cromato, come si vede è più lucido, mentre a destra il cilindro 200 in acciaio:




PISTONE:

ha l'alesaggio (diametro) di 62mm ed e' stato scelto opportunamente ribassato, per la maggiore discesa nel carter dovuta alla maggiore corsa ottenuta. Per il resto le misure del nuovo pistone sono identiche a quelle del 150. Diametro spinotto, segmenti  ecc ecc.


I due pistoni a confronto. A sinistra  il pistone del 200 più basso di quello del 150:



ALBERO A CAMME:

l'albero a camme o "camshaft" e' leggermente più spinto. Pur rispettando le misure di quello montato sul 150, ha angolazioni di apertura maggiore. In pratica aumentano ritardi e anticipi delle alzate per ottenere un lieve incremento di potenza.


VARIATORE:

Questo particolare è stato completamente stravolto. Si è passati dal noioso variatore umido, a quello a secco. Nella sostanza non ci sarà più bisogno di ingrassare ne la boccola/spinotto della puleggia mobile e ne le piste di scorrimento dei rulli. Un bell'upgrade in termini di manutenzione. 


A sinistra il variatore del 150 con calotta para grasso e a destra il variatore a secco del 200:




CORRETTORE DI COPPIA:

Il correttore di coppia è quel componente a vite nel mozzo del gruppo frizione, ha il compito di contrastare la variazione del moto durante l’accelerazione del mezzo e mantiene “la marcia in tiro". Nella versione 200 è stato rinforzato con quattro perni contro  i tre degli altri modelli:



CONCLUSIONI:

Pro: due parole vanno spese sulla bonta’ del progetto Rotax, motore costruito seguendo la filosofia dei pluricilindri per maximoto: quattro valvole, lubrificazione forzata, alberi su bronzine, bilancieri su rulli. Oltre al progetto ben riuscito, la prova del tempo ha pure evidenziato un’elevata qualita’ dei materiali costruttivi.  Poche rotture, usure esigue, assemblaggi carter perfetti fanno di queste unità delle perle rare nel panorama motor/scooteristico.

Contro: a distanza di tempo dalla  commercializzazione si sono notati alcuni difetti, il principale e’ rappresentato dalla canna del cilindro in acciaio, che rende la versione 200 meno longeva rispetto ai colleghi con canna cromata, eccessivo rumore delle punterie e propensione alla bruciatura della guarnizione di testa. 

Quello appena descritto è un bell'esercizio di tecnica  ma ahimè l'ultimo. Dopo l’aggiornamento al 200, per l'Aprilia comincerà la discesa verso gli inferi, discesa che culminerà con il suo rilevamento da parte del gruppo Piaggio. Questo ovviamente ha decretato anche la fine dello sviluppo di questa unità che  però troverà , con delle sostanziali modifiche, un altro sviluppatore/utilizzatore: BMW C1. Ma questa è un’altra storia che affronteremo a breve in un altro articolo.




Testo: by motoniko77, bamborambo
Foto: by bamborambo



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