Mettere in fase un motore è tutt’altro che un’operazione fredda e senz’anima. Stabilire come distribuire gli scoppi è un mestiere da ingegneri che si interseca con la poesia.
di Mario Ciaccia
La sequenza degli scoppi di un motore a due o più cilindri è ciò che conferisce a questi pezzi di metallo buona parte del loro carattere, eppure pochi motociclisti ci fanno caso: le motociclette forniscono tante di quelle emozioni che può capitare persino che ci sia chi non si rende conto se la propria moto ha due o quattro cilindri, ma vive felice lo stesso.
Qui non parleremo del numero dei cilindri ma dello sfasamento dei perni di manovella, per cui il rischio è che venga fuori un articolo pallosissimo. Ma ho deciso di correrlo, perché a molta gente capita di godere guidando questo motore e non quello e la differenza non sta nel sound o nell’erogazione.
La fasatura e l’erogazione non sono la stessa cosa, ma la prima influenza la seconda, anche se è solo uno degli ingredienti che la determinano.
Confesso che io, per milioni di anni, ho sentito parlare di queste cose ma non le capivo e non le approfondivo. E anche oggi non è facile districarsi in concetti che parlano di fasatura tramite sfasamenti, se non sfalsamenti!
Nel 1980 – mi ero appena appassionato alle moto – lessi un articolo che spiegava che Laverda, sulla 1200 TS a tre cilindri, aveva deciso di adottare i perni di manovella sfasati a 120° al posto dei 180° della 1000 Jota. Per me era arabo.
Nell’articolo si leggeva che Laverda, quando aveva creato la 1000 a tre cilindri, aveva scelto la fasatura a 180° per dare al motore un carattere diverso da quello della Triumph Trident, ma poi con la 1200 TS aveva deciso di fare un motore più normale, perché il 1000 vibrava troppo. Diciamo che capivo gli effetti collaterali della faccenda, ma me ne sfuggiva il succo.
Nel 1992, Honda ha creato il Big Bang, ovvero un V4 a due tempi, destinato al Mondiale classe 500, in cui i cilindri scoppiavano insieme due a due. Ma non mi era chiaro come ci si arrivasse.
Africa Twin e Super Ténéré, fasature diversissime
Negli anni ’90 si formarono le due fazioni tra chi amava la Honda Africa Twin 650/750 e chi, invece, la Yamaha Super Ténéré 750. Buona parte dell’umanità ha bisogno di credere ciecamente in una bandiera e di denigrare tutte le altre, senza vie di mezzo, così c’erano rivalità da stadio tra i seguaci delle due moto.
I fan della Honda dicevano che il loro V2 aveva un tiro fantastico ai bassi e pulsava come un cuore umano, mentre il bicilindrico in linea della Yamaha ai bassi era piatto e vuoto come un 4 cilindri e si scatenava solo agli alti regimi.
Per molti era normale – e succede ancora oggi – pensare che tutti i bicilindrici in linea fossero noiosi ai bassi regimi e che i V2 fossero traboccanti di personalità. Bastava sentire il sound: la Honda faceva pum pum, la Yamaha un ruggito sordo e costante.
Eppure c’erano fruitori entusiasti delle Super Ténéré, come i tre qui sopra. Infatti il motore della Yamaha non era per niente noioso e non solo perché allungava tanto. C’era un motivo tecnico ben preciso che gli dava un carattere diverso da quello della rivale V2. Ne ebbi una vaga intuizione quando proposi agli amici una gara di trazione su una salita fangosa.
Le contendenti erano la mia Africa Twin 750 e una Super Ténéré 750, entrambe equipaggiate con gomme tassellate simili. Ciascun partecipante doveva provarle entrambe e le differenze furono enormi. Affrontando la salita con poca rincorsa e in seconda, l’Africona saliva meglio perché il motore spingeva di più ai bassi.
Ma se partivamo da fermi, per quanto dessimo poco gas e zampettassimo come pazzi, con la Honda perdevamo trazione e la ruota pattinava, mentre con la Yamaha si riusciva a salire dando un filo di gas.
Questo sono io con la Yamaha. Certo, sono tanti i fattori che portano a questi risultati ma si capì che l’erogazione apparentemente piatta e noiosa della Super Ténéré aveva, in realtà, un suo perché.
Nel 1995, il motore della Super Ténéré venne maggiorato a 850 cc e piazzato su una moto sportiva sfacciatamente ispirata alle Ducati Supersport, con tanto di telaio a traliccio, chiamata TRX.
Mi misi a ridere: come puoi pensare di competere con Ducati, se hai un bicilindrico in linea? In realtà, nella scheda tecnica della TRX 850 c’era un dato che ci diceva che la somiglianza era ancora più sfacciata, ma pochi ci fecero caso. E io non ebbi mai modo di provare quella moto.
Nel frattempo, i bicilindrici in linea sparivano uno dopo l’altro. In giro c’erano solo V2. Oggi la situazione si è ribaltata, però esisteva un feudo dove i “bic” in linea resistevano ed era quello delle 500 giapponesi economiche, come la Honda CB500 e le Kawasaki ER-5 e KLE500.
Ma le cilindrate erano modeste, per cui la coppia era poca e così il mio pregiudizio verso quella tipologia di motore restava. Il fatto che il sound fosse palesemente diverso lo attribuivo agli impianti di scarico.
BMW F 800: una fasatura che ci ricordava qualcosa
Nel 2006, BMW mise in produzione una nuova famiglia di moto da strada, le F 800, spinte da un bicilindrico in linea inedito. In foto ho messo la GT del 2013 perché la considero una delle mie stradali da viaggio preferite, ma la prima della famiglia fu la ST. Andava come la Super Ténéré 750: stessa erogazione apparentemente vuota ai bassi e sound sordo e costante, che ricordava quello delle BMW boxer.
Nel 2008 uscì una enduro dotata dello stesso motore, la F 800 GS e io ebbi modo di provare uno dei primi esemplari a un rally in Basilicata, dove piovve e nevicò per i primi due giorni. Rimasi basito dalla trazione incredibile che questa moto aveva nel fango, pur montando gomme scarse.
C’erano salite ripide e scivolose dove la moto si arrampicava con un filo di gas, a regimi ai quali la mia Africona si sarebbe spenta. Altro che moto noiosa!
A quel rally partecipava anche Massimo Doretto, che aveva la mia stessa moto ma nella versione elaborata dallo specialista Alberto Palma. Lo vediamo in un fantastico UomoMezzo sullo sfondo dei muri di… Muro Lucano. Anche il forte rallysta era sconvolto dalla trazione della F 800 GS.
Con quella moto si trovava così bene che ci avrebbe vinto il titolo italiano bicilindriche al campionato italiano motorally del 2008. Fu lui a dirmi una frase che mi aprì un mondo: «Questa moto sale sui muri con un filo di gas, si vede che è fasata a 360°. Del resto ha la stessa erogazione delle BMW boxer».
Nel dettaglio non capii nulla, ma globalmente ebbi chiaro che si trattava di un argomento affascinante e che dovevo studiare. Lo so che è scandaloso che un giornalista di moto ignorasse il tema dello sfalsamento dei perni di biella, ma molti colleghi non se sanno nulla neanche oggi e non si pongono domande quando provano motori palesemente diversi gli uni dagli altri. Lo stesso succede con gli appassionati di moto, ma è più facile che ignorino certe cose dato che sono le comparative il modo migliore per capire che certe moto sono fatte così e altre cosà.
Fasatura: sul mono è facile capirci qualcosa
Allora, cercando di essere il più semplice possibile: prendiamo un monocilindrico a quattro tempi, che ha un pistone e una biella. Sappiamo che ogni ciclo vitale comprende l’immissione della miscela aria-benzina nella camera di scoppio, la compressione, lo scoppio e lo scarico e che tutto ciò dura per due salite-discese del pistone e per due giri dell’albero motore (720°).
ebbi chiaro che si trattava di un argomento affascinante e che dovevo studiare.
Adesso prendiamo un bicilindrico in linea, che ha due pistoni e due bielle. Potremmo far viaggiare le due coppie all’unisono, facendo le stesse cose: i pistoni salgono insieme, fanno pum insieme, scendono insieme, e così via di seguito. Sarebbe un motore con sfalsamento dei perni di biella di zero gradi e funzionerebbe esattamente come un monocilindrico, con un (doppio) scoppio ogni 720°.
Avrebbe senso? Sì, se volessimo l’erogazione di un monocilindrico con prestazioni elevatissime: ci vorrebbe un alesaggio esagerato, il motore diventerebbe un mostro deforme e così si farebbe prima a fare un “bicilindrico rinnegato”. Beh, che io sappia un motore così non esiste, non lo fa nessuno.
Per ora, il monocilindrico con il rapporto alesaggio/corsa più spinto è il Ducati 698, con misure di 116×62 mm. L’MX450 da cross, che è ancora più corsaiolo, ha la stessa corsa ma molto meno alesaggio. Però stiamo divagando.
Prendiamo lo stesso bicilindrico in linea e facciamo in modo che, quando un pistone fa scoppiare la miscela, l’altro stia scaricando la miscela bruciata: è quindi sfalsato di un giro dell’albero motore, come se fosse in ritardo (o in anticipo) di 360° sull’altro pistone.
Così facendo abbiamo uno scoppio ogni giro dell’albero motore (360°) e non ogni due (720°). In questo modo la potenza sarebbe erogata in maniera più regolare, con gli scoppi intervallati in maniera costante. Questo è il cosiddetto motore con i perni di biella sfalsati a 360°.
Le già citate Yamaha Super Ténéré 750 e BMW F 800 GS hanno il motore fasato a 360°, così come la Benelli TRK 502, lo scooter Yamaha T-Max e la Kawasaki W800. Tutte e cinque hanno un sound cupo (terribile nel caso dei T-Max con scarico aperto guidato dai tamarri in ciabatte) e quelle con le marce possono avanzare con un filo di gas con i rapporti lunghi senza strappare (da cui deriva una gran trazione). Ai bassi regimi sembrano povere di coppia, ma non è vero.
Il grosso difetto di questa configurazione è che produce vibrazioni devastanti, per cui è necessario combatterle con complicazioni meccaniche come le terze bielle o i contrappesi: i motori diventano così più pesanti.
Allora qualcuno ha pensato di fare il bicilindrico in linea con un pistone in ritardo di 180° rispetto all’altro, per ridurre le vibrazioni. Quando uno è al punto morto superiore, l’altro è a quello inferiore. Ci sono quindi due scoppi nel giro di 180° e poi una lunga pausa di 540° senza che succeda nulla.
pum-pum-pausa-pum-pum-pausa: quasi un monocilindrico. Il sound delle pistonate di questi motori è inconfondibile. Questa è la fasatura delle varie Honda CB500, della Kawasaki Versys 650, della Moto Morini X-Cape e della Benelli TRK 702.
Ah già, adesso la Honda CB500X è diventata NX500. C’è una teoria che dice che se avvicini gli scoppi e poi fai una pausa, la gomma ha il tempo di riprendere il grip: è il motivo per cui Honda creò il Big Bang per correre nella classe 500 nel 1992, e fece bene perché la moto era meno potente ma aveva più trazione in uscita di curva.
Cagiva la copiò subito, poi lo fecero anche Yamaha e Suzuki. Quindi, in teoria, il bicilindrico in linea fasato a 180° avrebbe più trazione del 360°, ma a me sembra che questa cosa sia smentita dalla pratica. Probabilmente il 360°, per il fatto che riesce a girare a regimi inferiori, riesce a erogare potenze minime con grande regolarità e questa cosa aiuta molto nel fango. Se dai lo stesso poco gas con un 180°, il motore si spegne. Devi dargliene un po’ di più e, a quel punto, hai troppa potenza per un fondo iperultraviscido.
La fasatura dei bicilindrici a V
Non sono un ingegnere e non so spiegare perché ma, tra i bicilindrici in linea, i 180° sono quelli che mi piacciono di meno, a livello di piacere di guida ma anche di efficacia. Credo che le soluzioni migliori, a livello di piacere di guida dovuto alle pulsazioni, siano quelle dove gli scoppi non sono né scanditi regolarmente, né troppo vicini tra loro, come nel caso dei bicilindrici a V. Non lo dico su basi scientifiche, ma solo sugli effetti che provo guidando le varie tipologie di motori: i V2, infatti, mi fanno godere molto più dei bicilindrici in linea fasati a 180°. Hanno un albero motore molto corto e due bielle che convergono in un solo punto, affiancandosi. In questo caso la cadenza degli scoppi dipende dall’angolo dei cilindri e più sono stretti e più gli scoppi tendono a essere regolari, senza riuscirci del tutto.
Gli Harley-Davidson classici hanno una V talmente stretta (45°) che le bielle convergono in un solo punto, con una che avvolge l’altra nel perno di manovella (biella madre-figlia).
I due scoppi sono più scanditi che nel bicilindrico in linea a 180°: sono staccati di 315° prima e 405° poi. I KTM LC8 hanno gli scoppi separati di 285° e poi di 435°.
I V2 di 90°, come i Ducati V2, i Guzzi, le Aprilia Capo Nord 1200, le Suzuki TL1000, V-Strom 650 e 1050, le Honda VTR1000 e Varadero, ecc. hanno due scoppi a distanza di 270° e poi una pausa di 450°.
Honda voleva creare un V2 longitudinale corto ma con la fasatura e le vibrazioni di un V2 di 90°, così ha realizzato una serie di motori (NT500, XLV750R, Africa Twin 650/750, Transalp) con un V molto stretto ma le bielle sfalsate (non sfasate) con un angolo maggiore. Per l’Africa Twin gli angoli sono quelli che si vedono nel disegno, 52° la V tra i cilindri e 76° le bielle.
Ora, lo sapete come sono i V2: sono molto amati perché hanno delle pulsazioni da cuore umano, sono vivi, è bello riprendere con loro dai bassi regimi, anche se non sono elastici come i bicilindrici in linea a 360°. Quindi viene spontanea una domanda: perché non fare un bicilindrico in linea che abbia la stessa fasatura di un V2?
E qua si torna al 1995, a quando cioè Yamaha ha creato quella sportiva che si ispirava alla Ducati Supersport. Per ricreare la stessa cadenza degli scoppi del V2 a 90° della Ducati, il motore della Super Ténéré era stato dotato di perni di manovella sfasati di 270°.
Vuol dire che un pistone è al punto morto superiore quando il fratello ha superato quello inferiore ed è a metà strada verso il superiore: è importante, perché non c’è mai una fase con entrambi i pistoni fermi.
Questa soluzione ha avuto successo, così pochi anni dopo Yamaha l’ha applicata anche alla TDM, che da 850 cc a 360° è diventata 900 cc a 270°. E quando, soprattutto per motivi economici, le Case si sono buttate a pesce sui bicilindrici in linea, parecchie hanno scelto lo sfasamento a 270°. Solo tra le maxienduro abbiamo la BMW F 900 GS, la CFMOTO 450MT, la Honda CRF1100L Africa Twin, la Suzuki V-Strom 800, la Yamaha Ténéré 700…
Anche il prototipo della Royal Enfield Himalayan 750 sposa la 270°, nonostante la sua antenata Interceptor 700 fosse a 360°. KTM invece ha sfasato a 285° i suoi bicilindrici in linea delle serie 790 e 890 (Duke, Adventure) perché avessero la stessa cadenza degli scoppi del V2 LC8 a 75°.
Sembra che il Kove 800X, accusato di essere un plagio del KTM, sia in realtà fasato a 270°. Nei boxer BMW i due pistoni contrapposti sono sfasati di 180°, ma come sound e regolarità ai bassissimi regimi sembrano dei bicilindrici in linea fasati a 360°. Sfasati, fasati… Non vi scoppia la testa?
Poi c’è il Benda P51 boxer ibrido da 250 cc, che è sfasato di 170°. BMW ha appena presentato un bicilindrico in linea di 135°, quindi con i due scoppi più vicini tra tutti: è quello della nuova F 450 GS. E anche lui non presenta mai entrambi i pistoni nei punti morti.
La fasatura dei 3 e 4 cilindri
Questi giochi si fanno anche con i motori con più di due cilindri. I tre cilindri in linea con gli scoppi regolari sono fasati a 120°, ma in passato c’era la Laverda Jota da 180° e adesso abbiamo le Triumph Tiger 900 e 1200 da 90°, che fanno due scoppi vicini e uno isolato.
Tra le 4 cilindri ci sono la Yamaha R1, che fa due scoppi più vicini e altri un po’ più staccati e il V4 Ducati (Panigale, Multistrada…) in cui i quattro scoppi avvengono tutti nei primi 380°, a intervalli non regolari tra loro. Poi per 340° non scoppia un solo petardo.
Sulla Yamaha R1 l’albero motore, cosiddetto a croce o crossplane, fa sì che i pistoni siano tutti spettinati: come si vede, non c’è uno messo come gli altri.
Ma questa è la teoria.
Nella pratica abbiamo moto fasate a 270°, come la Honda CRF1100L e la Yamaha Ténéré, che a 2.000 giri fanno una doppia pistonata ravvicinata goduriosa come quella delle Harley a 305°. Le Suzuki V-Strom, sia le V2 sia la 800DE, quella pistonata non ce l’hanno. Hanno un bel tiro ai bassi, ma quel pu-pum non lo fanno.
La stessa Ténéré vanta una gran trazione sul fango, perché è in grado di reggere la seconda e la terza marcia con un filo di gas, quasi come un 360°.
La Triumph Tiger 800 a tre cilindri del 2019 aveva raggiunto una splendida erogazione a 120°: molto elastica, piena ai bassi e medi regimi, agli alti ululava come un ossesso e allungava tanto.
La Casa inglese è passata ai 90° per avere un’erogazione simile a un bicilindrico, ma di fatto in basso non pulsa e in alto non ulula. L’erogazione è ottima, ma meno goduriosa.
Sulla 1200, probabilmente per via della cubatura maggiore, la doppia pistonata ai bassi regimi si sente bene e a me fa godere come quella di una Harley.
Fasatura, sfasamento, ma chi se ne importa?
Queste cose non interessano a tutti. Alla maggior parte delle persone preme che la moto vada forte e abbia una bella ciclistica. Tutto il resto è noia. Buona parte dei siti e delle riviste specializzate in motociclette non parlano mai della fasatura.
Un collega, velocissimo tanto su asfalto quanto in fuoristrada, guidando la Triumph Tiger 1200, a commento di quella doppia pistonata che a me fa godere tanto, ha detto: «Ma che ha ‘sto motore, batte in testa?». Gli ho spiegato che era fasato a 90°, ma non sapeva cosa significasse, né era interessato a saperlo.
Ricordo poi che la nutrita famiglia delle Triumph Bonneville, tra il 2005 e il 2016, aveva modelli con lo sfasamento a 270° e altri a 360°. Ma nelle cartelle stampa non lo dicevano. Io pensavo che fossero tutte a 270° e infatti quelle che avevo provato erano così, con le tipiche pulsazioni.
Poi mi capitò di usare una T100 da 865 cc e notai che era strana. Non pulsava, aveva un rumore cupo, era molto elastica. Era chiaramente una 360°. Ho chiesto lumi in Triumph e hanno confermato. Ne parlai con colleghi della carta stampata che l’avevano provata e non sapevano ‘sta cosa della fasatura diversa. A uno dissi «Ma non senti che ai bassi non pistona?». «Sì, infatti, sarà l’Euro 3».
Oggi le Bonneville 900/1200 son tutte a 270°. In generale io preferisco la fasatura a 270° (e i pum-pum del Bonneville 1200 sono favolosi), ma tra le Bonneville 865 la T100 era la mia preferita. Non era una scelta mentale, era puro istinto, semplicemente godevo a guidarla. Facevo tutto con le marce lunghe e poco gas, nel relax più totale. Ma non penso sia un caso se ai colleghi non piaceva e se Triumph ha smesso di fasare i motori in questo modo.