Il Testastretta descritto dall’Ing. Preziosi

Il progetto del nuovo motore Testastretta nasce in Ducati con l’obiettivo dichiarato di mantenere la competitività che il motore 996 desmoquattro ha dimostrato sia su strada che in pista con la vittoria nel 2000 del nono titolo mondiale costruttori WSBK.

La missione di sostituire quel gioiello di efficacia e razionalità progettuale che è il 996 desmoquattro, scaturito dalle intuizioni e dalle matite di Bordi e Mengoli, era contemporaneamente un compito arduo e al tempo stesso una sfida stimolante. Per riuscire nello scopo sono state mobilitate tutte le risorse disponibili in Ducati, sia nella progettazione che nel calcolo e nella sperimentazione […].

Quando si progetta un motore destinato alle competizioni non è permesso adottare alcuna soluzione tecnica che non sia idonea per ottenere il massimo delle prestazioni. Per questo motivo sono state analizzate criticamente le caratteristiche specifiche del 996 per verificare se fosse conveniente mantenerle nel nuovo motore.

Il risultato delle nostre analisi è stata la conferma dei punti caratteristici del “vecchio” desmoquattro, non solo per amore della tradizione e dell’immagine Ducati, ma anche e soprattutto perché tali caratteristiche risultano tremendamente efficaci. Motore bicilindrico, disposizione a L, distribuzione desmodromica sono stati, dunque, i capisaldi da cui è partita la progettazione.

La potenza di un motore aspirato a 4 tempi, a parità di cilindrata, è strettamente correlata all’area dei pistoni perciò, al fine di ottenere una nuova base sulla quale lavorare con successo per ottenere prestazioni sempre più elevate, era necessario innanzitutto aumentare il diametro dei pistoni da 98 a 100 mm. Questa modifica apparentemente minima ha comportato, però, la riprogettazione completa di tutto il propulsore. Vediamo come e perché.

Innanzitutto aumentare l’alesaggio, e conseguentemente diminuire la corsa da 66 a 63.5 mm, comporta nuove e maggiori difficoltà nel realizzare gli elevati valori di rapporto di compressione che sono richiesti nelle competizioni per ottenere dei buoni rendimenti termodinamici.

Nel motore desmoquattro l’angolo tra le valvole di 40° determina una forma della camera non ottimale per il conseguimento di elevati valori del rapporto di compressione quando ci si incammina verso motori molto superquadri e cioè con rapporto alesaggio/corsa molto spinti. Infatti, man mano che la corsa diminuisce, è sempre più difficile conseguire il rapporto di compressione richiesto a meno di non realizzare pistoni con un tetto molto tormentato con conseguente peggioramento di rendimento indicato.

L’adozione di un angolo tra le valvole simile a quello utilizzato negli attuali motori di F1 permette sicuramente di disegnare una camera di combustione con una forma regolare, unitamente alla possibilità di raggiungere più facilmente elevati rapporti di compressione con grandi alesaggi. Per questo motivo, sin dal primo studio si è adottato un angolo incluso particolarmente contenuto (12+13 gradi).

Il grande problema progettuale che subito si è posto consisteva nella impossibilità di coniugare la distribuzione desmodromica con un angolo tra le valvole così ridotto. Infatti, riducendo l’angolo valvole, i bilancieri di aspirazione e scarico tendono ad avvicinarsi, impedendo il loro posizionamento fisico nella testa, a meno di realizzare una testa molto alta, incompatibile, però con le esigenze di collocamento del motore nella ciclistica.

Già nel motore desmoquattro Mengoli aveva lucrato tutto lo spazio disponibile tra i bilancieri per ottenere un angolo valvole relativamente ridotto (40 gradi), di più non si poteva fare. Nella lotta contro i millimetri sono però venuti in soccorso tre elementi che hanno permesso di ottenere il risultato prefissato: interasse valvole superiore, adozione del cannotto riportato in acciaio, nuova geometria del desmo.

Il primo elemento deriva dal fatto che il motore desmoquattro era nato per un alesaggio di 88 mm, che prevedeva un interasse valvole di 41 mm in aspirazione e 38 in scarico. Il nuovo Testastretta, invece, essendo stato progettato per un alesaggio di 100 mm, vanta un interasse valvole di 45.3 mm in aspirazione e 41.5 in scarico […].

Il secondo elemento permette di realizzare delle portate dei perni bilancieri molto corte, in modo da facilitare la disposizione dei bilancieri stessi. Il terzo elemento è stato sicuramente la scelta più efficace. In pratica, è stata disegnata una nuova collocazione dei bilancieri che prevede il bilanciere di apertura sul lato opposto di quello di chiusura rispetto all’ asse valvola. Questa scelta ha liberato lo spazio al centro della V delle valvole dalla necessità di disporre i perni dei bilancieri di apertura, il che ha permesso di alloggiare più facilmente quelli di chiusura.

Una volta deciso di stravolgere la geometria del desmo, è stato necessario effettuare una serie di simulazioni e di prove sperimentali per validare il funzionamento del desmo, in particolare nell’applicazione corse.

Infatti, per poter erogare il surplus di potenza teoricamente atteso il motore con alesaggio maggiore e corsa minore deve ruotare a una velocità di rotazione proporzionalmente superiore.

Tutto il meccanismo è allora più sollecitato per tre motivi: le valvole hanno un diametro superiore e quindi una massa superiore, per ottenere elevati valori di coefficiente di efflusso è necessario che le valvole di diametro maggiore abbiano un’alzata proporzionalmente più elevata, il regime di rotazione è più elevato. Per quanto sopra, risulta evidente che il meccanismo risulta molto più sollecitato (massa, alzata e regime sono aumentati), per cui richiede una progettazione e realizzazione molto più accurata.

Un altro elemento che risulta più sollecitato, per gli stessi motivi, è la cinghia di distribuzione. Anche in questo caso sono state messe a frutto le esperienze maturate nel corso degli anni, per cui sono state adottate delle cinghie prodotte con una tecnologia di avanguardia, già sperimentate con successo in un altro motore molto sollecitato: il 748 R.

[…] Il carter motore è un altro particolare che ha beneficiato dell’esperienza accumulata nelle partecipazioni al mondiale Superbike. Infatti, le prove effettuate in pista e i test di affidabilità hanno dimostrato che per consentire una buona aspirazione di olio alla pompa di lubrificazione durante le spaventose accelerazioni e decelerazioni cui è sottoposta una moto in gara, è necessario affinare il disegno del carter […].

Anche il sistema di alimentazione beneficia dei vantaggi derivanti dall’adozione dell’iniettore sopra la farfalla già sperimentato in gara sulle moto ufficiali SBK e introdotto in produzione con il 748 R. Il sistema prevede un solo iniettore posizionato a monte della valvola di regolazione a farfalla. In questo modo, la benzina ha più tempo a disposizione per miscelarsi con l’aria prima dell’ingresso in camera di combustione, il che permette una migliore miscelazione con ovvi vantaggi di combustione.

Inoltre, la maggior aliquota di benzina che vaporizza rispetto ai tradizionali sistemi con iniettore sotto la farfalla raffredda maggiormente la miscela aria-benzina, con conseguente aumento della densità. In tal modo si ha una sorta di sovralimentazione termica, analoga a quella che si realizza nei motori turbo mediante intercooler.