TECNICA TOP: IL RITORNO (VERO) DEL 2T

Si torna a parlare di due tempi, ma stavolta con dati reali. Parla l’Ing. Fiaccavento/R&D Piaggio Pontedera e Responsabile dei Test Engineers Motori Piaggio, che traccia una mappa completa sul futuro di questa applicazione nella produzione e nel racing. Molto più di teorie e speranze, ma concretezze nemmeno troppo lontane…

Caro vecchio due tempi… L’inizio – nemmeno troppo originale – di una lettera al caro, potente e “miracoloso” due tempi, motore capace di scatenare gli animi ribelli e l’esaltazione massima legata ed applicata alle performance… Inutile negare che se ne parla già da un po’ di tempo, quale soluzione utile in tempi di crisi. Molto semplice i concetti chiave: meno materiale, meno costi, più prestazioni.  A dirla tutta, scopriamo le carte su un palcoscenico apertissimo all’innovazione, perché, forse, il caro vecchio due tempi, potrebbe riapparire come un Guru miracoloso dalla nebbia dei tempi che sono. Nelle corse e nella produzione.

Molto più di un sasso nello stagno…

Così, performancemag.it, vuol essere ancor più “invadente” in tal senso ed andare a scoprire la possibile realtà futura di questa applicazione, che certo ridurrebbe i costi di produzione, inducendo l’utente, magari, all’acquisto della moto con il plus di riduzione di cilindrata (quindi meno costi gestionali vari) aumentando però il fattore prestazionale. Ne ha parlato anche Jan Witteveen recentemente, solo che la cosa è passata quasi “inosservata”, forse per timore di scatenare una reazione a catena. E, se in F1 tornerà il  motore turbo dal 2015, allora potrebbe darsi che anche un due tempi “nuovo” torni sulla scena, nelle gare oltre che sui listini delle Case.

Ne abbiamo parlato con l’Ing. Marcello Fiaccavento (R&D Piaggio Pontedera e Responsabile dei Test Engineers Motori Piaggio) che, come sua abitudine, ci ha aperto le porte delle possibilità, facendo intendere che, da qualche parte, le stesse Case stanno lavorando su questo progetto 2T, oggi molto più “attuale e pulito” rispetto al passato grazie ai fronti tecnologici in termini di alimentazione e lubrificanti. E se la nostrana Beta, ha investito su un progetto tutto nuovo 2T (250 e 300 cc) partito quest’anno, allora vuole dire che l’interesse esiste quale fenomeno concreto, che lascia aperta la porta a questa nuova possibilità del caro, vecchio ed indimenticato due tempi…

Intervista all’Ing. Marcello Fiaccavento

Obiettivo due tempi, presente, futuro, produzione e racing

Esiste la concreta realtà di una nuova vita per il due tempi?

Nuova vita? Intanto il motore due tempi se la cava ancora bene così com’è oggi! Leggevo nei giorni scorsi gli annunci funebri… volevo dire le classifiche di vendita in Italia delle moto e dei ciclomotori nei primi sette mesi di quest’anno e, sorpresa, il 67% dei 50 cc venduti  è mosso da un robusto, semplicissimo, affidabile, coppioso e potente motore a due tempi! Liberty 50 e Scarabeo spopolano, per modo di dire, nelle versioni 2T. Ma la tua domanda ha un senso molto preciso: tutto quello che oggi permette ai costruttori dei motori 50 cc a due tempi di proporre ai clienti i vantaggi di semplicità, affidabilità, ridotti costi di manutenzione ed addirittura consumi modesti è la Normativa Euro 2. E’ ancora in vigore solo per questa cilindrata e consente di omologare ancora facilmente i 2T di 50cc senza bisogno di mettere in campo iniezione elettronica ed altri costi.

Dal 2014 entrerà in vigore la normativa Euro 3 anche per i ciclomotori e sarà decisivo cosa accadrà sul fronte dei catalizzatori. Entrare in Euro 3 vuol dire che saranno considerati nel calcolo degli inquinanti anche i volumi di gas che i ciclomotori emettono a freddo, cioè nella prima parte del ciclo di guida standardizzato (ECE47) che serve a valutarne la conformità: è il tallone d’Achille dei motori 50 cc 2T attuali.  Ritengo personalmente che sia già disponibile una tecnologia adeguata, tale da consentire di produrre in conformità ai limiti Euro 3 anche la prossima generazione di motori 50 cc 2T. Senza necessità di portare a bordo dei ciclomotori sistemi elettronici troppo sofisticati per essere assolutamente economici. Credo, però, che la vera opportunità non sia quella di preparare la sopravvivenza di motori molto economici in una classe (i 50 cc) che esiste solo nel mondo occidentale ed in qualche paese  Africano, ma di affrontare il vero mercato Globale (soprattutto India, Indonesia, Su est asiatico) con motori PIU’: PIU affidabili, PIU silenziosi, PIU performanti, PIU leggeri dei 4T nelle cilindrate da 125 a 250 cc. PIU’ economici.

Qual è il prezzo di vendita sul mercato Indiano della nuovissima Honda CBR125 4 tempi, che vi consiglio di guardare sul web? 80.000 rupie, cioè 984 Euro al cambio di oggi. Credo che questo basti a chiarire cosa c’è dietro il concetto astratto di costi estremizzati e quanto possa essere dura la competizione sul mercato del miliardo e più di cittadini Indiani. E’ il mercato in cui il monopolio è dei Giapponesi e di costruttori locali molto forti: Bajaj, LML, Mahindra ed Hero per iniziare; è il mercato da aggredire con idee nuove, approfittando della “lentezza” giapponese nell’accettare innovazioni importanti. E’ il mercato per il quale sviluppare motori 2T innovativi.

Se si, quando ed in che modo?

Lo scenario è quello dei prossimi 5 anni, nei quali in quei mercati enormi arriveranno nuove e più restrittive regolamentazioni sulle emissioni ed il fattore prestazioni si farà più importante. Sicuramente sarà necessario introdurre un sistema di iniezione diretta affidabile e di ridotto costo rispetto a quello che oggi è già sul mercato.

Il Piaggio Purejet è un esempio lampante di efficienza e disefficienza. Efficienza nella prestazione, nei consumi, nella durability dei componenti:il consumo di carburante ed olio è decisamente inferiore a quello dei 4 tempi di 50cc, la prestazione enormemente superiore. Conosco casi di motori 50 Purejet arrivati a superare i 50.000 km senza abbisognare di nessun intervento importante.

Disefficienza sul fronte dei costi e della affidabilità (altra cosa rispetto alla durability) di alcuni componenti troppo legati a produzioni di nicchia pur se di elevato livello tecnologico. Tra l’altro uno dei motivi di insuccesso dei potenti e parchi motori tipo Ditech e Purejet è stato la difficoltà di elaborare questi cinquantini; oggi questo tema è molto meno sentito e le prestazioni di base degli scooter sportivi sono sufficienti per chiunque.  La vera frontiera dei 2T per le moto di elevate prestazioni, però sarà quella porterà alla sovralimentazione coniugata alla iniezione diretta vera e propria. Carter pompa solo per le fasi di avviamento. Uno schema simile è già assolutamente padrone dei mari: tutte le navi oggi sono propulse da motori 2T diesel a lavaggio turbosoffiato unidirezionale.

Produzione che passerà attraverso le corse o corse che sceglieranno il due tempi perché il mercato del prodotto reinveste sul due tempi?

Le corse sono state messe in ginocchio proprio dalla scomparsa dei motori a due tempi. Motori semplici, sui quali è possibile con il solo ingegno e la propria esperienza mettere in capo “qualcosa di più” a partire da una base standard;  motori che si possono rigenerare con molti euro meno dei fratelli a quattro tempi. Quanto costa una testa con valvole e molle in titanio, camme e bilancieri a dito trattate in DLC, rispetto ad una calotta tornita? Vogliamo parlare di imbiellaggio e pistoni?

Le corse stanno già ritornando al due tempi, come l’MX dimostra. Li rivedremo anche nella velocità, più di oggi, appena il primo dei costruttori si renderà conto di come sia possibile rilanciare un business che oggi è morto. Il business sì, ma la voglia di correre no! Per rispondere direttamente alla tua domanda, direi che è il business delle corse a chiedere un ritorno ai motori 2 T. Il mondo della produzione potrebbe vivere una fase nuova per motivi analoghi, molto presto ed indipendentemente dalle corse.

Dove si può arrivare con il due tempi?

Molto avanti. Innanzitutto sul consumo carburante nell’utilizzo urbano. Gli attriti interni rappresentano una parte molto importante della energia che il motore deve utilizzare per permettere la marcia alle basse e medie velocità. Un esempio? In scooter 4T di 125-150 cc le  perdite per attriti interni  sono il doppio della potenza che il veicolo assorbe per marciare a 30 km/h. La proporzione si riduce salendo di velocità, ma resta impressionante. Il motore 2T è molto avvantaggiato rispetto al 4T su questo fronte: per esempio la segmentatura è molto meno caricata, spinge molto meno sulla canna, non esiste segmento raschiaolio (il più precaricato dei tre nel 4T), il treno della distribuzione non esiste e quindi non assorbe potenza, la pompa dell’olio è assente… E’ mia opinione che un buone 2T ad iniezione diretta di cilindrata europea (125-300 cc) possa agevolmente raggiungere percorrenze di 100 km/l.

Sul fronte delle prestazioni, motori di cilindrata prossima a 1000 cc, turbocompressi con iniezione diretta potrebbero consentire di ridurre alla metà il peso dei propulsori e consentire di ottenere QUALUNQUE potenza si voglia imbarcare: da 150 a 300 CV. La gestione della coppia è assolutamente nelle possibilità della tecnologia attuale.

Beta ha realizzato un motore due tempi di livello mentre Honda ed altri lo hanno abbandonato già anni or sono… Ma allora la verità da che parta sta?

Beta ha proposto un ottimo motore 2T, che però rappresenta il passato. Adoro i carburatori e le magie dei travasi multipli, e mi sento assolutamente solidale con i tecnici che hanno sicuramente dovuto impegnarsi molto per assicurare la piena conformità ai limiti di emissione per quelle bellissime offroad. Il prossimo, vicino, ingresso in Euro 4 potrebbe essere davvero difficile da superare; saranno fondamentali sia il comportamento a freddo che, finalmente, la durata effettiva dei sistemi di catalisi a bordo della moto.

Oggi, in Euro 3, è richiesta solo la conformità a zero chilometri; per fortuna questa lacuna sarà superata con l’Euro 4. Difficile immaginare le strategie Honda, ma parlare semplicemente di verità ha poco senso; ogni azienda cura aspetti diversi del proprio business ed Honda può fare affidamento sulla propria autorevolezza e sulla propria leadership in tutti i mercati del mondo per fare scelte moto personali ed in grado di produrre un vantaggio dove ritiene opportuno coglierlo. Non vedere oggi sul mercato europeo motori Honda 2T non esclude affatto che Honda possa sorprendere tutti in una stagione sola; la loro riserva di tecnologia pronta a ”scaffale“ è unica nell’arena motociclistica mondiale.

Una stradale 500 cc due tempi: leggera, maneggevole, reattiva, veloce… Sarà questa la moto del futuro?

Una moto hypersportiva 2T stradale sarà almeno 20 kg più leggera delle attuali 1000-1200cc 4T, Turbocompressa, cilindrata da 800 a 1000 cc per ridurre i carichi termici e meccanici ed ottenere durate analoghe ai 4T attuali. Non serviranno certo più i 15.000 rpm per superare 250 CV. La sovralimentazione consente di lasciare a casa le voluminose espansioni, stupendi lavori di acustica applicata ma non più necessari recuperando con turbina e compressore l’energia dallo scarico per trasferirla all’aria del lavaggio. L’imbiellaggio, senza la costrizione dei carter di manovella che fanno anche da pompa di lavaggio, sarebbe finalmente monolitico mettendo fine al problema tecnologico di base di pluricilindrici 2T: gli alberi motore compositi. Gabbie scomponibili su bielle aperte sulla testa.  Iniezione diretta, controllo elettronico della coppia e del consumo carburante.

Quindi una moto incredibilmente potente, dalla coppia stratosferica già ai bassi regimi, bassi consumi (meno kg da portare in giro, lasciando la autonomia delle moto di oggi)  e godibile come può essere un mezzo di 160 kg. Sì, una moto così la comprerei anche a 60 anni !

Inquinamento vero o presunto: lubrificanti meno inquinanti, bassi tassi di olio da bruciare nel motore, cambio lubrificato separatamente… Su questo argomento, come stanno le cose?

Il vero problema del motore 2T, una volta risolto il cortocircuito di benzina fresca dallo scarico utilizzando un sistema di iniezione diretta, rimane quello della gestione in retroazione (cloed loop) del titolo di miscela con le sonde lambda attuali, che sono sostanzialmente sensori di concentrazione di ossigeno. Infatti un 2T ad iniezione diretta, magari sovralimentato, vive con abbondanti quantità di aria fresca direttamente trasferita allo scarico e la percentuale di ossigeno nei gas di scarico stessi non è più un indicatore del titolo aria/benzina effettivo della combustione. Il vero challenge sarà quindi la definizione e la industrializzazione di strategie analoghe a quelle usate per i motori diesel, che vivono anch’essi in eccesso d’aria.

L’olio è uno dei problemi mitici dei motori 2T. E’ vero, viene utilizzato in “tutta perdita”, ma è possibile ridurre le quantità a livelli così bassi da avvicinare il consumo fisiologico dei 4T. I 2T iniezione diretta attuali viaggiano con una quantità di olio compresa tra lo 0.5 ed il 2% della benzina a seconda del carico effettivo. In pratica, i motori Purejet e Ditech percorrono da 2500 a 5000 km con 1000 cc di olio standard  2T. Vuol dire che consumano quasi meno olio di un 50 4T tradizionale! Questo è possibile perché senza la diluizione prodotta dalla benzina (che non c’è nel carter di manovella e che raggiunge il motore direttamente in camera di scoppio solo a compressione iniziata) in un motore 2T ad iniezione diretta l’olio riesce a sviluppare molto più efficacemente le proprie caratteristiche di lubricità ed adesività; ne basta molto meno, quindi. Se nel futuro si rinunciasse a regolare le pompe olio elettroniche in modo da consentire di usare qualunque olio 2T si possa reperire sul mercato e si imponessero olii specifici per 2T iniezione diretta si potrà ancora dimezzare questo consumo.Eccellente. Il cambio separato, infine, consente di utilizzare olii che non necessitano praticamente for life, se la frizione viene adeguatamente portata a lavorare a secco.

Facciamo una sua ipotesi di due tempi su una on/off moderna…Come immagina questa moto?

Non inventerei nulla, direi 300 cc iniezione diretta pneumatica. Serbatoio capiente meno della metà di quelli di oggi. Immagina la beta 250 appena uscita con qualche cavallo in più e con almeno 2/3 kg di zavorra in meno nel serbatoio? Naturalmente in un sano contesto Euro 4… senza imbrogli !

Abbattimento dei costi reale o presunto per la produzione? E si si, in che percentuale inciderebbe sul risparmio d’acquisto finale della moto?

Come già espresso prima, il vantaggio fondamentale del 2T è la  possibilità di ridurre il costo rispetto ad un 4T di prestazioni simili, sia dal punto di vista del costo del veicolo che da quello relativo alla gestione quotidiana. Se questa potenzialità sul costo del veicolo, alla prova delle analisi industriali, raggiungesse anche il solo 10% vedremo rinascere questa soluzione motoristica nel prossimo futuro. Dal punto di vista del cliente si ridurrebbero del 30% almeno le spese di carburante e tagliandi.

E se si realizzare un motore da 300/400 cc turbo 4T? Vede possibile questa soluzione al posto del due tempi?

Affascinante! Se ipotizziamo una potenza specifica di 400 CV/litro si potrebbero avere a disposizione 160 CV con un 400 cc. Vedo all’orizzonte un problema relativo al turbocompressore, fuori standard.-. Occorrerebbe un’applicazione davvero speciale, in un periodo storico in cui tutte le risorse R&D del mondo automotive sono tese a preparare le corrente e le future generazioni di motori GDI turbocompressi e, conseguentemente, i costruttori di turbocompressori hanno liste di attesa lunghissime per inserire nuovi sviluppi nella loro programmazione. Senza lo sviluppo del turbocompressore dedicato, la applicazione ad un motore così particolare potrebbe risultare fallimentare.

Immaginate il problema di gestire il “buco” di latenza del compressore quando il motore riduce la pressione sulla turbina: la vera messa a punto del sistema si gioca proprio in quella fase. Non sarebbe gradevole trovarsi con 20 CV in uscita di curva… Il dimensionamento del motore, comunque, resterebbe legato alla prestazione più che alla cilindrata: pistoni piccoli ma trasmissione, supporti di banco e frizione adeguati; quanto peserebbe meno di un 1000 naturalmente aspirato?

Quale è il vero problema sul disinteresse del mercato su nuovi investimenti sul due tempi?

Non ne conosco. Non immagino nessun complotto globale contro il motore 2T.

Il due tempi e la moto costruita attorno, sarebbe un calcio doloroso a tutti gli investimenti fatti fin’ora sui quattro tempi? Ed al livello racing, ritiene che le Case re investirebbero nelle corse e poi sulla produzione?

Gli investimenti hanno una vita precisa; finito il ciclo vitale di un prodotto, qulunque esso sia, bisogna già essere avanti. La vita è come uno stampo di pressofusione: dopo qualche decina di migliaia di colpi di onorato servizio il suo valore è zero: chi ha avut ha avutoi avuto, chi ha dato ha dato ha dato, scurdammoce o passato…!