Tecnica
La fumosità nei motori a 2 e 4 tempi
Scritto da de_corsa - Pubblicato 17/07/2006 11:49
Vietato fumare! In un motore, una corretta combustione non dovrebbe dare luogo a fumi visibili, fanno già abbastanza male quelli invisibili...

Possiamo riassumere le cause che portano all'emissione di una fumosità visibile (per i 2 tempi si diceva una volta "eccessiva") dividendo subito la casistica tra motori a lubrificazione persa e motori con lubrificazione a circuito chiuso, ovvero tra 2 e 4 tempi.
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Fumosità nel 2 tempi

In questi motori, all'attuale stato dell'arte, è insita nel proprio funzionamento la presenza d'olio in camera di combustione.
Quindi, con le attuali architetture è inevitabile che l'olio destinato a lubrificare manovellismo e gruppo termico segua la stessa sorte del carburante col quale è miscelato, ovvero bruciato ed espulso.

Tenendo ferma questa condizione, col tempo sono stati provati e sviluppati lubrificanti di tipi ed origini diverse: derivati dal petrolio, di origine vegetale (canapa, colza, cocco, ricino, ultimamente anche soia, ecc.) e sintetici.

Tutti hanno una loro fumosità caratteristica più o meno elevata ma con i sintetici si è riusciti in parte ad aggirare il problema grazie al raggiungimento di indici di viscosità così elevati da permettere il loro utilizzo in percentuali bassissime.
Ad esempio gli oli ricinati vanno impiegati a percentuali non inferiori al 5%; con i minerali si può scendere, in condizioni favorevoli, anche al 2% per quanto la loro percentuale indicata sia attorno al 4%; con i semi-sintetici (minerali additivati) si và normalmente al 3% ma è possibile impiegarli anche all'1% in particolari condizioni mentre i migliori sintetici da miscelazione manuale vengono utilizzati al 3 solo per le competizioni di velocità quando la loro fisiologica percentuale di utilizzo può essere anche inferiore all'1%.

Una consistente riduzione della fumosità, nel 2 tempi, risiede nell'utilizzo della miscelazione automatica.
Infatti, con questo sistema è possibile dosare la mandata del lubrificante normalmente in base alla richiesta di potenza (ovvero a seconda dell'apertura della valvola gas).
Ciò è possibile farlo perché ad un motore destinato ad un utilizzo stradale e senza carico applicato (gas) sono sufficienti ridotte quantità di lubrificante.
Ad esempio le classiche pompette Mikuni, in uso sulla maggioranza dei 2T con miscelazione automatica, forniscono una percentuale d'olio variabile tra lo 0,75% a gas chiuso ed il 3% a gas completamente aperto.
In molti casi è possibile anche variare, nell'ambito di questo range, la portata della pompa agendo sui registri (ove presenti) dei cavi di comando.

Queste percentuali diventano insufficienti per i motori da competizione per i quali è particolarmente delicata la fase di rilascio, che può avvenire a temperature e regimi molto elevati. Per questi motori si preferisce ancora la miscelazione manuale sia per la sicurezza data dall'assenza di dispositivi meccanici, sia per assicurare un'abbondante quantità d'olio anche nelle fasi di rilascio nelle quali più frequentemente si presentano grippaggi delle superfici. [Per approfondimenti sulle fasi di rilascio, vedere l'articolo "Dinamica del motore in discesa e in rilascio"]

Un altro motivo è che gli oli da miscelazione automatica subiscono una prediluizione che ne diminuisce di circa il 10% la viscosità e quindi il potere lubrificante: per questo, utilizzando per miscela manuale oli prediluiti è prudente alzare dello 0,5% le percentuali normalmente utilizzate.

Le considerazioni fatte sulle percentuali si riflettono quindi direttamente sulla fumosità emessa, a prescindere dal tipo d'olio utilizzato.
Ma il vantaggio di alcuni sintetici di ultima generazione è anche quello di bruciare emettendo di per sé una fumosità così bassa da essere, nelle migliori condizioni, pressoché invisibile.

Quindi, all'attuale stato dell'arte non ha senso accusare il motore a 2 tempi come responsabile di fumosità che dipendono invece dal tipo di lubrificante impiegato e, come abbiamo visto, possono essere quasi nulle!

Carburazioni particolarmente ricche possono poi, a parità di altre condizioni, aumentare la fumosità dei motori a 2 tempi in generale ma in particolar modo di quelli privi di miscelazione separata, nei quali la quantità d'olio che arriva in camera è strettamente legata alla quantità di carburante.

Ultima considerazione da fare è la fumosità che può essere emessa da eventuali incrostazioni oleose presenti nel sistema di scarico.
Sarebbe un problema più che superato con l'utilizzo di oli che brucino completamente ma, purtroppo, c'è ancora chi, credendo di risparmiare, usa oli che lasciano abbondanti "tracce di sé" anche dopo la combustione.
Con questi pessimi prodotti succede che alla lunga si forma in tutto il sistema un strato di materiale carbonioso oleoso che, esattamente come per l'olio per uso alimentare in padella, ha un suo punto di fumo legato alla temperatura alla quale viene portato.
Di norma bastano circa 170° per innescare l'emissione del "fil di fumo" caratteristico di queste incrostazioni.
E anche in questo caso la colpa non è del 2 tempi....
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Fumosità nel 4 tempi

Il discorso per il 4 tempi è completamente diverso, visto che in questo ciclo l'olio dovrebbe rimanere a debita distanza dalla camera di combustione...
...ma si possono sempre verificare delle condizioni non fisiologiche!

Riassumendole in breve (per i 4 tempi c'è sempre meno da dire...):

  • trafilaggio di lubrificante dai gommini di tenuta delle guide valvole d'aspirazione;
     
  • eccessiva usura dei segmenti raschia-olio, che permette la risalita di lubrificante dal manovellismo fino in camera di combustione;
     
  • eccessiva usura dei segmenti di tenuta alla compressione: ciò causa un aumento di pressione nella camera di manovella che può portare ad un'eccessiva fuoriuscita di vapori d'olio. Tali vapori sono (per legge) convogliati a valle del filtro di aspirazione e quindi in camera di combustione per essere bruciati;

Inoltre, per motivi diversi dalla presenza di olio in camera:

  • fenomeni di condensazione dell'umidità nel sistema di scarico;
     
  • carburazione eccessivamente ricca, tanto da causare l'emissione di fuliggine nei gas combusti.

Infine, il il danneggiamento della guarnizione della testata o comunque una sua scarsa tenuta può portare, assieme ad altri sintomi caratteristici, ad una fumosità di scarico dovuta a trafilaggi in camera di liquidi lubrificanti e/o di raffreddamento.

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Essendo diverse le cause è possibile, già solo sensorialmente (vista, olfatto), fare una prima distinzione sull'origine della fumosità:

  • il fumo derivante da combustione d'olio è azzurrognolo, persistente e odora ovviamente di... olio bruciato;
     
  • il fumo da condensa non è altro che vapore acqueo quindi è bianchissimo, evanescente, inodore e tende a scomparire una volta che il sistema di scarico si è liberato di tutta l'umidità residua;
     
  • il fumo da carburazione ricca è nero, molto simile a quello emesso dai Diesel che funzionano male ma assolutamente secco e non altrettanto fuligginoso.


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Nota: Fenomeni dovuti a carburazioni ricche (come già accennato) condensa di umidità nel sistema di scarico ed anche mancata tenuta della guarnizione della testata possono essere rilevabili, pur se in misura minore, anche nei motori a 2 tempi.

Nei 2 tempi, inoltre anche se con estrema rarità, può verificarsi perfino un trafilaggio d'olio dalla scatola cambio/frizione alla zona del carter-pompa!
Cosa che nei 4 tempi motociclistici non può succedere visto che la lubrificazione di manovellismo e cambio o utilizzano lo stesso olio (e comunque manca il carter-pompa!) oppure motore e cambio sono separati dalla frizione a secco (Guzzi, boxer BMW, ecc.)

 

Commenti degli Utenti (totali: 7)
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Commenti NON Abilitati per gli utenti non registrati
Commento di: lorenzo_beverly250 il 17-07-2006 15:35
molto chiaro, come sempre del resto!
Commento di: Dono il 17-07-2006 20:12
Grazie de_corsa, dopo 1 giorno che ti ho mandato l'mp con la richiesta me lo hai steso (ed anche bene direi......)

bè grazie di tutto e complimenti per l'articolo!!!!!!!!! ci sentiamo nel forum ciao e grazie ancora
Commento di: de_corsa il 18-07-2006 01:04
Ecco: come avrete capito dal post di DonoF12 questo è il primo caso di articolo su ordinazione del Tingavert (o non è così?!?)

se per il mio penultimo articolo (motori in discesa) ho dovuto ringraziare voglioimparare per avermi suggerito l'idea, per questo devo proprio dire che mi è stato esplicitamente richiesto dal... pusher (nel senso buono) Dono!

...come si farebbe senza 'sti ragazzi...?!
Commento di: DAVIDE1814 il 24-07-2006 10:57
bravo
Commento di: alereato il 25-07-2006 21:32
De_corsa, un nome una garanzia
Commento di: Scenic il 13-12-2008 17:34
Volevo aggiungere che nei motori a 4 tempi, una causa di fuoriuscita dallo scarico di fumo azzurrognolo e' dovuto spesso ad un eccesso di olio nel motore (livello olio piu' alto del limite massimo) il quale causa una sua espulsione che si nota con gli alti giri.
Commento di: Toto999 il 27-10-2015 22:42
io mi ritengo un feticista del fumo...
...il fumo è sempre un buon modo per infastidire e "gettare fumo negli occhi"
(illudere il prossimo di avere un motore potente che in realtà non si ha ASD )
del prossimo... per cui su strada uso solo diesel e 2 tempi rigorosamente carburati troppo grassi,
almeno stai sicuro che non ti si appicano al culo: o frenano e ti distanziano o ti sorpassano,
risulta quindi minore anche il rischio di incidenti XD

(che bastardaggine è? scherzo ma se avessi soldi da gettare in benzina e olio 2t lo farei davvero,
e poi con l'auto diesel con centralina rimappata e scarico aperto
puoi rivalerti su 50tini e Api 50 fumori sorpassandoli ed avvolgendoli in una nuvola nera ASD )