Oggi parliamo di un tema particolarmente complesso: un motore 4 in linea, come quello di Yamaha è diventato obsoleto rispetto al V4 di tutti gli altri costruttori? Quali sono i pro e i contro delle diverse architetture? Yamaha deve adeguarsi e produrre un motore a V?
Prima di tutto capiamo come è progettato il 4 in linea di Yamaha. Come dice il nome, i 4 cilindri sono sulla stessa linea, e sono inclinati in avanti, fronte marcia. Ora, un normale motore con questa configurazione ha i due cilindri esterni che sono “su” contemporaneamente, mentre i due interni che sono in quel momento “giù” nella rotazione. Ogni cilindro ha scoppi a uguale distanza dagli altri, a 180° di rotazione di distanza. Sembra tutto molto ordinato e regolare, ed infatti lo è, un motore con questa configurazione ha un perfetto bilanciamento “primario” o “del primo ordine”. Non ci sono forze sbilanciate derivanti dalla spinta degli scoppi.
Ma il motore Yamaha non è progettato così. Come mai? Per almeno tre motivi.
Il primo è che c’è anche il bilanciamento “secondario” o “del secondo ordine”, non della forza degli scoppi ma delle inerzie. Si generano delle vibrazioni a doppio della frequenza dei giri motore, in sostanza. Sono meno forti di quelle che ha un motore sbilanciato nel “primario”, ma sono presenti.
In secondo luogo, già dall’epoca dei 2 tempi era diventato chiaro che gli scoppi regolari stressano la gomma con trazioni troppo ravvicinate, che non le lasciano tempo di riprendere grip, e generano risonaze. Ecco che sulla Honda NSR venne introdotto il “big bang” ovvero scoppi fortemente irregolari e raggruppati per dare tempo alla gomma di riprendere grip, rompere le risonanze e avere un miglior feeling a gas in mano.
Il terzo punto è che un 4 in linea come l’abbiamo descritto ora genera una coppia dovuta all’inerzia dell’albero motore, che accelera e rallenta seguendo gli scoppi, ma con dei ritardi. Ad alti giri questa coppia si somma a quella degli scoppi stessi ma con un comportamento non intuitivo nell’erogazione.
La risposta di Yamaha a tutto questo è la tecnologia Crossplane. L’albero non ha i gomiti che giacciono tutti sullo stesso piano (immaginate di avere l’albero motore: lo potete poggiare sul tavolo “piatto”) ma sono ruotati di 90°. Quindi “con piani incrociati” (crossplane – piani incrociati). Cosa succede nel motore configurato in questo modo?
Primo, perde il bilanciamento primario. Le forze di scoppio non sono più equispaziate. Se non si fa nulla per bilanciarlo, gli scoppi dei cilindri generano delle forti vibrazioni. L’albero motore è sottoposto ad una coppia di torsione. Per recuperare il bilanciamento servono uno o due contralberi di bilanciamento: sono alberi che ruotano alla velocità dell’albero motore – o al doppio, a seconda delle vibrazioni da neutralizzare. Questi alberi ovviamente hanno una massa, e generano attriti, e sono il motivo per cui si dice che un 4 in linea crossplane abbia meno potenza: parte va dispersa proprio dai contralberi.
La seconda notizia invece è migliore: il crossplane è perfettamente bilanciato nel secondo ordine.
Ma non è per questo che si usa questa configurazione. Gli scoppi non equidistanti infatti permettono di evitare che la gomma sia sollecitata in modo continuo, generando un migliore feeling nella trazione. Gli scoppi sono distanziati di 270°, 180°, 90° e altri 180° e non di 180° regolari.
Infine, un motore crossplane ha un eccellente bilanciamento delle inerzie di rotazione. Ovvero, ad alti giri sarà molto più reattivo all’apertura del gas, e meno vittima delle inerzie oscillanti. Questo punto, sommato al precedente, produce globalmente una usabilità molto migliore del motore in erogazione nei momenti più importanti: l’uscita di curva.
Che altre caratteristiche ha un 4 in linea? È un motore compatto visto di lato: non ci sono due bancate ma una sola. Quindi è un motore che si può spostare più facilmente per trovare un bilanciamento delle masse sulla moto. Però è un motore che visto da davanti è più largo quindi occupa più spazio e rende più complesso il flusso aerodinamico che impatta i radiatori, e poi il motore stesso, e porta via il calore in eccesso (il tanto calore!).
Ultimo aspetto: ormai tutti i motori MotoGP sono controrotanti, ovvero girano nel senso opposto a quello delle ruote. Perchè? Perchè le ruote ad alta velocità hanno delle forze giroscopiche molto grandi, ovvero sono molto faticose da inclinare lateralmente. Peccato che una MotoGP debba scendere e salire dalla piega più in fretta possibile! L’albero motore se gira nello stesso verso delle ruote aggiunge ulteriore forza giroscopica, ma se ruota al contrario tende a cancellarla, rendendo la moto più agile. Il prezzo è almeno un ingranaggio in più per invertire la rotazione della trasmissione finale, quindi massa e attrito, ma i vantaggi sono comunque tali da giustificare questo prezzo.
Parliamo ora di un V4 come quello Ducati. La configurazione a 90° produce un bilanciamento primario perfetto, anche con gli scoppi irregolari simili ma non identici a quelli di un 4 in linea crossplane. Quindi si risparmiano i contralberi di bilanciamento. Ducai ha due scoppi separati di 90° ciascuno, e poi gl altri due sempre spaziati di 90° tra loro, ma di 270° dagli altri. Non è esattamente come un crossplane, ma ottiene lo stesso risultato con meno attrito. Anche questo motore è controrotante, e le vibrazioni di secondo ordine non sono problematiche come quelle di primo ordine.
Ducati, e solo Ducati ha poi la distribuzione Desmodromica. In sostanza in un qualunque motore le valvole sono alzate da una camma, ovvero una sporgenza eccentrica su un albero rotante. Questo movimento è istantaneo, mentre il ritorno è affidato a una molla sui motori stradali. La molla però non è rapida come la camma, ed ha elasticità diverse alle diverse temperature, quindi ad altissimi regimi si usano valvole a richiamo pneumatico, complesse e con molte componenti, quindi fragili.
Ducati invece ha il desmo: c’è oltre alla camma di alzata, un “dito” che richiama la valvola meccanicamente e in modo attivo, quindi il suo movimento ha la stessa velocità in entrambi i sensi, e ottenere alti giri con efficienza è semplice e con poche componenti meccaniche.
I vantaggi e gli svantaggi del V4 nel posizionare il motore sulla moto sono esattamente contrari a quelli del 4 in linea: il V4 è un motore ingombrante visto di lato, ma stretto visto dal davanti quindi meno facile da spostare per bilanciare il centro di massa, ma che semplifica i flussi aerodinaci nella carena. Ha un albero motore più corto, meno inerzie, è senza contralberi di bilanciamento.
Ora, veniamo al dunque: un 4 in linea può avere la stessa potenza di un V4? No, ma la differenza a livello MotoGP dovrebbe essere minima, con potenze così elevate l’attrito di rotazione di un contralbero potrebbe essere trascurabile.
La potenza è trasmessa in modo lineare e morbido? Come abbiamo visto il V4 e un 4 in linea crossplane non sono identici ma hanno efficacia paragonabile.
Gli ingombri sono diversi, ma ormai possiamo dire che una Ducati è una moto ben bilanciata e agile, quindi il posizionamento del motore è un dilemma risolto.
Ma un V4 è superiore? Oggi in testa al gruppo c’è Ducati con un V4, ma in coda incredibilmente abbiamo Honda, con .. un V4. Yamaha non sorride troppo, ma è evidente che non è la sola scelta architetturale a decidere se una moto sia efficace o meno.
I problemi di Yamaha oggi si chiamano elettronica, trazione, freno motore e persino ingresso curva, quello che era un suo punto forte. Il “sistema moto” è ben più complesso del singolo componente quindi.
Se yamaha dovesse riprogettare un motore oggi, in ottica nuovo regolamento 2027, potrebbe scegliere il V4, per i vantaggi che abbiamo elencato. O potrebbe restare fedele al 4 in linea crossplane, dato che i giapponesi sono molto conservatori. Ma c’è da dire che quando Yamaha scelse la configurazione attuale, c’era un legame forte con la produzione: la R1 stradale aveva la stessa architettura e si comprava una moto con “la stessa tecnologia di una MotoGP”.
Oggi i tempi sono cambiati, e le R1 sono merce rara, l’R6 non è più omologata per uso stradale (e non èmai stata crossplane, dato che l’erogazione del 600 non necessita degli accorgimenti del 1000) e l’R7 non è quella di Haga ma un bicilindrico parallelo. Fioriscono motori con 2 o 3 cilindri, e le supersportive hanno ceduto il passo alle adventure nella lista dei desideri. Quindi potrebbe essere più libera la progettazione da questo punto di vista marketing-psicologico. Una cosa è certa: per dare a Quartararo qualcosa con cui combattere le Ducati, in Giappone devono iniziare a lavorare sodo, gli equilibri si sono spostati e le certezze non sono quelle di 10 anni fa. Ma la MotoGP ha bisogno dei Giapponesi, e loro della MotoGP.