Ducati Panigale V4: tecnica e numeri del motore derivato dalla MotoGP

7 settembre 2017
di Nicolas Patrini
Ducati ha svelato il motore che equipaggerà la tanto attesa Panigale V4. Il nuovo 4 cilindri derivato da quello usato in MotoGP si chiama Desmosedici Stradale e di questo inedito propulsore vi raccontiamo i dettagli tecnici, vi diamo i numeri delle prestazioni (potenza e coppia massima), vi diciamo perché ha quella... strana cilindrata

Desmosedici Stradale: il motore della Panigale V4 (che arriva il 5 novembre)

Ducati ha (parzialmente) accontentato gli appassionati in attesa di novità, svelando il motore che andrà ad equipaggiare le future sportive di Casa, prima fra tutte la Panigale V4. Il propulsore è chiamato Desmosedici Stradale e deriva dall’esperienza maturata in MotoGP, dove il quattro cilindri Desmosedici sta conseguendo ottimi risultati. Si tratta di un motore V4 di 90° che segna l’inizio di una nuova epoca, dato che la Casa bolognese non aveva mai equipaggiato prima d’ora una moto sportiva, prodotta in serie non limitata, con un motore simile. Le novità per la Panigale 4V, lo abbiamo già detto, non si limiteranno al motore, ma coinvolgeranno anche la ciclistica, con un inedito telaio in alluminio. Ma ora occupiamoci del propulsore..

La filosofia alla base del Desmosedici Stradale è quella di coniugare l'utilizzo sportivo con le necessità dell'impiego su strada: per massimizzare la coppia ai medi regimi e per ottenere coppia e potenza a regimi più contenuti, il motore ha una cilindrata superiore a quello utilizzato in MotoGP, per la precisione 1.103 cc. La Casa dichiara una potenza di oltre 155 kW (210 CV) a 13.000 giri/minuto, e una coppia massima di oltre 120 Nm (12,2 kgm) da 8.750 a 12.250 giri/minuto, nel rispetto della Normativa Euro 4. L’utilizzo dello stesso alesaggio del motore Desmosedici GP fa sì che anche tutta la parte fluidodinamica, ovvero valvole, condotti di aspirazione, corpi farfallati, sia vicinissima tra le due unità motrici.

Domenicali: "Un nuovo capitolo della storia della nostra Azienda"

Ducati Panigale V4: tecnica e numeri del motore derivato dalla MotoGP
Claudio Domenicali, AD Ducati, presenta a Misano il motore Desmosedici Stradale, quello che equipaggerà la Panigale V4

Lo svelamento ufficiale del motore è stato fatto a Misano, in occasione del GP di San Marino e della Riviera di Rimini, 13° appuntamento del Mondiale MotoGP 2017. Una versione R, di cilindrata appena inferiore a 1.000 cc, caratterizzata da più alti regimi di rotazione e quindi più specifica per l’utilizzo in pista, è in fase avanzata di sviluppo e costituirà la base per la versione omologata per il campionato SBK, dove questo motore verrà impegnato a partire dal 2019.

Ecco le parole di Claudio Domenicali (Amministratore Delegato Ducati), di seguito le specifiche e le informazioni sul nuovo propulsore.

“Siamo orgogliosi di togliere il velo a questo gioiello di tecnologia che apre un nuovo capitolo della storia della nostra Azienda e che ne dimostra la vitalità e l’altissimo livello di investimento nello sviluppo di nuovi prodotti. Questo motore rende inoltre evidente quanto sia stretta la collaborazione tra Ducati Corse e il gruppo di sviluppo delle moto di produzione e quanto le corse siano in grado di sviluppare tecnologia poi utilizzabile per la serie. Appuntamento a tutti per il 5 novembre alle 21, in occasione della Ducati World Premiere 2018, dove presenteremo la Panigale V4, una moto nuova al 100% ed equipaggiata con questo motore”.

V4 di 90°: la scelta dell’architettura

La disposizione a V di 90° dei cilindri favorisce l’equilibratura delle forze in gioco, senza la necessità di ricorrere ad un contralbero anti vibrazioni, a vantaggio del risparmio in termini di peso e assorbimento di potenza. A questo beneficio, importante per l’affidabilità e l’efficienza meccanica di un motore che raggiunge regimi di rotazione superiori a 14.000 giri al minuto, se ne aggiungono altri: rispetto ad un classico 4 cilindri in linea la compattezza laterale del motore a V consente una maggiore centralizzazione delle masse e permette di contenere la sezione frontale della moto. Inoltre, l’albero motore più corto genera un minore effetto giroscopico. Tutti questi aspetti hanno un impatto positivo sulla dinamica della moto, contribuendo a renderla leggera e veloce nei cambi di direzione.

L’ampio spazio disponibile tra la V dei cilindri ha permesso a Ducati di collocare la pompa dell’acqua e avere un airbox di grande volume (12,8 litri). Per integrare al meglio questo propulsore con la ciclistica, il Desmosedici Stradale nasce per essere montato ruotato all’indietro di 42°: questo permette di ottimizzare la distribuzione dei pesi, utilizzare radiatori più estesi e avanzare quanto più possibile il pivot del forcellone. Il Desmosedici Stradale è stato inoltre progettato per essere elemento strutturale del telaio. Nella parte anteriore del semicarter superiore e nella testa della bancata posteriore sono stati ricavati gli attacchi al telaio principale. Infine, il basamento funge anche da fissaggio della sospensione posteriore e del forcellone.

Leggero e compatto: solo 2,2 kg in più rispetto al Superquadro

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I carter motore del V4 di 90° sono in alluminio, realizzati in fusione per gravità e accoppiati con taglio orizzontale

Con un peso di 64,9 kg, il Desmosedici Stradale è solo 2,2 kg più pesante del bicilindrico Superquadro da 1.285 cc, confermando l’attenzione posta dagli ingegneri verso la leggerezza. I carter motore sono in alluminio, realizzati in fusione per gravità e accoppiati con taglio orizzontale. Il semicarter superiore integra le quattro canne dei cilindri in alluminio con riporto al nikasil che assicura protezione dall’usura e basso attrito. Nelle canne dei cilindri scorrono pistoni da 81 mm di diametro, con due segmenti, a basso attrito, più raschiaolio. I pistoni sono stampati in alluminio e sfruttano la tecnologia “box in box” che consente di contenere l’altezza del mantello e lo spessore sotto il cielo a vantaggio della riduzione degli attriti e dei carichi inerziali, mantenendo la necessaria resistenza e rigidezza.

Il rapporto di compressione è di 14:1, un valore elevato di chiara derivazione racing. I pistoni sono accoppiati a bielle forgiate in acciaio con un interasse di 101,8 mm. L’albero motore impiega bronzine di banco, ruota su tre supporti ed è realizzato in acciaio nitrurato con perni di biella a doppia rettifica sfalsati di 70°. Per limitare il peso, tutti i coperchi del motore sono realizzati in magnesio mediante la tecnologia della pressofusione. Di questo materiale sono realizzati i coperchi delle teste, la coppa dell’olio, il coperchio dell’alternatore e quello della frizione, realizzato in due pezzi.

Nonostante le cresciute prestazioni rispetto al motore Superquadro il controllo ed eventuale regolazione del gioco valvole (Desmo Service) rimane invariato ogni 24.000 km, mentre i tagliandi sono confermati ogni 12.000 km/12 mesi.

Albero motore controrotante

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L'albero del nuovo propulsore Ducati V4, il Desmosedici stradale

I motoristi Ducati hanno mutuato dalla Classe Regina la soluzione dell'albero motore controrotante (ruota nel verso opposto a quello delle ruote), che permette di compensare parte dell’effetto giroscopico prodotto dalle ruote durante la guida, e questo si traduce in una maggiore maneggevolezza ed una moto più agile nei cambi di direzione.

Un secondo vantaggio è legato all’inerzia (la tendenza di un oggetto ad opporsi ad un cambio di stato) sia del veicolo che degli organi rotanti del motore. In accelerazione, la coppia motrice trasmessa a terra spinge il veicolo, che reagisce generando una tendenza ad impennare. L’albero motore controrotante genera una coppia, dovuta all’inerzia, di segno opposto, che quindi tende a far abbassare l’avantreno riducendo così il fenomeno dell’impennata a vantaggio dell’accelerazione. Allo stesso modo, in frenata la moto subisce una reazione che tende al sollevamento della ruota posteriore, ma anche l’albero motore subisce una decelerazione (scende di giri) e ciò produce una coppia d’inerzia del verso opposto a quella che tende a far ribaltare la moto. Chiaramente questo layout richiede una ruota dentata aggiuntiva, la cosiddetta ruota oziosa*, necessaria a trasferire il moto dell’albero motore al cambio, e poi fino alle ruote in modo da restituire la corretta rotazione per il senso di marcia.

* La presenza della ruota oziosa determina un aggiuntivo organo di trasmissione nel sistema che collega l’albero motore alla ruota. Questo va considerato nella determinazione della potenza all’albero motore se questa viene derivata dal valore misurato alla ruota. Sia in sede di omologazione che nelle misure con i banchi accelerativi è necessario quindi considerare un rendimento (o comunque un coefficiente aggiuntivo) che per normativa è fissato a 0,98.

“Twin Pulse”: gli scoppi in accensione dei cilindri “gemelli”

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L'albero motore del Desmosedici Stradale è controrotante, impiega bronzine di banco, ruota su tre supporti ed è realizzato in acciaio nitrurato con perni di biella a doppia rettifica sfalsati di 70°

La disposizione sfalsata di 70° dei perni di manovella combinata con il layout a V di 90° del motore, genera un ordine degli scoppi che in Ducati è stato denominato “Twin Pulse”, perché è come se il motore riproducesse la sequenza di scoppi di un bicilindrico. La peculiarità sta nell’accensione ravvicinata rispettivamente dei due cilindri del lato sinistro e poi di quelli del lato destro della moto. Nel diagramma di distribuzione, le accensioni sono quindi collocate a 0°, 90°, 290° e 380°.

In pratica, immaginando un ciclo con partenza da 0°, “scoppia” il primo cilindro della bancata anteriore, lato alternatore, seguito, dopo soli 90° di rotazione, dal cilindro della bancata posteriore sullo stesso lato. Segue poi un intervallo, durante il quale il motore non genera coppia motrice fino a quando non avvengono gli scoppi ravvicinati di 90° tra loro nei due cilindri sul lato frizione. L’ordine di accensione “Twin Pulse” genera importanti vantaggi a livello di erogazione e quindi di guidabilità della moto, soprattutto in percorrenza ed in uscita di curva, nonché un suono del tutto simile a quello della Desmosedici MotoGP.

Cornetti di aspirazione a lunghezza variabile

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Il motore Desmosedici Stradale respira grazie a quattro corpi farfallati ovali con diametro equivalente di 52 mm, collegati a cornetti di aspirazione ad altezza variabile.

Il motore Desmosedici Stradale respira grazie a quattro corpi farfallati ovali con diametro equivalente di 52 mm, collegati a cornetti di aspirazione ad altezza variabile. Questa soluzione è una novità per un motore Ducati di produzione e permette di ottimizzare il riempimento dei cilindri a tutti i regimi di rotazione con importanti benefici in termini di erogazione e guidabilità. Al variare dei giri e della coppia richiesta dal pilota, i cornetti di aspirazione assumono una configurazione che allunga o accorcia il condotto permettendo di ottimizzare l’influenza in termini fluidodinamici delle onde di pressione che corrono lungo il condotto stesso. Il sistema è controllato dalla centralina motore ed è costituito da due stadi: una trombetta fissa disposta sul corpo farfallato ed una mobile che scorre lungo delle guide in acciaio. Quando questa si abbassa, si dispone a contatto con la trombetta corta determinando così un allungamento geometrico del condotto. Quando si alza, la fluidodinamica vede solo la trombetta fissa sottostante e quindi la configurazione del motore risulta caratterizzata da un condotto molto corto.

Ogni corpo farfallato è dotato di due iniettori: uno sotto farfalla specifico per le condizioni di utilizzo a basso carico ed uno sopra che viene attivato quando al motore si richiede di esprimere le maggiori performance. I corpi farfallati di ogni bancata sono mossi da un motorino elettrico dedicato che grazie al sistema full Ride by Wire permette strategie di controllo elettroniche complesse e permette di modulare il carattere del motore in relazione al riding mode scelto dal pilota.

Il "Desmo" di ultima generazione

La distribuzione desmodromica del Desmosedici Stradale utilizza componenti completamente ridisegnati e miniaturizzati per realizzare teste molto compatte, cosa a cui contribuiscono anche le nuove candele, dalle dimensioni più contenute rispetto allo standard in produzione. I quattro alberi a camme muovono 16 valvole in acciaio con misure di 34 mm di diametro per quelle di aspirazione e di 27,5 mm di diametro per quelle di scarico. Le sedi valvole sono realizzate in acciaio sinterizzato.
Viste le elevate velocità di rotazione del V4 e le dimensioni importanti delle valvole, queste non riuscirebbero a seguire i profili di chiusura spinti delle camme se si utilizzasse un sistema tradizionale a comuni molle. Così, nel “Desmo” Ducati le valvole vengono chiuse meccanicamente con una precisione analoga a quella della fase di apertura, consentendo di realizzare profili delle camme più spinti e fasature estreme a favore di maggiori performance del propulsore.

Gli alberi a camme sono comandati da due catene di distribuzione del tipo “silent”. Sulla distribuzione anteriore la catena trascina l’albero a camme di aspirazione, il quale a sua volta trasmette il moto a quello di scarico mediante una coppia di ruote dentate (distribuzione mista catena-ingranaggi). Sulla distribuzione posteriore la catena trascina invece l’albero di scarico il quale passa il moto a quello di aspirazione. La catena che comanda la distribuzione dei cilindri anteriori è posizionata sul lato destro e prende il moto dall’albero motore attraverso un ingranaggio ricavato sul pignone della trasmissione primaria. Quella che comanda i cilindri posteriori è disposta sul lato sinistro del motore e prende il moto da un ingranaggio monolitico ricavato sull’albero motore. Ciascuna testata è dotata di sensore “anti-battito” che consentono di ottimizzare la gestione degli anticipi accensione scongiurando fenomeni di detonazione.

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Gli alberi a camme del Desmosedici Stradale, comandati da due catene del tipo “silent”

Lubrificazione a carter semi secco e sistema di raffreddamento

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Per limitare il peso tutti i coperchi del motore sono realizzati in magnesio mediante la tecnologia della pressofusione

Il Desmosedici Stradale utilizza una lubrificazione a carter semi-secco con stadi di mandata e di recupero per assicurare in ogni momento la corretta lubrificazione di tutti gli organi. La pompa dell’olio, movimentata da una catena, è costituita da quattro stadi, uno di mandata a lobi e tre di recupero; di queste, una, a ingranaggi, aspira l’olio delle teste tramite due condotti, mentre le altre due pompe sono a lobi e assicurano un'efficace recupero dell’olio di lubrificazione in qualsiasi condizione di utilizzo del motore, mantenendo la zona del carter motore sottostante i pistoni (camera di manovella) in condizioni controllate di depressione costante, riducendo le perdite per ventilazione, ossia l’assorbimento di potenza determinato dalla resistenza aerodinamica offerta dall’aria e dallo sbattimento dell’olio presente nel vano dell’imbiellaggio. Il serbatoio dell’olio, che funge anche da alloggiamento del filtro, si trova in una coppa dell’olio in magnesio montata sotto al carter motore e collegata al vano del cambio, ma separata dalla camera di manovella. Per il raffreddamento dell’olio, è utilizzato un radiatore dedicato, fissato inferiormente a quello dell’acqua.

La pompa dell’acqua, collocata nella V dei cilindri, è movimentata da un albero trascinato da una cascata di ruote dentate. La sua collocazione è pensata per ridurre al massimo la dimensione del circuito, migliorandone l’efficienza ed ottimizzando il peso del motore.

Cambio e frizione

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Frizione e cambio del Desmosedici Stradale

Il cambio a sei rapporti è stato studiato appositamente ed è dotato di sensore marcia rotativo per lavorare in maniera ottimale assieme al Ducati Quick Shift (cambio elettronico DQS) sia in scalata che a salire. Il sensore impiegato valuta con estrema precisione la posizione del tamburo e di conseguenza delle forchette che movimentano gli ingranaggi durante il cambio marcia. Questo permette quindi di realizzare una strategia che sia in grado di ripristinare la trasmissione di coppia solo quando la cambiata si è completata, evitando così di sollecitare in modo errato gli innesti del cambio e garantendo sempre una cambiata completa e precisa oltre che rapida.

La frizione, in bagno d’olio, con comando idraulico ha 11 dischi guarniti, prevede un sistema ad asservimento progressivo che permette di incrementare il carico sui dischi senza penalizzare lo sforzo alla leva. In condizioni di guida sportiva, con scalate repentine e forti trasferimenti di freno motore, lo stesso meccanismo riduce la pressione sui dischi della frizione, consentendole di lavorare nella modalità anti-saltellamento, che contrasta la perdita di stabilità del retrotreno durante le scalate aggressive in staccata.

Principali dati tecnici del Desmosedici Stradale

  • Quattro cilindri a V di 90° da 1.103 cm³
  • Alesaggio x corsa 81 x 53,5 mm
  • Rapporto di compressione 14:1
  • Potenza massima oltre 210 CV a 13.000 giri/minuto
  • Coppia massima oltre 120 Nm da 8.750 a 12.250 giri/minuto
  • Albero motore controrotante
  • Ordine di scoppi Twin Pulse con perni di biella sfalsati di 70°
  • Omologazione Euro 4
  • Distribuzione a catena con doppio albero a camme in testa desmodromica, 4 valvole per cilindro
  • Frizione multidisco a bagno d’olio, asservita e con antisaltellamento
  • Lubrificazione a carter semi-secco e quattro pompe olio: 1 di mandata e 3 di recupero
  • Alimentazione con quattro corpi ovali con diametro equivalente di 52 mm e cornetti ad altezza variabile
  • Cambio a sei rapporti con sistema DQS up & down
  • Intervallo di manutenzione “desmo-service” fissato a 24.000 km

Ducati Panigale V4: tecnica e numeri del motore derivato dalla MotoGP
Il motore Ducati Desmosedici Stradale visto dal lato frizione alla presentazione di Misano
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