Freno motore: cos'è, quando e come usarlo

Chi ha cominciato a guidare qualche anno fa, non può non sorprendersi della raffinatezza delle moto di ultima generazione, alcune delle quali danno al pilota la possibilità di regolare l’incidenza del freno motore durante la guida. Fantascienza, fino a non molto tempo fa. Prima però di capire quale può essere l’utilizzo efficace del freno motore vediamo di fare una breve analisi sul perché questo fenomeno si genera. Per chiarirci le idee prendiamo il motore a combustione a quattro tempi, che come racconta il suo nome prevede le quattro fasi di aspirazione, compressione, scoppio e scarico. 

Di queste tre fasi, quella “attiva” è solo una: lo scoppio ed espansione. Le altre tre fasi prevedono un dispendio di energia che serve per attirare la miscela aria/benzina all’interno della camera di combustione, comprimere la miscela sempre all’interno della camera di scoppio e far risalire, dopo lo scoppio, il pistone verso l’alto per eliminare i gas prodotti dalla combustione attraverso le valvole di scarico. L’unica fase che produce energia è quindi quella nella quale la miscela aria/benzina, dopo essere stata compressa, viene fatta detonare dalla scintilla prodotta dalla candela. Una parte dell’energia prodotta dallo scoppio viene infatti “raccolta” dall’albero motore, che con la sua rotazione trasferisce la potenza alla ruota; un’altra parte alimenta le altre fasi del ciclo, e una parte come sappiamo va persa.

UN ESEMPIO PRATICO

Facciamo un esempio pratico. Motore acceso al minimo: non stiamo intervenendo sulla manopola del gas. Il motore sarà regolato per poter girare, senza spegnersi, con un minimo di miscela aria/benzina che gli permetta di rimanere “in vita”. In questa fase noi potremmo comunque muoverci, senza accelerare, utilizzando la sola energia prodotta dalla rotazione al minimo del nostro motore. Arrivando a raggiungere la velocità minima per poter rimanere in equilibrio sulla nostra moto. 

Andando a ruotare la manopola del gas incrementeremo l’afflusso di miscela aria/benzina all’interno della camera di scoppio, permettendo al motore di elaborare sempre più energia facendo salire il numero di giri, la coppia e la potenza.

Ipotizziamo quindi di aver raggiunto una velocità costante a un costante numero di giri motore. Decidiamo ora di chiudere completamente il gas. Il nostro motore cercherà di riportarsi al suo regime di minimo. Viaggiando a velocità costante, il motore non deve lavorare per accelerare, ma soltanto per vincere gli attriti: quello di rotolamento delle gomme, quello aerodinamico e quelli interni al motore. A gas chiuso, il motore non produce più potenza sufficiente a vincere questi attriti mantenendo costante la velocità.

La moto, dal canto suo, a velocità costante ha delle inerzie: tende a mantenere la velocità che ha raggiunto (che è un modo di dire che tende a conservare l’energia che ha acquisito). C’è una inerzia “lineare” legata al suo avanzamento sulla strada, e delle inerzie “rotazionali” legate al movimento dell’albero motore, della frizione, del cambio e via dicendo.

Da una parte c’è la moto che cerca di mantenere la sua velocità; dall’altra il motore che vorrebbe ridurla, per riportarsi al minimo. Il confronto tra queste due cose genera il freno motore: la moto cerca di accelerare il motore e il motore cerca di rallentare la moto. Di fatto si arriva a un regime intermedio, con il motore che assorbe un po’ dell’energia cinetica della moto, poi continua a decelerare: gli attriti e il motore lavorano concordemente per rallentare la moto, che continua a viaggiare a spese della sua inerzia finché gli attriti non la hanno interamente dissipata.

COME NASCE IL FRENO MOTORE

Ecco come nasce il freno motore: quando le forze che contribuivano a spingere la moto vengono meno e la moto inizia a procedere a spese della sua inerzia. La differenza è chiaramente percepibile tirando la frizione: a quel punto si avverte la sola decelerazione dovuta agli attriti aerodinamici e delle gomme, mentre il motore lasciato a sé stesso e a gas chiuso si riporta al regime di minimo.

Se la frizione è rilasciata, il motore non può invece stare al minimo ma deve trovare un “compromesso” con l’energia cinetica della moto e quindi con la sua inerzia. Chiaramente sono tanti i fattori che incidono su questo compromesso: la cilindrata, il numero di cilindri e la loro disposizione, la fasatura degli assi a camme, il peso degli organi meccanici e via dicendo.

In generale il freno motore è più alto quanto più alto è il numero di giri ai quali si trova il nostro motore quando andiamo a rilasciare il gas. Questo perché è maggiore la differenza con il regime di minimo, e quindi il motore avrà più da recuperare per arrivare al minimo; è un po’ come se avesse più “fretta”. Anche per questo quando si vuole avere più freno motore, in discesa o approssimandosi a una curva, si scala una marcia per aumentare il numero di giri del motore e ottenere così un effetto di rallentamento maggiore.

TRA MECCANICA ED ELETTRONICA

Su questi fenomeni “naturali” della meccanica intervengono gli odierni sistemi ride-by-wire, dove essendo le farfalle controllate solo indirettamente dalla manopola del gas, con l’intermediazione della centralina, questa può essere programmata per apire un po’ le farfalle in modo da limitare l’effetto motore: il gas “chiuso” non è in realtà perfettamente chiuso, specie in motori come i mono e bicilindrici di grande cubatura che avrebbero un freno motore “naturale” così accentuato da poter in certi frangenti mettere in difficoltà la ciclistica e il pilota.

Lo stesso avviene da tempo anche in in pista, dove i piloti in ingresso curva scalano velocemente diversi rapporti proprio con l’obbiettivo di tenere alto i numeri di giri motore e sfruttare al massimo il freno motore per rallentare la corsa della moto, senza che questo metta in crisi gomme e ciclistica.

Come dicevamo, lo stesso vale quando ci si trova a guidare in discesa: l’utilizzo di un rapporto corto del cambio metterà il motore ad un alto numero di giri aumentando il freno motore e riducendo la necessità di utilizzare l’impianto frenante. Scongiurando tra l’altro il rischio di un eventuale surriscaldamento dello stesso. In questo caso la moto non tenderà soltanto ad avanzare a spese della propria inerzia, ma spinta anche da una parte della forza peso che agisce parallelamente alla strada; il freno motore (insieme con gli attriti) può quindi non bastare a fermare la corsa della moto, ma si stabilirà una velocità di equilibrio legata di nuovo a molti fattori: peso della moto, pendenza della strada, rapporto impostato, tipo di motore e via dicendo.

IL MOTORE CONTA

Il tipo di motore ha come detto grande influenza: in generale più un motore è frazionato e meno ha freno motore, mentre i motori a due tempi hanno un freno motore quasi inesistente, grazie al fatto che un due tempi ha meno organi interni in rotazione, quindi meno inerzie a cui attingere, e anche due sole fasi, una attiva e una passiva, con un rapporto tra fasi passive e fasi attive meno sbilanciato verso le prime che sono quelle che generano il freno motore.