4T a fasatura variabile: le soluzioni delle Case

Aumentare la potenza agli alti senza sacrificare la coppia ai bassi-medi è un obiettivo complicato, perché la fasatura adatta a ottenere una cosa influisce negativamente sull’altra. Per riuscire a farlo le Case hanno adottato le soluzioni tecniche che trovate di seguito. Se, invece, volete leggere tutto quello che c'è da sapere sulla distribuzione a fasatura variabile nei motori a 4T potete cliccare qui.

Suzuki ha applicato al nuovo motore della supersportiva GSX-R1000R un meccanismo derivato dalla quattro cilindri che gareggia in MotoGP. Questa GSX-R1000R è la sola tra le supersportive ad adottare il sistema che permette di variare la fasatura delle valvole di aspirazione: il risultato è una potenza di 197,9 CV (all'albero) a 13.000 giri, ben 26,6 CV in più rispetto al modello precedente. Il dispositivo che varia la fase d'aspirazione è posto all’estremità dell’asse a camme, ed è denominato SR-VVT (Suzuki Racing Variable Valve Timing system).

Il sistema ha un funzionamento centrifugo e si basa su 12 sfere di acciaio posizionate a raggiera tra la faccia esterna dell’ingranaggio mosso dalla catena di distribuzione e un piatto metallico, tenuto in posizione da molle tronco coniche. L'asse a camme non è solidale all’ingranaggio, ma è collegato al piatto che, a sua volta, è azionato dall’ingranaggio, ma rispetto a questo può ruotare di un certo numero di gradi. Le sfere si muovono lungo delle scanalature ricavate sulle facce dell’ingranaggio e del piatto. Accendendo il motore le sfere, soggette alla forza centrifuga cominciano a ruotare. Col crescere dei giri questa forza aumenta, fino a diventare (al regime previsto) sufficiente a vincere la resistenza delle molle a tazza che le tengono in posizione. Le sfere si allontanano dall’asse a camme, “obbligando” le scanalature ad allinearsi lungo il tragitto. Così avviene gradualmente la rotazione del piatto (e dell’albero) rispetto a quella dell’ingranaggio. Rispetto alla posizione di partenza la fasatura delle valvole di aspirazione viene ritardata, ottenendo un aumento dell’angolo di incrocio con quelle di scarico.

Altra soluzione che arriva dalle competizioni è il comando valvole con bilancieri a dito. Non è un'idea nuovissima per Suzuki: già la usava per la GSX-R 750 del 1984. Ogni bilanciere è 6 gr. più leggero dei bicchierini utilizzati sulla vecchia GSX-R1000 (10 contro 16). Minori masse in movimento consentono regimi più elevati e alzate superiori. Nuove le valvole, sempre rispetto alla precedente GSX-R. Cambiano diametri e materiale: sono in titanio invece che in acciaio e hanno "funghi" da 31,5 mm in aspirazione (prima 30) e 25 (24) per lo scarico.

Il variatore di fase di Ducati si chiama Desmodromic Variable Timing (DVT) ed è montato sulle Multistrada 1200 (pure l'Enduro) e sulla XDiavel. Il sistema utilizza dei variatori (sono quattro) che agiscono sugli assi a camme di aspirazione e scarico. La parte esterna del variatore idraulico è solidale alla puleggia mossa dalla cinghia di distribuzione, il rotore interno è vincolato all'asse a camme. La posizione delle camme viene continuamente modificata, rispetto al moto impresso dal pignone della distribuzione. Il variatore al suo interno presenta tre lobi che a secondo dell'intervento delle valvole di controllo dell'olio in entrata e in uscita determinano la rotazione dell'asse a camme in anticipo o in ritardo rispetto al moto impresso dalla cinghia dentata della distribuzione. L'olio del motore raggiunge le camere di questi variatori passando da canalizzazioni interne agli stessi assi a camme. Il lavoro dei variatori determina una progressione continua di funzionamento: la posizione delle camme si modifica con tempi di intervento in millesimi e centesimi di secondo. La pressione di funzionamento va da 1 a 4 bar, mentre il circuito di lubrificazione del motore bicilindrico raggiunge gli 8 bar. La posizione delle camme è monitorata da un sensore, montato sui coperchi delle teste, che si interfaccia con la centralina di Bosch che controlla tutto il motore.

Anche il costruttore giapponese utilizza un variatore di fase analogo a quello di Ducati. Viene montato sulla GTR1400 sin dal modello di base, che risale al 2007. Il principio di funzionamento di questo dispositivo è il medesimo su cui si basa quello di Ducati, ma sul motore quattro cilindri di questa granturismo il variatore di fase interviene solo per modificare la posizione dell'asse a camme di aspirazione, variando l'incrocio tra le valvole di immissione e quelle di scarico. La modifica del grado di apertura delle camme avviene secondo il numero di giri del motore e la percentuale di apertura dell'acceleratore. La variazione dell'anticipo o del ritardo dell'aspirazione viene gestita tramite un dispositivo che è posto sulla destra della testata: una valvola intercetta il lubrificante e regola l'afflusso dell'olio all'interno delle camere del variatore. Rispetto al sistema Ducati i lobi che contengono l'olio sono quattro invece che tre.

Honda utilizza il sistema Vtec sulla VFR800 del 2002. Un circuito elettroidraulico attiva o disattiva la pressione della camma sulla valvola, selezionando quella più adatta al regime del motore. Il Vtec interviene sia sull'alzata sia nella durata dell'apertura delle valvole a seconda del regime del motore e il suo funzionamento prevede l'utilizzo di una sola valvola di aspirazione e una di scarico ai bassi regimi per poi, con l'aumentare del numero di giri, far entrare in gioco anche le restanti due valvole. Il suo intervento è meccanico e si basa su una particolare punteria a bicchiere che scorre libera lungo lo stelo valvola senza che sia possibile premere la stessa valvola. A circa 6.500 giri/min la pressione dell’olio di un circuito dedicato, agisce su dei perni inseriti in questa punteria. Lo spostamento di questi perni rende solidali la punteria e la sua valvola col risultato di farla lavorare con tutte le altre. Il passaggio da due a quattro valvole è chiaramente avvertibile in fatto di erogazione della potenza perché non avviene in modo progressivo. Nelle versioni successive della VFR questa improvvisa modifica del "carattere" del motore è stata addolcita, con un intervento del Vtec in un regime inferiore di giri e un passaggio da 8 a 16 valvole molto più fluido, ma ancora avvertibile.

Non solo le moto più prestigiose o quelle più potenti dispongono di un comando della fasatura variabile. Yamaha ha introdotto sui motori denominati "Blue Core", che sono quelli in gran parte destinati a scooter e piccole moto in vendita nel Far East asiatico, una particolare distribuzione che interviene a modificare l'aspirazione. Questo dispositivo chiamato VVA (Variable Valve Actuation, ovvero inserimento variabile della valvola) interviene ai bassi regimi per ottimizzare la combustione. Le camme delle due valvole di aspirazione sono due e hanno un diverso profilo tra di loro: la prima ottimizza l'alimentazione ai bassimedi regimi mentre la seconda, che viene attivata da un perno innestato da un solenoide sulla testa, permette una maggiore alzata e un diverso diagramma di distribuzione, maggiormente adatto ai massimi regimi. Tutto questo si aggiunge a un motore contraddistinto da un basso attrito dei suoi componenti interni per ridurre il più possibile emissioni e consumi. Oggi troviamo questa distribuzione montata sugli scooter N-Max 125-155 e sul Tricity 155.