Tech Through Time: How Variable Valve Timing Works
Il cuore della maggior parte dei veicoli di oggi, il motore a combustione interna è progredito significativamente nel corso della sua storia centenaria.
Questa serie delinea alcune delle innovazioni chiave nella tecnologia dei motori prima di dare uno sguardo alle alternative al motore a combustione. Questa settimana, come funziona la fasatura variabile delle valvole.
Guarda le altre parti di questa serie:
Tech through time: Iniezione di carburante
Tecnologia nel tempo: Sovralimentazione
Tecnologia nel tempo: La sovralimentazione
Tecnologia nel tempo: Celle a combustibile a idrogeno
Scopo
Perché un motore a combustione generi potenza, l’aria deve entrare e i gas di scarico devono uscire dalla camera del cilindro. L’apertura e la chiusura di questi passaggi di aspirazione e di scarico sono controllati da valvole, note rispettivamente come valvole di aspirazione e di scarico.
Senza la fasatura variabile delle valvole, queste valvole di aspirazione e di scarico funzionerebbero nello stesso modo indipendentemente dal numero di giri (RPM) del motore o dall’ambiente di guida. Questo non è l’ideale, poiché il guidatore potrebbe volere un comportamento diverso dal motore attraverso l’intervallo di giri. Per esempio, ad alti regimi, il guidatore può desiderare più potenza, mentre il risparmio di carburante può essere la priorità a bassi regimi con carichi del motore più leggeri.
Una semplice valvola e sezione del motore.
La fasatura variabile delle valvole permette questi diversi comportamenti cambiando il modo in cui le valvole di aspirazione e di scarico lavorano a diverse velocità del motore. Quindi, aiuta a ottimizzare le prestazioni del motore, migliorando anche il risparmio di carburante e le emissioni.
Storia
L’Alfa Romeo Spider 2000 è stato il primo veicolo di serie ad avere la fasatura variabile delle valvole.
La necessità della fasatura variabile delle valvole fu riconosciuta già nel 1924, quando gli americani brevettarono una valvola con una durata di apertura variabile per un motore a combustione interna. La Spider 2000 dell’Alfa Romeo fu il primo veicolo di produzione al mondo ad essere dotato di un sistema di fasatura variabile delle valvole nel 1980.
Come funziona?
Le case automobilistiche tendono ad avere i loro nomi per la tecnologia della fasatura variabile delle valvole. Per esempio, Toyota usa un sistema ‘VVT-I’ (Variable Valve Timing with Intelligence) mentre Honda, in modo piuttosto famoso, chiama il suo sistema ‘VTEC’ (Variable Valve Timing and Lift Electronic Control).
La Toyota Chaser è stata una delle prime auto a ricevere la sua versione VVT-i della tecnologia.
Anche se questi sistemi possono avere alcune differenze nella loro implementazione, condividono tutti la stessa tecnologia di base e gli stessi principi ingegneristici.
Per permettere alle valvole di aspirazione e di scarico di aprirsi e chiudersi, sono collegate a un albero a camme rotante che si trova sopra le valvole.
La famosa tecnologia VTEC di Honda è presente in tutta la sua gamma.
La tecnologia di fasatura variabile delle valvole controlla tre caratteristiche chiave delle valvole di aspirazione e scarico:
- Tempistica delle valvole – i punti del movimento del pistone in cui le valvole si aprono e si chiudono.
- Durata delle valvole- per quanto tempo le valvole rimangono aperte.
- Alzata delle valvole- quanto le valvole si aprono fisicamente (la loro apertura).
Per fare questo, vari sensori, come il flusso d’aria e i sensori di posizione dell’albero a camme forniscono informazioni alla ECU (unità di controllo del motore) dell’auto, che poi usa vari meccanismi per controllare le suddette caratteristiche delle valvole. Il sistema VTEC della Honda, per esempio, muove fisicamente l’albero a camme per dare alla valvola più alzata.
Una panoramica di base su come funziona il VTEC.
Il futuro
Oggi i sistemi a fasatura variabile delle valvole si basano sulla manipolazione dell’albero a camme per alterare indirettamente le tre caratteristiche chiave della valvola descritte sopra. Questo, a sua volta, limita la variabilità della valvola. Invece, i futuri sistemi di fasatura variabile delle valvole potrebbero consentire il controllo diretto di ogni valvola (a volte chiamato un motore ‘senza camme’ o ‘a valvole libere’), consentendo così una variabilità infinita e di conseguenza migliori prestazioni del motore.