Il “carattere” di un motore dipende molto da come, quanto e quando si muovono le valvole: la fasatura variabile è quindi la chiave per avere propulsori potenti e nello stesso tempo “trattabili”. Ma che cos’è la fasatura variabile e a cosa serve?
La fasatura descrive i tempi nei quali le valvole, di aspirazione e scarico, si aprono e si chiudono, il tutto rapportato alla posizione angolare dell’albero motore e quindi dei pistoni. I movimenti delle valvole devono infatti essere sincronizzati con quelli dei pistoni: nella fase di compressione, per esempio, entrambe le valvole devono essere chiuse quando il pistone passa dal punto morto inferiore a quello superiore.
Le valvole sono azionate dalla camme, che hanno profili a forma di mandorla che spingono in basso le valvole quando la loro parte sporgente preme, direttamente o tramite punterie, sullo stelo della valvola stessa.
Le camme sono inserite in alberi che girano a una velocità che è la metà di quella dell’albero motore, dato che ogni ciclo – aspirazione/compressione/scoppio/scarico – si svolge in 2 giri. Nella realtà accade sempre che le valvole di aspirazione e scarico sono aperte contemporaneamente, per esempio alla fine della fase di scarico: la valvola di aspirazione si apre un po’ prima che il pistone raggiunga il punto morto superiore e si chiude un po’ dopo il raggiungimento del punto morto inferiore.
Questa “sovrapposizione“ si chiama incrocio ed è piuttosto ampia nei motori che amano girare in alto: infatti i motori da corsa, ottimizzati per le massime prestazioni, a volte non riescono neanche a tenere il minimo. La fasatura variabile vuole ottimizzare sia la “trattabilità” del motore ai bassi regimi sia la grinta agli alti.
Il sistema Variocam Plus di Porsche, usato per esempio nella Macan 2 litri Turbo, ha tre camme per ogni valvola (una per un’alzata minore e le altre due con un profilo più spinto) mentre l’albero a camme può ruotare rispetto alla ruota che lo mette in rotazione in modo ottenere la fasatura variabile.
La manutenzione della fasatura variabile
Ci sono tanti sistemi di fasatura variabile, tutti bisognosi di manutenzione regolare
Il sistema Porche è piuttosto raffinato, dato che implementa sia la fasatura variabile sia alzate differenti delle valvole, ma inizialmente i sistemi non erano così raffinati. L’Honda VTEC, per esempio, aveva camme di due profili diversi, uno sportivo (che riusciva a far erogare 100 CV/litro a un motore aspirato) e uno più pacifico, ma il passaggio fra i due era piuttosto brusco: è per questo che si è pensato a sistemi in grado di ottenere una fasatura variabile in maniera continua e non con un “gradino”.
In pratica ci si è focalizzati sulla fasatura variabile ottenuta con rotazioni relative degli alberi a camme rispetto alle ruote che li trascinano e che sono sincronizzate con l’albero motore. Pensiamo al sistema BMW Vanos: l’albero a camme è inserito in un manicotto con scanalature elicoidali che scorre grazie alla pressione dell’olio, facendo ruotare di qualche grado l’albero a camme stesso e implementando così la fasatura variabile, eventualmente integrata con il sistema di alzata variabile delle valvole Valvetronic.
Ancora più radicale è il sistema Multiair, creato da FCA in collaborazione con Schaeffler e arrivato alla sua terza versione, attualmente adottata sui motori Firefly 4 cilindri per l’Europa e gli USA. L’alzata e la fase delle valvole di aspirazione sono regolabili con continuità perché esse sono mosse da pistoncini idraulici azionati dall’olio motore messo in pressione da un cilindretto-pompa azionato da uno degli eccentrici dell’albero a camme.
La pressione nei pistoncini è modulata da un’elettrovalvola che permette di implementare varie strategie di azionamento delle valvole, comprese la chiusura totale per disattivare i cilindri o aperture multiple nella stessa fase di aspirazione.
L’olio motore è quindi importante perché aziona tutti questi componenti idraulici ed è anche usato nel sistema Vanos e in tanti altri. Per godere a lungo dei benefici della fasatura variabile occorre quindi una manutenzione assidua e precisa: il Multiair, per esempio, ha un piccolo filtro per l’olio sulla testata: esso salvaguarda i delicati componenti idraulici del sistema ma è accessibile solo smontando alcuni particolari.
