SEI PROGETTI PER RIDURRE CONSUMI ED EMISSIONI: VVA - VARIABLE VALVE ACTUATION

Una rivoluzione è alle porte anche per i motori a benzina. A scatenarla sarà un dispositivo per ora chiamato VVA, dalle iniziali di un'espressione inglese che tradotta letteralmente significa "Attuazione variabile delle valvole".

Questa l'idea di partenza: se potessimo controllare, senza l'aiuto della farfalla, la quantità d'aria immessa nei cilindri con la stessa precisione con la quale oggi riusciamo a dosare il carburante otterremmo vantaggi enormi. Avremmo, infatti, un controllo perfetto dell'aria nei cilindri ad ogni regime di rotazione e quindi un incremento della coppia del propulsore; l'eliminazione della farfalla, inoltre, consentirebbe di per sé una riduzione dei consumi. Per non dire dell'enorme semplificazione motoristica derivante dal controllo diretto delle valvole e dalla conseguente eliminazione di alcuni componenti diventati inutili: dalla farfalla, al debimetro (misura l'aria in entrata), allo "stepper", il motorino "passo passo" che regola il minimo.

Il sistema appartiene alla terza generazione di dispositivi di controllo delle valvole. Viene, infatti, dopo i variatori di fase che non modificano il profilo dell'alzata della valvola ma permettono di ruotare in avanti o indietro l'intero albero a camme, in modo da cambiare temporaneamente il diagramma della distribuzione. E dopo i sistemi che disattivano totalmente o parzialmente una delle due valvole di aspirazione, consentendo una flessibilità maggiore, ma pur sempre limitata.

Il VVA rappresenta un salto tecnologico fino a ieri impensabile, che assicura grandi risultati sul piano dei consumi (-10÷15%), dell'incremento della potenza (+10÷15%) e della coppia (+15%) e della guidabilità in generale.

Come è fatto
Il VVA è un dispositivo destinato a sostituire il sistema di distribuzione tradizionale che oggi, attraverso un comando meccanico (le camme), determina l'apertura e la chiusura delle valvole. Nel VVA, l'asse a camme è integrato da un sistema elettroidraulico (pilotato da una centralina elettronica) capace di variare in qualunque momento sia la fasatura della valvola, cioè il tempo durante il quale questa resta aperta, sia l'alzata, vale a dire di quanto si deve aprire. Questo per ognuna di esse, in modo indipendente dalle altre.

Facile capire che un sistema di questo genere dà al motorista una grandissima libertà nel determinare quanta aria deve entrare nei cilindri. Infatti, egli non è più legato ad un comando meccanico come la camma, il cui profilo è stato definito una volta per tutte in fase di progettazione. Ma ad ogni apertura della valvola può "iniettare" l'aria occorrente in quel preciso momento (ad un certo numero di giri e con una certa richiesta di coppia). Ne risulta una situazione nella quale la portata d'aria è sempre ottimale in ogni condizione di funzionamento del motore.

In un propulsore dotato di VVA, camma e valvola non sono collegate direttamente, perché tra loro viene interposta una camera nella quale si trova dell'olio. Quando quest'ultimo riempie totalmente la camera, il VVA si comporta come un sistema di distribuzione tradizionale. L'olio, infatti, trasmette per intero il movimento impresso dall'eccentrico della camma che, girando, vince la forza della molla e fa aprire la valvola: esattamente come avviene con un comando esclusivamente meccanico.

Ma basta far defluire una certa quantità di olio dalla camera al momento opportuno per ottenere che la valvola si apra nella misura voluta, o addirittura resti del tutto chiusa.

La centralina elettronica stabilisce quando e per quanto tempo dare all'olio la possibilità di uscire dalla camera e attua il comando attraverso una serie di solenoidi, ognuno dei quali controlla le valvole di un cilindro.

In un motore con questa configurazione, inoltre, il pedale dell'acceleratore non invia più la propria richiesta di coppia alla farfalla, ma direttamente alla centralina con un comando "by-wire", cioè elettronico e non fisico.

Risulta perciò possibile avere una sola centralina che, nel giro di pochi millisecondi, governa simultaneamente l'ingresso dell'aria da un lato e quello del combustibile dall'altro.

Nel motore messo a punto dai ricercatori Fiat il profilo della testata risulta leggermente modificato per fare posto ad una specie di mattonella dove si trovano il circuito idraulico, cuore del VVA (che impiega lo stesso olio motore), i solenoidi e tutto ciò che serve per far funzionare il dispositivo.

I VANTAGGI
Al VVA si deve una rivoluzione concettuale non di poco conto. Con il controllo elettronico delle valvole, infatti, l'aria viene introdotta direttamente in ogni cilindro e nella quantità necessaria per avere le prestazioni ottimali del motore in relazione alle richieste del guidatore.

Tutto ciò porta ad una maggiore efficienza del motore che si può sfruttare in molti modi. Per esempio mantenendo invariate le prestazioni e riducendo i consumi grazie all'uso di rapporti più lunghi. Oppure incrementando coppia e potenza a parità di consumi. O ancora in termini di modularità: usando, magari, due cilindri invece di quattro in situazioni particolari come quella della marcia in colonna.