Dalla MotoGP alle moto di Serie: La “Fasatura” intelligente SR-VVT

SR-VVT indica la sigla della tecnologia adottata nel sistema di distribuzione dei motori Suzuki.
Progettato, sviluppato e utilizzato in MotoGP, è stato montato anche sulla GSX-R 1000 R, la prima supersportiva di serie con la distribuzione a fasatura variabile.

In un precedente articolo abbiamo approfondito l’argomento sulla fasatura variabile, fondamentale caratteristica delle auto attuali. La fasatura variabile è fondamentale in termini di massima erogazione e sviluppo della potenza, consumi ed emissioni.
Per capire al meglio cos’è e come si sia sviluppata negli anni, vi rimando a quest’articolo consigliato:
==> https://vehicle.closeupengineering.it/fasatura-variabile

Abbiamo visto come il sistema di distribuzione sia legato al mondo delle automobili: adesso passiamo ad analizzare come questa tecnologia abbia fatto il suo avvento nel mondo delle due ruote.
Il sistema di fasatura della distribuzione influenza moltissimo le prestazioni di un motore 4T ed è l’elemento che conferisce il carattere propulsivo della moto.

I sistemi di distribuzione ad oggi adottati da Honda e Kawasaki hanno alcuni difetti: Al fine di ottenere la massima potenza erogabile dal propulsore, vanno a penalizzare le prestazioni a regimi medio-bassi. La potenza massima ha sempre rappresentato un limite per la versatilità e reattività, dai bassi giri, della moto.

• Tanto sviluppo:

Recentemente si è raggiunto il decimo anniversario dalla nascita di questa tecnologia. Sono ben 10 anni che il team Suzuki Racing lavora per rendere questo progetto, una realtà dominante.
Dal ritorno in MotoGP nel 2015 del team Suzuki, i tecnici e ingegneri hanno cercato di adattare questa tecnologia alla nuovissima GSX-RR che in quell’anno avrebbe fatto il suo ritorno.

La tecnologia, secondo i piloti, è impercettibile nell’attivazione: segno del fatto che questo sistema è in grado di assicurare linearità nella erogazione senza andare a penalizzare i regimi intermedi.

• Struttura:

Il sistema SR-VVT è in grado di gestire la distribuzione in funzione proporzionale al regime di rotazione dell’albero motore. Come?
Alla pesantezza e complessità di attuatori elettro-meccanici o controlli elettro-idraulici, si è passati al sofisticato e semplicissimo variatore di fase.
Avete presente lo scooter? O qualsiasi sistema di trasmissione automatico? Benissimo, essi lavorano mediante un variatore di fase con apposite pulegge e rulli.

L’azionamento centrifugo del variatore è in grado di far sviluppare le due pulegge, andando a spingere la cinghia verso l’esterno e consentendo a quest’ultima l’apertura dei rapporti secondari di velocità.

Tornando al nostro oggetto in questione, ecco il capolavoro di Suzuki.

Esso funziona esattamente come un variatore di fase a rulli dello scooter, precedentemente descritto. La rotazione dell’albero motore, mediante collegamento rigido (Es. catena), mette in rotazione l’albero a camme.

Il variatore di fase è calettato coassialmente (“sullo stesso asse”) dell’albero a camme di aspirazione e collegato rigidamente alla ruota dentata su cui vi è posizionata la catena.
Il variatore è composto da una puleggia con all’interno dodici guide incavate in direzione radiale, su cui scorrono dodici sferette di acciaio (componente sostitutiva dei rulli).

• Come funziona?

La rotazione di questa puleggia spinge, per via della forza centrifuga, le dodici sferette a scorrere nella direzione delle guide, collocandosi sull’estremità. Le guide adottate, come riporta il disegno sottostante, non sono simmetriche.

Il tutto dev’essere visto come un insieme di due parti: Sulla parte in cui vi è la ruota dentata collegata alla catena, le guide sono oblique (nel piano del disegno sottostante rappresenterebbe la parte immediatamente di fronte); in ciò che c’è subito “dietro” (prendendo sempre in considerazione il disegno), vale a dire la parte in cui vi è la ruota dentata collegata all’albero motore, si notano guide dritte.
Ecco il disegno tecnico fondamentale per orientarsi:

E quindi dov’è la “variazione di fase“? Per via della forza centrifuga, le sferette sono spinte verso l’esterno andando, per contrasto, a far ruotare la ruota dentata a guide dritte su quella a guide oblique; il tutto dovuto alla particolare asimmetria delle guide del variatore.

Non appena accade ciò si verifica una rotazione, lungo l’asse dell’albero a camme, del supporto che ha attaccato a sé le camme stesse.    Si nota una variazione del profilo della camma a contatto con il meccanismo di contrasto (molla, supporto di contatto), responsabile dell’apertura/chiusura della valvola di aspirazione.

• ..e quindi:

Una camma inclinata, con un profilo maggiormente “appuntito“, garantisce una apertura/chiusura della valvola più rapida. Si ottiene un regime di fasatura “veloce” al fine di rispondere, come ovvio che sia, rapidamente agli alti regimi. E’ chiaro che maggiore sarà la velocità, minore sarà il tempo in cui si aprono e chiudono le valvole. Ecco spiegato il motivo per cui se si procedesse con andamento lineare, soprattutto ad alti regimi, i consumi sarebbero minimi.

• Fasatura si, ma..

Definiamo angolo di incrocio l’intervallo di rotazione (in gradi) dell’albero motore durante il quale valvola d’aspirazione e scarico rimangono aperte simultaneamente.

• Alto valore angolo di incrocio: maggiori prestazioni e potenze erogate dal motore. Allo stesso tempo saranno maggiori i consumi, le emissioni e le fuoriuscite di gas e carica fresca incombusta: minor efficienza termica del propulsore.
• Basso valore angolo di incrocio: maggiore efficienza e risparmio.

Ecco perché la soluzione di variazione di fase:

• coppia e accelerazione allo spunto massima ai bassi regimi per garantire reattività
• potenza massima e consumi ridotti agli alti (regimi).

Le guide tengono conto anche della componente di accelerazione di deviazione di Coriolis.
Quest’ultima propria delle sferette in moto relativo di rotazione rispetto ad un riferimento solidale.

Il sistema garantisce variabilità nell’erogazione in quanto la velocità di fasatura è gestita direttamente dalla componente centrifuga del variatore.

L’inerzia da vincere alla “chiusura” del variatore (rulli al centro-variatore) è elevata, in quanto la posizione di equilibrio delle due guide asimmetriche è in posizione, appunto, asimmetrica. Ecco perché il sistema, senza alcuna componente idraulica/elettronica, è in grado di auto-gestirsi proporzionalmente ai giri motore.