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VTEC di Honda, la storia di un motore rivoluzionario

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Cosa significa VTEC?

Variable Valve Timing & Lift Electronic Control, ovvero controllo elettronico di tempo e sollevamento della valvola. Terminologia tecnica da non confondere con un più classico sistema a fasatura variabile.

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L'antenato di VTEC: Progetto NCE

Nel 1984 Honda lanciò un programma chiamato NCE (New Concept Engine) per sviluppo di nuovi motori, da utilizzare a partire dal 1984. L'obiettivo del progetto era chiaro; coppia maggiore sia a regimi più bassi sia a quelli più alti, con miglior rapporto cilindrata/potenza.

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Chi è l'inventore di VTEC?

Si può tranquillamente dire che il “papà” del motore VTEC di Honda sia Ikuo Kajitani del reparto Ricerca e Sviluppo di Honda. Un progetto nato nel 1984, le cui prime specifiche furono approvate nel 1986 per poi dare vita al primo vero motore VTEC, montato sotto la Integra del 1989.

Una rivoluzione che vide Kajitani impegnato all’inizio ad ottimizzare i motori DOHC, utili come base di partenza per la nuova generazione di propulsori. Inizialmente però Kajitani pensò di riuscire ad ottenere una potenza di 90 CV/litri, quindi circa 140 CV per un motore 1.6. Significava appena 10 CV in più rispetto al pari cilindrata della famiglia DOHC.

Stuzzicato dalla domanda dell’allora responsabile del reparto Ricerca e Sviluppo di Honda (Nobuhiko Kawamoto) “Non riesci a salire fino a 100 CV/litro?” andoò ancora più a fondo nella ricerca. Nacque così il motore B16A di 1,6 litri e in grado di produrre 160 CV a 8.000 giri.

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Inizia un nuovo progetto

Kajitani divenne fiducioso e sapeva che Honda avrebbe accettato di buon grado le nuove soluzioni adottate, specialmente visto che già montava motori DOHC e che il VTEC ne era un’evoluzione più efficiente e potente.

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Un nuovo approccio

All’inizio ci sono stati seri problemi nel processo di sviluppo. Il team, che mirava a ottenere la coppia a un regime più basso, abbassando l'angolo interno della valvola, finì col romperla assieme alla cinghia di distribuzione quando i giri salivano. A questo punto però entra in gioco la soluzione di Kajitani. Un sistema che mantiene i vantaggi del DOHC e permette di passare senza problemi tra vari regimi di giri.

Un’idea che prese spunto da uno studio sul tempo variabile di apertura delle valvole, datato 1983 e nato migliorare il risparmio di carburante. Kajitani voleva però unire ai consumi ridotti anche prestazioni al vertice.

Così Kajitani e il suo team giunsero a una soluzione: un nuovo meccanismo che modifica la spinta sulla valvola in funzione della velocità. Un’idea nata all’inizio del progetto NCE e pronta a diventare di serie.

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Problemi di progettazione

Il motto di Honda è “Power of Dreams”. Ma i sogni non sempre bastano e Kajitani lo sapeva bene. Sul 1.6 DOHC la linea rossa era a 6.800 giri, mentre sul nuovo motore doveva salire del 20% fino a 8.000 giri. Un aumento che faceva crescere del 40% le forze inerziali in alcune parti del motore. La soluzione sembrava semplice: ridurre il peso. C’era però un problema: a regimi così alti si poteva compromettere la durata del propulsore.

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Soluzioni intelligenti

Uno dei primi problemi affrontati dal team fu quello di dotare il motore di un sistema di fasatura delle valvole a bassa velocità. Peccato però che fosse già stato brevettato da un’altra azienda.

La soluzione per superare il problema fu quella di sviluppare un sistema che modificata diametro delle valvole e tempo di apertura. Venne inoltre adottata una nuova puleggia in una speciale lega metallica ad alta densità che riduceva del 10% il momento d'inerzia, per ridurre così il carico sulla cinghia.

Prendendo spunto dai motori da corsa firmati Honda poi, Kajitani e il suo riuscirono anche a migliorare le prestazioni alle alte velocità.

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Il debutto sulla Honda Integra XSi

Il primo motore VTEC, nato dagli sforzi di Kajitani, Kawamoto e molti altri ingegneri, venne utilizzato sulla Honda Integra XSi, arrivata sul mercato nell'aprile del 1989. Un’unità conosciuta col nome di 1.6 VTEC DOHC e codice B16A. La potenza era di 160 CV a 7.600 giri e coppia di 152 Nm a 7.000 giri. La “magia” conosciuta col nome di "apertura VTEC" avveniva a quota 5.500 giri. Il rapporto di compressione, con diametro dei cilindri pari a 81 mm e corsa di 77 mm, era di 10,2:1.

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Come funziona il VTEC: parte 1

Bene: ora che abbiamo fatto un approfondito ripasso di storia, entriamo nella tecnica. L’acronimo è un indizio fondamentale per capirne il funzionamento: Variable Valve Timing & Lift Electronic Control, ovvero controllo elettronico di tempo e sollevamento della valvola.

Il team di ingegneri Honda sapeva che con un singolo albero a camme non si potevano unire consumi ribassati e maggiore potenza. Così ecco la soluzione: quando il motore raggiunge un determinato numero di giri (ad esempio i 5.500 del primo VTEC) permette alla camma di maggiori dimensioni di agire sulle valvole, aumentando tempi di apertura e alzata, per ottenere così maggiore potenza grazie a una maggiore aspirazione.

Realizzate in acciaio fuso con un elevato rapporto carbonio e cromo, così da resistere a elevate tensioni superficiali, le camme 1 e 2 controllano il movimento delle valvole a bassi regimi, mentre il terzo braccio al centro subentra agli regimi.

A un basso numero di giri così il tempo di apertura rimane ridotto, favorendo così una riduzione dei consumi grazie a una combustione più efficiente.

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Come funziona il VTEC: parte 2

A velocità più elevate il profilo della camma 3 permette di far entrare una maggiore quantità di aria mantenendo la valvola il più aperta possibile. L’equazione è semplice: più miscela aria-carburante dà in cambio maggiore potenza.

Ma come avviene il passaggio tra le varie camme? In condizioni normali la fasatura della valvola e il controllo di sollevamento sono in capo alle camme 1 e 2 ma, all’aumentare della rotazione un pistoncino attivato dall'aumento della pressione dell'olio blocca i perni sui quali agivano le varie camme, così da permettere a quella centrale di “dettare i tempi”.

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VTEC Turbo

Col passare del tempo i motori aspirati hanno lasciato al posto alla sovralimentazione e al turbo, e così anche i VTEC nel 2013 si sono dovuti aggiornare. Il traguardo quasi impensabile dei 100 CV/litro viene così ampiamente sfondato.

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22 Maggio 2020 alle 08:00

Di: Şafak Soysal

Tradotto da: Massimo Grassi

Com'è nato e come funziona uno dei motori più rivoluzionari della storia

Il mondo della tecnologia corre sempre più veloce, tanto da far sembrare vecchie soluzioni nate pochi anni fa. Provate a pensare agli smartphone che portate sempre con voi, come invecchiano anno dopo anno con l’arrivo di nuovi modelli.

La stessa cosa succede alle auto, dove vari tipi di tecnologia si rincorrono generazione dopo generazione, migliorando e affinando sempre più ogni aspetto, specialmente per quanto riguarda i motori. Pensateci: siamo passati da rumorosi propulsori a benzina a silenziosi ed efficienti propulsori elettrici, passando attraverso innumerevoli e continue ottimizzazioni.

Ottimizzazioni che riguardando anche uno dei motori più famosi ed apprezzati della storia: il VTEC Honda, nato nel 1984. E questa è la sua storia.