Mi scuso per la lunghezza, ma l'argomento e' piuttosto complesso.
Cerchero' di riassumere dove posso, senza addentrarmi in dettagli dove non serve.
Per capire come agisce il profilo delle camme, bisogna prima capire come funziona un motore a ciclo otto.
In sostanza, tutti sappiamo che ci sono quattro fasi, di aspirazione, compressione, combustione e scarico. Le camme influenzano quella di aspirazione e scarico.
Siamo portati a pensare che l'aria sia "senza peso" (o, piu' correttamente, senza massa)... ma non e' cosi'. L'aria ha una massa, e cio' vuol dire che ha un'inerzia, ossia che quando e' in quiete tende a restare in quiete, e quando si muove tende a restare in moto. Lo possiamo sperimentare in un attimo facendoci aria con la mano, e sentendo come questa fa pressione contro la nostra mano (tendendo a restare dov'e') e, come questo movimento provoca una sorta di venticello contro la nostra faccia (l'aria messa in moto dal nostro movimento tende a restare in moto).
Questo e' particolarmente vero se, anziche' in aria libera, l'aria in questione si trova in un tubo (condotto d'aspirazione o scarico).
Quando viene aspirata dal motore, l'aria viene accelerata a livelli considerevoli. Questo non e' un flusso continuo, ma una pulsazione con una frequenza pari a quella di funzionamento del motore, una "vibrazione" nell'aria non dissimile a quella dell'aria nei condotti di un trombone. Questo fa si' che i condotti di aspirazione e scarico siano "adatti" a una particolare frequenza, proprio come un trombone con la coulisse impostata a una certa lunghezza risuona su una certa specifica nota. Se i tubi hanno lunghezza drasticamente diversa, si creano fenomeni di interferenza e contropressione (sto semplificando) che ostacolano il funzionamento del motore invece di aiutarlo (questo lo vedremo a breve).
Siccome l'aria ha inerzia, quando il pistone comincia a succhiare l'aria non entra subito nel cilindro: si forma dapprima un vuoto, poi l'aria comincia a muoversi e ad affluire. Per lo stesso motivo, quando il pistone si ferma al PMI l'aria non smette subito di affluire: continua a entrare, spinta dalla propria inerzia, per un certo periodo, persino se il pistone ha gia' cominciato a muoversi in direzione opposta.
Il tempo necessario all'aria a cominciare a muoversi e quello durante il quale l'aria continua a entrare fanno si' che la valvola di aspirazione debba aprirsi un pelo prima che il pistone inizi a scendere una volta terminata la fase di scarico, e si debba chiudere un pelo dopo che questo e' giunto al PMI.
La fasatura delle valvole e il loro profilo determinano questi ritardi. La fasatura variabile (insieme ai condotti d'aspirazione a lunghezza variabile) fa si' che il comportamento del motore, che sarebbe altrimenti ottimizzato su un regime specifico (quello di usuale coppia massima - in realta' e' l'opposto, ossia il regime di coppia massima e' determinato da questi parametri, ma non complichiamo troppo le cose) possa essere ottimizzato su livelli piu' ampi, con un erogazione migliore e non dovendo piu' scegliere strettamente tra coppia a basso regime e potenza agli alti.
Ma non finisce qui.
Anche la valvola di scarico segue un profilo e una fase.
Infatti, esattamente come l'aria in entrata ha un'inerzia, cosi' ce l'hanno i gas di scarico che, uscendo, creano nel tubo di scappamento una sorta di "pistone" di gas che si muove lungo il tubo stesso (trascuriamo il fatto che nel tubo ci sia un treno d'onde e cosa succede al treno d'onde quando il tubo finisce).
Questo, ovviamente, fa si' che vi sia un vuoto alle spalle di questo pistone: un vuoto che puo' essere sfruttato. Lasciando aperta la valvola di scarico anche mentre si sta aprendo quella d'aspirazione, e lasciandole aperte assieme (il cosiddetto "incrocio" delle valvole) il gas di scarico in uscita aiuta ad aspirare l'aria in entrata, persino prima che il pistone di fatto cominci a muoversi per aspirare. E' il cosiddetto "scavenging", che aiuta a creare una sorta di modesta sovralimentazione negli aspirati, ed e' assolutamente fondamentale nel funzionamento dei motori due tempi, privi di valvole tradizionali, dove e' lo schema dello scarico a garantire il funzionamento del motore (motivo per cui la marmitta e' tanto importante nei motorini
)
Ma fase e incrocio non esauriscono la complessita' dell'albero a camme. Tutti han sentito parlare di profili "piu' aggressivi" o "meno aggressivi". Ma che significa?
Piu' il profilo della camma e' acuto (ossia diciamo simile a un uovo, puntuto) meno la camma e' "aggressiva" e la valvola si apre progressivamente, e meno resta aperta.
Piu' il profilo della camma e' squadrato (ossia tendente al rettangolo, con lati non molto inclinati e un lobo ampio) piu' la camma e' "aggressiva", la valvola si apre subito, con violenza, e resta aperta a lungo.
Modificando il profilo delle camme, si modifica la legge di apertura delle valvole, cambiandone prontezza e durata d'apertura, fasatura rispetto al movimento del pistone e "incrocio" (fasatura di aspirazione rispetto allo scarico).
Questo serve per esempio a sfruttare uno scarico e un'aspirazione aftermarket drasticamente diversi da quelli di serie.
Pero', qualsiasi albero a camme mettiamo, la legge che questo impone alle valvole e' fissa e incisa nell'acciaio (letteralmente).
Anche il variatore di fase puo' apportare cambiamenti limitati, perche' se puo' modificare la fasatura rispetto al motore, e in taluni casi anche la fasatura di incrocio, non puo' certo cambiare il profilo della valvola (in alcuni casi lo fa, spostando l'albero a camme su un secondo set di camme dal profilo differente, ma e' anche qui una possibilita' piuttosto limitata).
Il multiari varia con continuita' e a piacere tutte le leggi di gestione delle camme: fase, incrocio, profilo e durata d'apertura, profilo di chisura.
E i risultati ci sono e si vedono, con motori di piccola cilindrata con potenze considerevoli e un'erogazione fantastica, che lascia pensare a tutti gli effetti di avere sotto il cofano ben altra cubatura in termini non solo di potenza erogata, ma di guidabilita' e risposta del motore in ogni condizione.
E' una tecnologia ancora nuova, dunque bisogna ancora capire come sfruttarla al meglio.
Gli ostacoli alla massimizzazione dei vantaggi del multiair sono, per come la vedo, sostanzialmente due.
Il primo e' che, come abbiamo visto, l'alimentazione e' caratterizzata non solo dall'alzata delle valvole, ma anche da come i tubi di aspirazione e scarico sono accordati rispetto al funzionamento del motore. Se e' vero che se cambiamo drasticamente aspirazione e scarico non possiamo beneficiare appieno della modifica senza cambiare anche le camme, e' altrettanto vero che se montiamo un'albero a camme drasticamente diverso senza cambiare anche aspirazione e scarico, non ne otterremo i vantaggi sperati.
Questo puo' essere uno dei motivi per cui su motori molto sportivi e spinti come quelli Ferrari, con una criticita' assai maggiore di un motore "generalista", il multiair non puo' apportare i vantaggi sperati. Bisognerebbe avere infatti un'aspirazione e uno scarico capaci di cambiare con la stessa continuita' di cui dispongono le valvole. Invece tipicamente i motori con condotti variabili hanno due lunghezze disponibili tra cui scegliere, mediante una valvola scambiatrice.
E siccome le tolleranze di funzionamento di un motore cosi' tirato sono alquanto inferiori a quelle di un motore da utilitaria, ecco che anche avendo valvole regolabili a piacere, ci si trova a essere strozzati da un secondo collo di bottiglia alla performance: i condotti.
L'altro motivo e' che nelle auto moderne sia il condotto d'aspirazione che quello di scarico sono FORTEMENTE "tappati" da intasamenti non necessari, con filtri d'aspirazione che sono piu' silenziatori d'aspirazione che filtro, e scarichi sovrasilenziati e tappati da catalizzatori soffocanti. Il risultato e' che il flusso dei treni d'onda di gas nei condotti e' fortemente smorzato e "affaticato", e dunque i benefici prodotti dal multiair sono conseguentemente smorzati.
Come diceva Mikuni, i vantaggi del multiair si vedrebbero MOLTO di piu' su un'auto non catalizzata di quelle vecchie.
Basti pensare che solo rimuovendo questi impedimenti si guadagna una riduzione del 20-25% dei consumi a parita' d'erogazione, oppure un analogo aumento di potenza a parita' di consumo.
