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Bielle Porsche StepCom, ecco come funzionano nei motori VCR

di redazione

Le bielle Porsche StepCom e i motori rapporto di compressione variabile, ovvero VCR (Variable Compression Ratio): ecco come funzionano! Porsche Consulting, divisione di ingegneria e sviluppo della Casa di Stoccarda, in collaborazione con la tedesca Hilite, ha infatti brevettato una delle soluzioni più interessanti viste finora per la realizzazione di motori a rapporto di compressione variabile VCR.

Il rapporto di compressione (RC) è il rapporto tra il volume massimo (quando il pistone si trova al PMI) e quello minimo (quando il pistone raggiunge il PMS) misurabile all’interno del cilindro.

Bielle Porsche Stepcom – Brevetto geniale

La modalità con cui l’invenzione Porsche permette di variare il RC durante il funzionamento del motore è semplice nella sua genialità. È stata sviluppata insieme all’Azienda tedesca Hilite, produttrice di componenti per l’industria automobilistica come sistemi di distribuzione variabile e comandi idraulici per cambi automatici.

Il sistema a RC variabile Hilite StepCom prevede l’impiego di speciali bielle, nelle quali l’alloggiamento dello spinotto è dotato di un elemento eccentrico che può ruotare grazie all’azione di due piccole aste ad azionamento idraulico. Il principale vantaggio tecnico di queste particolari componenti è la facilità di integrazione in architetture motoristiche già esistenti, in quanto è sufficiente sostituire le bielle tradizionali con quelle StepCom.

Bielle Porsche Stepcom – Come funzionano

Nella biella StepCom, lo spinotto del pistone è montato in un cuscinetto eccentrico, che ruotando va a modificare la lunghezza effettiva della biella, influendo così sul rapporto di compressione. La forza che fa ruotare il cuscinetto eccentrico è dovuta alla massa oscillante del pistone e alla pressione esercitata sullo stesso dalla combustione, che aumenta al salire della pressione di sovralimentazione.

L’articolo completo con tutti i dettagli e i segreti delle Bielle Porsche StepCom è su Elaborare 254.

Bielle Porsche StepCom, ecco come funzionano nei motori VCR
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Come sono fatte le bielle del motore

di redazione

Le bielle sono i componenti più stressati in un motore 4 tempi e, per questa ragione, devono abbinare eccellenti doti di leggerezza ad una straordinaria resistenza meccanica. Infatti nel propulsore 4 tempi la biella, il componente meccanico che vincola il pistone all’albero motore, è sottoposta a stress meccanici di notevole entità. Alle fortissime compressioni della fase discendente corrispondono altrettante forti estensioni in quella di risalita verso il PMS.
Durante la fase di incrocio, il pistone risale senza incontrare nessun tipo di resistenza, essendo le valvole contemporaneamente aperte. Lo stress maggiore viene riscontrato poi in scalata, quando si ha un repentino incremento del regime di rotazione. Riuscire a realizzare una biella leggera e resistente è un’impresa tutt’altro che facile…

Le parti della biella – La biella è costituita da una barra metallica con due fori alle estremità: uno destinato ad alloggiare lo spinotto del pistone e uno per essere collegata all’albero motore. La parte vincolata al pistone è detta “piede di biella”, mentre quella unita all’albero è definita “testa di biella”. Il tratto che unisce i due perni è denominato “fusto”. Le bielle monopezzo sono realizzate per gli alberi compositi, ovvero quelli in cui cuscinetto e biella vengono inseriti sul perno di manovella prima di assemblare i due semialberi per interferenza. Le bielle composite, invece, sono quelle dotate di un cappello amovibile, indispensabile per poterle montare su alberi monolitici, in abbinamento a cuscinetti a guscio sottile (bronzine). La separazione del cappello dalla biella può avvenire mediante lavorazioni meccaniche di taglio e successiva rettifica, oppure mediante frattura (lavorazione possibile sulle bielle fuse, forgiate o sinterizzate in acciaio).

Misure e ingombri – I moderni propulsori devono garantire ingombri molto contenuti. Anche le bielle, ovviamente, sono soggette a questa miniaturizzazione intesa soprattutto come lunghezza. Più una biella è lunga, infatti, maggiore sarà l’altezza del blocco cilindri e, conseguentemente, l’ingombro complessivo del motore. È anche vero, però, che una biella lunga permette di ridurre le spinte laterali del pistone verso la canna grazie a un minore angolo di lavoro rispetto all’albero motore.

Materiali e lavorazioni – Nella realizzazione delle bielle vengono impiegati diversi materiali e tipologie di lavorazione. Quelle più economiche sono costruite in ghisa sferoidale fusa, tecnologia abbandonata da “secoli” in campo motociclistico e nei propulsori destinati alle auto sportive. Per le bielle in acciaio si utilizzano leghe 38NCD4 e 39 NDC4 con differenti procedure di lavorazione: la fusione, la forgiatura (deformazione plastica del metallo in stampi sotto l’azione di presse dopo essere stato portato a temperature prossime alla fusione), la sinterizzazione (stampaggio di polveri metalliche ad altissima temperatura) e la forgiatura dopo doppia fusione del grezzo in forni sottovuoto.

Produttori di bielle
Arrow Precision
Pankel
Carrillo
Saenz

Produttori bulloni biella
ARP

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