Gli alberi e camme, le valvole e le loro caratteristiche

Dopo aver parlato della distribuzione nel motore e degli organi che la comandano, approfondiamo il tema degli alberi a camme e valvole, fondamentali nel definire il carattere e il funzionamento di un motore. Il materiale con cui sono realizzati gli alberi a camme è l’acciaio oppure la ghisa. Essi ruotano alla metà della velocità degli alberi a gomiti, che li aziona attraverso catena, ingranaggi o cinghia dentata. Ogni albero a camme è dotato di una serie di eccentrici che durante la rotazione agiscono sulle punterie (o sui bilancieri) determinando così il movimento delle valvole. Vediamo nel dettaglio come funziona l’albero a camme.

Aggiornamento del 24 gennaio 2024: contenuti più utili e attuali per i lettori

ALBERO A CAMME: COME FUNZIONA, LE ASTE E BILANCIERI

Sebbene nella modernità la soluzione più comune sia quella degli alberi a camme in testa, in passato venivano spesso collocati anche nel basamento. Dal basso azionavano le valvole per mezzo di un sistema detto ad aste e bilancieri (tipico ad esempio nella Fiat 500 d’epoca).

Quando l’albero a camme si trova nella testata, si parla di distribuzione monoalbero se ce n’è uno solo, mentre diventa bialbero quando ce ne sono due.
La seconda soluzione è più tipicamente sportiva perché permette di avere masse minori in moto alterno, cosicché risulta più facile raggiungere regimi di rotazione più elevati.

L’AZIONAMENTO DELLE LE VALVOLE MEDIANTE L’ALBERO A CAMME

In un motore a Ciclo Otto ogni cilindro deve avere almeno due valvole, una di aspirazione e una di scarico, ma ci sono anche soluzioni a tre, quattro e a cinque valvole. La soluzione più diffusa, dopo quella a due valvole per cilindro, è quella a quattro, vediamo perché. Avere due valvole di aspirazione e altrettante di scarico consente di ottenere sezioni più grandi di passaggio dell’aria e quindi una migliore respirazione del motore agli alti regimi.

Inoltre le valvole stesse sono più leggere (si raggiungono regimi di rotazione più elevati) e la candela può essere in posizione centrale nella camera di scoppio. Nei motori a tre valvole si ricorre quasi sempre alla doppia candela, perché la geometria della camera di scoppio diventa sfavorevole. Mentre in quelli a cinque valvole (tre di aspirazione e due di scarico) c’è un passaggio dell’aria maggiore, ma la forma della camera è meno vantaggiosa.

IL SISTEMA DESMODROMICO E L’ALBERO A CAMME

Il richiamo delle valvole avviene mediante molle a elica, in passato anche a spillo, realizzate in filo di acciaio e spesso doppie, una esterna e una interna. Le molle sono vincolate alla valvola attraverso uno scodellino e due semiconi. C’è poi la distribuzione desmodromica: una soluzione in cui le valvole sono richiamate da bilancieri di chiusura che agganciano lo stelo e lo tirano indietro.

Sui motori a due valvole per cilindro c’è un solo albero a camme dotato di quattro eccentrici, due di apertura e due di chiusura, in ogni testata. In quelli a quattro valvole gli assi a camme diventano due. I vantaggi di questo sistema sono la possibilità di utilizzare leggi di alzata molto radicali e di evitare qualsiasi sfarfallio delle valvole. Di contro la complessità meccanica è alta, così come i costi di produzione.