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Officina - La teoria

AlberiCamme.jpgSenza alcun dubbio il "carattere" di qualunque motore a quattro tempi dipende in misura fondamentale proprio dal profilo degli eccentrici dei quali è dotato l'albero a camme. Sostituendo un albero a camme con un altro dotato di eccentrici di differente profilo si modifica la curva di erogazione (e quindi la vera e propria personalità di un motore), assai più che cambiando le caratteristiche dei sistemi di aspirazione e di scarico (pure essi ad ogni modo importantissimi). L’albero a camme è dotato di eccentrici (tanti quante sono le valvole), il cui profilo determina la posizione delle valvole in ogni preciso momento del ciclo a 4 tempi. Il profilo delle camme ha dunque il compito di far aprire e chiudere le valvole gradualmente. E’ importante però iniziare ogni apertura con un certo anticipo (rispetto ai punti morti) in modo da poter sfruttare la massima alzata delle valvole al momento opportuno; infatti piccole aperture della valvola non consentono grosse sezioni di passaggio per i gas ed è quindi necessario “giocare d’anticipo”.

LE DIMENSIONI CARATTERISTICHE DELL'ALBERO A CAMME


Per montare, misurare, mettere in fase o confrontare un albero a camme è necessario conoscerne le principali caratteristiche…

- La fasatura: prendiamo per esempio un albero a camme con fasatura 29°/70° 69°/30°; questi numeri sono riferiti alle distanze angolari rispetto ai punti morti. I primi 2 valori si riferiscono all'aspirazione e significano che la valvola di aspirazione si aprirà 29 gradi prima del punto morto superiore (pms) e si chiuderà 70 gradi dopo il punto morto inferiore (pmi); con la loro somma + 180° otteniamo la durata della fase di aspirazione in gradi (29°+70°+180°= 279°).

Gli altri 2 valori significano che la valvola di scarico si aprirà 69° prima del pmi e si chiuderà 30° dopo il pms; la loro somma +180° da la durata della fase di scarico (69°+30°+180°=279°).

La somma tra i gradi di apertura dell'aspirazione e quelli di chiusura dello scarico (29°+30°=59°) da il valore dell'incrocio, ovvero la durata del "momento" in cui valvole di aspirazione e scarico sono contemporaneamente aperte.

- L’alzata: l’alzata massima delle valvole (generalmente espressa in mm) va messa in rapporto con il diametro della rispettiva valvola. Teoricamente una valvola offre il massimo passaggio con un’alzata pari al 26-27% del diametro della stessa.

- Calettamento: indica quanti gradi dopo il pms si verifica il momento di massima alzata della valvola. Tornando al nostro albero con fasatura 29°/70° 69°/30°, il calettamento si ottiene sommando i gradi di fasatura dell’aspirazione (o dello scarico) a 180°, dividendo per 2 e sottraendo l’anticipo per l’aspirazione o il ritardo per lo scarico (aspirazione: 29+70+180= 279:2= 139,5-29= 110,5 gradi dopo il pms, punto di massima alzata per la valvola di aspirazione; scarico: 69+30+180= 279:2= 139,5-30= 109,5 gradi prima del pms, punto di massima alzata per la valvola di scarico.

- Incrocio: indica il periodo in cui entrambe le valvole sono aperte contemporaneamente ( ciò con il pistone prossimo al pms), ed è dato dalla somma tra i gradi di apertura dell'aspirazione e quelli di chiusura dello scarico (29°+30°=59°). Elevati valori di incrocio (entro certi limiti) sono utili perchè lo svuotamento provocato dai gas di scarico che fuoriescono dal cilindro favorisce il riempimento della miscela aria-benzina. Tuttavia se l’incrocio è eccessivo, ai bassi regimi i gas di scarico tendono a rientrare nel cilindro, mentre a regimi medio-alti la miscela aria benzina entrata dall’aspirazione rischia di fuoriuscire dallo scarico ancora incombusta (specie se elevati valori di incrocio sono abbinati a notevoli valori di alzata).

LA SCELTA DELL'ALBERO A CAMME


La parola che esprime meglio le condizioni alle quali un albero a camme deve sottostare è compromesso. Non si può avere un motore che dia una potenza di 130 CV/litro e nello stesso tempo che stia in moto a 800 giri e che riprenda dai bassi regimi. E’ovvio che se si prende da una parte si paga dall’altra e la scelta sta tutta nell’ottenere la massima potenza mantenendo una coppia accettabile lungo tutto l’arco di utilizzo. A tale scopo è bene tenere presente alcuni effetti che le fasature hanno sul rendimento del motore:

  • Quasi tutti i motori hanno il punto di massima alzata (calettamento) fra i 100 e i 110 gradi. Più esso si avvicina ai 110 gradi e più il motore sarà di tipo stradale, con molta coppia in basso, ma poco disponibile a girare in alto; l’incrocio sarà volutamente medio-basso. Viceversa, più il calettamento è vicino ai 100 gradi e più il motore è disponibile a girare in alto, ma con poca coppia in basso; normalmente questo tipo di albero a camme ha grandi incroci.
  • Più il motore ha un basso rapporto corsa/alesaggio (motore superquadro) e meno lo stesso accetterà lunghissime fasature; più la corsa è grande rispetto all’alesaggio e più lunghe possono diventare le fasature.
  • Aprire lo scarico con grande anticipo riduce il tempo di spinta sul pistone ma aiuta lo svuotamento del cilindro; il motore avrà quindi meno coppia ma sarà più propenso a salire di giri. Viceversa aprendo in ritardo lo scarico avremo più coppia riducendo la possibilità di alti regimi.
  • Il ritardo di chiusura della valvola di aspirazione è l’elemento più determinante di tutta la serie di anticipi e ritardi. Ritardare l’aspirazione significa aumentare il riempimento del cilindro con ovvi effetti positivi. Oltre ad un dato punto però si fa sentire l’effetto del pistone che sta salendo e che quindi comprime la miscela provocando un riflusso verso il corpo farfallato o il carburatore. Anche in questo caso esagerando il motore avrà grosse difficoltà a salire di giri ed a raggiungere il regime nel quale renderebbe meglio.
  • L’incremento dell’alzata serve ad aumentare leggermente la potenza lungo l’intero arco di utilizzo. Tuttavia bisogna controllare se l’eventuale gioco col pistone lo permette ( ed eventualmente utilizzare pistoni con le tacche per evitare che le valvole vi sbattano contro). Inoltre in caso di sfollate e di fuorigiri è molto alto il rischio di piegare le valvole o di romperle del tutto.

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