Angoli tra le valvole

Per ottenere prestazioni elevate da un motore questo deve avere un ottimo rendimento volumetrico e un elevato rendimento termico. In tutto questo giocano un ruolo fondamentale l’angolo incluso tra le valvole e la forma delle camere di combustione.

Man a mano che noi aumentiamo l’angolo tra le valvole diventa possibile installare valvole più grandi. Questo però se da un lato può risultare utile all’ottenimento di maggiore potenza, dall’altro obbliga all’adozione di pistoni con il cielo fortemente bombato. Questi pistoni non solo comportano la progettazione di una camera di combustione dalla forma molto distante da quella emisferica (ritenuta ottimale), ma risultano fortemente appesantiti dalla conformazione del cielo e soggetti a più consistenti sollecitazioni termiche. A tali aspetti negativi se ne aggiungono altri ancora più importanti. Infatti, con l’adozione di pistoni dal cielo bombato, il rendimento termico diminuisce e l’avanzamento del fronte di fiamma risulta tutt’altro che regolare. Per questo motivo pian piano si è deciso di cambiare strada passando ad angoli tra le valvole sempre più piccoli, a camere di combustione il più possibile di forma emisferica e all’adozione di quattro valvole per cilindro in luogo delle due precedenti.

Forse, infatti, non tutti sanno che le camere emisferiche garantiscono il minor rapporto superficie-volume. Ciò comporta minori perdite di calore e maggiore quantità di energia termica che può essere convertita in energia meccanica a parità di rapporto di compressione. Inoltre, grazie alla loro forma a tetto, consentono l’adozione di valvole con funghi di dimensioni maggiori. Questi due aspetti positivi si traduco in un miglior rendimento termico e in un miglior rendimento volumetrico. Allo stesso tempo l’adozione di quattro valvole per cilindro comporta l’utilizzo di valvole di minori dimensioni caratterizzate da un peso ridotto, minori masse in moto alterno, minori inerzie e possibilità di raggiungere regimi più elevati. Oltretutto, è vero che con l’adozione di quattro valvole sullo stesso alesaggio la loro dimensione diminuisce ma le sezioni di passaggio complessive risultavano alla fine maggiori. Inoltre è possibile attuare alzate di minore entità riuscendo comunque a ottenere buone sezioni di passaggio e un sistema nettamente più pronto.

Ma in definitiva cosa comporta avere angoli di dimensioni ridotte tra le valvole?

Angoli tra le valvole di aspirazione e scarico ridotti consentono di impiegare rapporti di compressione elevati senza dovere adottare pistoni con cielo molto bombato (e quindi più pesanti e più sollecitati termicamente) e di avere quindi una camera dalla geometria più pulita. Infatti, nei motori con valvole disposte su due piani (testate con camere emisferiche o polisferiche, oppure con quattro valvole per cilindro e camere a tetto) si cerca di limitare considerevolmente l’angolo tra i piani stessi al fine di ottenere camere di conformazione raccolta (quindi vantaggiose sotto l’aspetto del rendimento termico) e un più favorevole andamento dei condotti. La riduzione dell’angolo compreso tra le valvole può però essere perseguita fino ad un certo valore. Al di sotto di un certo angolo, infatti, diventa difficoltoso ottenere un adeguato raffreddamento della zona inclusa tra le sedi delle valvole, e anche la geometria della camera di combustione si allontana da quella più vantaggiosa, avvicinandosi eccessivamente a quella lenticolare.

Archivio immagini: Dizionario tecnico automobilistico