Home / Articoli / Motore / Modifiche alla Distribuzione – Parte 1

Modifiche alla Distribuzione – Parte 1

CAMME DEI MIRACOLI

Perché montare un albero a camme diverso dall’originale? Cosa si guadagna? Come si effettua l’installazione? Che significa “mettere in fase” la distribuzione?

Tutti gli appassionati lo sanno bene: i motori di potenza specifica più alta impiegano alberi a camme molto spinti. E, come detto più volte nei nostri articoli, quando si prepara una moto, una delle operazioni più importanti è costituita dalla sostituzione degli alberi a camme originali con altri, prodotti dalla Casa stessa o realizzati da ditte specializzate, che forniscono fasature di distribuzione diverse e in genere anche alzate maggiori. Le ragioni di questo sono chiare: aumentando gli anticipi di apertura e i ritardi di chiusura delle valvole (rispetto ai punti morti) si ottiene un doppio vantaggio per quanto riguarda la respirazione del motore ai regimi molto elevati, e quindi la potenza erogata. Non solo le fasi di aspirazione e di scarico hanno una maggiore durata angolare, ma la nuova fasatura consente anche di sfruttare in maniera ottimale a un regime più alto tanto l’inerzia dei gas quanto le onde di pressione.

MOD DISTRIB
La messa in fase degli alberi a camme speciali, destinati a motori elaborati o da competizione, è un’operazione critica ai fini delle prestazioni.

In seguito al montaggio di alberi a camme più spinti non è detto che il rendimento volumetrico risulti sempre superiore come valore assoluto, ma sicuramente il motore respira meglio a una velocità di rotazione più elevata. La curva di coppia cambia forma e il suo picco si sposta verso un regime più alto, che si avvicina a quello di potenza. Il motore diventa così meno elastico, ossia più “vuoto” sotto, ma ruota più forte ed è assai vigoroso in alto. La curva di potenza si modifica e raggiunge un valore massimo superiore (a un regime più elevato).
Le fasature di distribuzione (costituite come noto dai punti di inizio apertura e di fine chiusura delle valvole, espressi come distanze angolari dai punti morti) andrebbero sempre considerate unitamente alla legge delle alzate. In altre parole, occorre tenere in debito conto anche la rapidità con la quale le valvole vengono aperte e richiuse. È infatti chiaro che una cosa è avere la valvola sollevata dalla sede di X millimetri, e un’altra averla sollevata di Y millimetri, dopo un eguale angolo di rotazione. Non ci stiamo quindi riferendo, in questo caso, al valore massimo del sollevamento, ma alla rapidità con la quale esso ha luogo. La legge delle alzate viene rappresentata graficamente da una curva che mostra il sollevamento della valvola in funzione dell’angolo di rotazione dell’albero a gomiti. La sezione complessiva di passaggio a disposizione dei gas tra la valvola e la sede, durante la fase (di aspirazione di scarico), è proporzionale all’area sotto la curva delle alzate, ovvero proprio alle modalità con le quali la valvola stessa viene sollevata e richiusa, oltre che ai punti di inizio apertura e di fine chiusura e al valore massimo della alzata. Quest’ultimo, che come noto è costituito dalla massima distanza dalla sede alla quale la valvola viene portata, quando si monta un albero a camme più spinto di quello originale è in genere maggiore. Talvolta però ci possono essere dei vincoli dovuti al regolamento. È quanto accade per le 600 della categoria Supersport, nelle quali gli alberi a camme che possono essere impiegati non devono fornire alzate delle valvole superiori a quelle dei motori di serie. Tanto per fare un paio di esempi, 8,8 mm per la R6 e 8,3 mm per la CBR.

Camme
Nei motori di serie gli alberi a camme vengono messi in fase utilizzando dei pratici segni di riferimento (si noti la freccia sulla ruota dentata, allineata col piano testa).

IL PASSAGGIO E’ LA SEZIONE RISTRETTA

Il passaggio tra la valvola e la sede costituisce la sezione ristretta, lungo il percorso dei gas, ma solo fino a quando l’alzata è inferiore all’incirca al 26 – 28 % del diametro del fungo. Superato tale valore, la sezione ristretta diventa quella del condotto nel punto ove il suo diametro è minore (di norma corrispondente alla parte più interna della sede, di poco a monte della zona di tenuta). Dunque, si potrebbe pensare che adottare una alzata massima superiore a quella in questione non comporti alcun vantaggio. E invece diversi alberi a camme di motori di alta potenza specifica forniscono alzate che superano tranquillamente il 30% del diametro del fungo valvola. Il fatto è che in questo modo si viene a disporre della massima sezione possibile (ovvero quella corrispondente al punto ove il diametro del condotto è minore) per un maggiore angolo di rotazione dell’albero, ossia , a parità di regime di rotazione, per un tempo superiore. La convenienza quindi c’è, anche se la strada dell’aumento della alzata è percorribile solo entro certi limiti. Non solo la fasatura e l’alzata della valvola, ma anche le stesse modalità con le quali essa si muove (e quindi pure le accelerazioni alle quali è soggetta, alle quali sono proporzionali le forze d’inerzia), sono determinate dal profilo della camma. Questo va sempre considerato unitamente alla geometria e alla disposizione degli organi interposti; ben diversa è la situazione, infatti, se l’eccentrico agisce su di una punteria a bicchiere o su di un bilanciere (in questo secondo caso occorre considerare il raggio di curvatura del pattino e il rapporto tra le lunghezze dei bracci, che varia continuamente durante il sollevamento della valvola, dato che la linea di contatto si sposta lungo il pattino stesso).

MOD DISTRIB 5
COMANDA IL PROFILO Il movimento delle valvole è governato dal profilo degli eccentrici, che viene sempre studiato tenendo conto della geometria degli organi interposti.

PIU’ ACCELERAZIONI RICHIEDONO MOLLE PIU’ DURE

Tanto sollevare maggiormente una valvola, per una data fasatura, quanto farla aprire o chiudere più rapidamente, significa sottoporla a maggiori accelerazioni, unitamente agli organi mobili interposti (scodellino, semiconi, parte della molla, punteria o bilanciere) e di conse-guenza, a superiori sollecitazioni meccaniche. Diventa necessario adottare molle con carico maggiore, per evitare che ai regimi più alti avvenga in deleterio fenomeno dello “sfarfallamento”, costituito dalla perdita di contatto della punteria (o del bilanciere) dalla camma, il che può avere anche conseguenze disastrose. Nei motori moderni di prestazioni più elevate non sono rare accelerazioni positive (al regime di potenza massima) dell’ordine di 1600 – 1800 volte l’accelerazione di gravità. In tali condizioni la valvola di un 600 quadricilindrico, del diametro di 27 mm e del peso circa 22 grammi, è come se pesasse oltre trentacinque chili! Le accelerazioni negative di norma sono nettamente inferiori; il più delle volte infatti sono dell’ordine di un terzo di quelle positive. Le molle pneumatiche e le distribuzioni desmodromiche rendono possibili accelerazioni delle valvole maggiori e quindi consentono il raggiungimento di regimi più elevati e/o l’adozione di camme con profili più radicali (ossia, che impartiscono alle valvole superiori accelerazioni, anche a pari velocità di rotazione).

MOD DISTRIB 3
AUMENTA L’APERTURA Gli alberi a camme spinti, fanno aprire le valvole più a lungo e in genere aumentano anche l’alzata massima.

La durata della fase (di aspirazione o di scarico) si ottiene sommando a 180° (durata della corsa, ovvero distanza tra PMS e PMI) l’anticipo di apertura e il ritardo di chiusura, espressi in gradi di rotazione dell’albero a gomiti. Per fare un esempio, con un anticipo di apertura della valvola di 30° rispetto al PMS e un ritardo di chiusura rispetto al PMI di 60° (valori abbastanza tipici, per un moderno motore sportivo
ma non particolarmente spinto), la durata della fase di aspirazione è di 270°. Mica pochi, in particolare se si pensa che l’intero ciclo si svolge in due giri dell’albero a gomito, ossia in 720°! A ogni modo, le fasature, per quanto spinte, non possono esserlo più di tanto, anche nei motori di potenza specifica più elevata. A un aumento del ritardo di chiusura della valvola di aspirazione corrisponde una diminuzione della corsa “utile” di compressione, e a un aumento dell’anticipo di apertura della valvola di scarico una diminuzione della corsa di espansione. Ciò come ovvio crea dei limiti… Pure per quanto riguarda la durata dell’incrocio, ossia del periodo durante il quale tanto le valvole di aspirazione (che si stanno sollevando) quanto quelle di scarico (che si stanno chiudendo) sono parzialmente aperte, non si può andare oltre certi valori. Le valvole non possono essere sollevate più di tanto quando il pistone è in prossimità del PMS (si tratta di quello di fine corsa di scarico, ovviamente) data la grande vicinanza del pistone alla testa (necessaria per avere un elevato rapporto di compressione). La durata dell’incrocio è costituita dalla somma dell’anticipo di apertura delle valvole di aspirazione e del ritardo di chiusura (sempre rispetto al PMS) di quelle di scarico. Gli alberi a camme più spinti forniscono incroci di maggiore durata e danno luogo a un maggiore sollevamento delle valvole in prossimità del PMS. È per questa ragione che il loro montaggio in genere rende necessaria l’adozione di incavi più profondi nel cielo del pistone.

MOD DISTRIB 4
SI SEGUE LA LEGGE Il diagramma di distribuzione indica graficamente i punti di apertura e di chiusura delle valvole.

Nei motori delle odierne supersportive policilindriche le fasi, sia di aspirazione che di scarico, possono avere durate anche dell’ordine di 280° – 310°. A questo punto è bene sottolineare che le fasature (ovvero i “diagrammi”) della distribuzione forniti dalle Case motociclistiche e dai fabbricanti degli alberi a camme si prestano a valutazioni e/o sono confrontabili tra loro solo se si conosce il gioco (o l’alzata) col quale vengono ottenuti. Il fatto è che tra il fianco di apertura (o di chiusura) della camma e il cerchio di base (ossia la zona “di riposo”, che si estende per tutto il periodo di chiusura della valvola) sono di norma interposte delle rampe di raccordo di notevole estensione, che servono a riprendere il gioco gradualmente, con bassa velocità di sollevamento e a determinare un ritorno in sede “dolce” e silenzioso. In corrispondenza di queste rampe, che si possono estendere anche per oltre 35°, la valvola può spostarsi di qualche decimo di millimetro soltanto. Diventa pertanto difficile rilevare con elevata precisione i punti esatti di inizio apertura e di fine chiusura della valvola stessa. È per questo motivo che molto spesso i costruttori indicano il diagramma che si ottiene con un gioco notevolmente maggiore rispetto a quello di regolazione per il funzionamento normale, in modo da “bypassare” completamente le rampe. Talvolta questo gioco “fittizio” per il controllo della messa in fase è di 0,5 mm, altre volte di 0,30 mm, altre ancora di 1,0 mm. In altri casi invece la prescrizione è di regolare il gioco a zero (o al normale valore di registrazione) e di rilevare il diagramma in corrispondenza di una determinata alzata (spesso un milllimetro). È perfettamente inutile, quindi, fornire un diagramma di distribuzione se assieme ad esso non viene indicato anche il gioco col quale esso viene ottenuto. Per fare un esempio, per un noto motore quadricilindrico viene indicata la seguente fasatura, ottenuta con un millimetro di alzata: aspirazione apre 22° prima del PMS, chiude 46° dopo il PMI; scarico apre 48° prima del PMI, chiude 18° dopo il PMS.  Con il gioco regolato al valore prescritto per il funzionamento normale però si ottiene (anche se è molto più difficile rilevarla con la dovuta precisione) una fasatura ben diversa: l’aspirazione apre 46° prima del PMS e chiude 70° dopo il PMI, mentre lo scarico apre 73° prima del PMI e chiude 43° dopo il PMS.

La foto mostra il rilevamento, al banco, della legge del moto delle valvole (ovvero della “curva delle alzate”).
La foto mostra il rilevamento, al banco, della legge del moto delle valvole (ovvero della “curva delle alzate”).

Fine prima parte

La terza parte di questo articolo la puoi trovare QUI

About TDM Staff

Sono un motociclista a tempo pieno. Adoro condividere le mie esperienze scrivendo articoli sul web grazie anche alla collaborazioni di realtà importanti nel settore. Fin da bambino ho sempre sognato di fare qualcosa a contatto con le moto, e ora eccomi qua a condividere la mia passione più grande. Con Voi.

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *

Questo sito usa Akismet per ridurre lo spam. Scopri come i tuoi dati vengono elaborati.

Utilizzando il sito, accetti l'utilizzo dei cookie da parte nostra. maggiori informazioni

Questo sito utilizza i cookie per fonire la migliore esperienza di navigazione possibile. Continuando a utilizzare questo sito senza modificare le impostazioni dei cookie o clicchi su "Accetta" permetti al loro utilizzo.

Chiudi