Cos’è l’albero a camme: funzione, tipi, sintomi

Cos’è l’albero a camme: funzione, tipi, sintomi

Ogni motore a combustione è un sistema complesso e calibrato che sfrutta il movimento prodotto dallo scoppio della miscela di aria e carburante nelle camere di combustione. Il flusso del carburante verso i cilindri e degli scarichi fuori dal motore è consentito dall’apertura e dalla chiusura delle valvole. Questi movimenti sono sviluppati tramite l’albero a camme.

Vedremo com’è fatto un albero a camme, come funziona, quanti ce ne sono e che effetto hanno sul funzionamento del motore. Vedremo anche quali sono i tipici problemi di un albero a camme, come prevenirli e come riconoscerne i sintomi.

Albero a camme, cos’è?

Albero a camme, cos’è

Ogni motore a quattro tempi, a benzina o diesel, regola l’apertura e la chiusura delle valvole con un albero a camme. Si tratta di un albero in ghisa o in acciaio, munito di camme (chiamate anche eccentrici), cioè di elementi rotanti a contatto con altri elementi, dalla forma ogivale allungata. Il movimento dell’albero a camme auto, quindi delle camme stesse, apre e chiude le valvole. Nei motori a V, con due gruppi separati di cilindri, di solito ci sono due o quattro alberi (la soluzione è simmetrica ai due vertici).

Per capire meglio cos’è l’albero a camme, basti pensare a un’asta cilindrica con una serie di “nodi” oblunghi, uno per ogni valvola. Le valvole vengono chiuse dalle sporgenze eccentriche, che poi ruotano, lasciando che la valvola si apra di nuovo. La regolazione del comportamento dell’albero a camme, cioè la relazione tra rotazione albero motore e albero a camme, è fondamentale per il corretto funzionamento del motore stesso.

Alcuni modelli di auto hanno un solo albero a camme (distribuzione monoalbero), posto sulla parte alta del motore, superiormente alle valvole, ma sempre più veicoli sfruttano due alberi, uno per le valvole di aspirazione, l’altro per le valvole di scarico (distribuzione bialbero, o DOHC, dall’inglese). Spesso questa è una soluzione più adatta per motori ad alte prestazioni.

Albero a camme, funzionamento

Albero a camme, funzionamento

L’albero a camme e l’albero a gomiti possono essere collegati direttamente, con ingranaggi o meccanismi, oppure con una cinghia (o una catena) di distribuzione. L’introduzione dell’albero a camme nelle autovetture risale al 1902 (si tratta di una soluzione meccanica risalente addirittura al 1206, i primi esempi si trovano in Turchia).

Il diagramma della distribuzione rappresenta la fasatura (timing), cioè le tempistiche di apertura e chiusura delle valvole rispetto alle varie posizioni dei cilindri nelle camere di combustione. Inoltre, il disegno delle camme stesso, il loro profilo, determina la risposta del motore: un profilo più acuto genera risposte più nette, un profilo più morbido addolcisce la coppia erogata.

In passato, si agiva modificando l’albero a camme o addirittura sostituendolo per mettere a punto il motore indirettamente. Oggi esistono soluzioni diverse. In particolare il variatore di fase, per una fasatura variabile: una soluzione che consente di modificare l’angolo di attacco dell’albero a camme rispetto all’organo che lo aziona. Così è possibile aumentare la coppia a giri bassi, mantenendola alta a giri alti.

Bisogna tenere presente che la forza necessaria per comprimere le molle delle valvole è piuttosto alta, potrebbe consumare quasi un quarto della potenza totale prodotta dal motore al minimo. Per questo, esistono delle soluzioni per ridurre la forza necessaria per far operare le valvole: valvole senza molle (sistema desmodromico), fasatura a solenoidi o sistemi magnetici (studiate da BMW), elettrovalvola con attuatore, sistema idraulico Multiair.

Problemi comuni dell’albero a camme

Uno dei problemi più ricorrenti e la carenza di olio. Questo può mancare perché l’olio non è quello giusto per il motore, oppure perché il filtro dell’olio è ormai inefficace. Rispettando gli intervalli di manutenzione, sostituendo l’olio e il filtro per tempo, l’albero a camme può avere una durata di servizio pari a quella di tutto il motore. A volte può essere utile una decarbonizzazione motore per evitare che le valvole si deteriorino.

Problemi comuni dell’albero a camme

L’albero a camme è sottoposto a regolare attrito delle parti a contatto, la carenza di olio comporta un aumento dei contatti, con un albero a camme consumato. Se le camme modificano il profilo, cambia il comportamento del motore, si rischia di dover cambiare tutto l’albero. Il problema può nascere anche da una regolazione errata delle valvole, con maggiore forza di attrito, che porta a distruggere la pellicola di lubrificante.

Quando l’albero è mosso da una catena o da una cinghia di distribuzione, la rottura di questi collegamenti può determinare un guasto meccanico all’albero stesso. L’albero a camme rotto va sostituito, così come un albero deformato a causa del surriscaldamento del motore. Una deformazione dell’albero comporta l’insorgere di vibrazioni al motore, quindi l’albero a camme fa rumore.

Tra gli altri possibili problemi ci sono la scelta di un pezzo prodotto con materiali di scarsa qualità, che quindi può subire danni molto più facilmente, oppure una procedura di installazione non corretta, non conforme ad esempio alle istruzioni di chiusura dei bulloni e di regolazione, per cui il motore subisce molto rapidamente malfunzionamenti.

Per tutti questi motivi, si consiglia di scegliere pezzi di alta qualità, di marche affidabili, oltreché affidare la sostituzione del pezzo a tecnici specializzati. Si tratta di un intervento particolarmente complesso, servono oltre al pezzo di ricambio: Jack, martinetto, palanchino, cricchetto, cunei, guarnizioni e chiave dinamometrica, più il manuale tecnico di riparazione del motore specifico.

Alberi a camme per la messa a punto

Nonostante molti modelli di auto abbiano una fasatura variabile, gli appassionati di messa a punto possono comunque pensare di sostituire il pezzo originale con un albero a camme sportivo. Si tratta di un albero in grado di garantire regimi più elevati, con un motore più prestante. Le valvole sono “sovrapposte”, cioè si aprono più a lungo, i cilindri ricevono più facilmente la miscela e il flusso degli scarichi è più immediato.

Tra gli alberi a camme sportivi, non tutti sono adatti al traffico stradale. Infatti, il motore deve sempre poter mantenere un minimo sicuro e stabile anche a giri bassi. Se l’angolo di apertura è molto maggiore, le prestazioni del motore aumentano e il veicolo diventa competitivo, ma non è possibile utilizzare alberi di questo tipo su strade pubbliche. La messa a punto va completata anche con l’adozione di filtri aria sportivi per l’olio.

Conclusione

L’albero a camme regola il funzionamento delle valvole, quindi le prestazioni del motore. Con la manutenzione giusta, può durare quanto il motore. Il funzionamento dell’albero a camme cambia con la fasatura variabile, ma è possibile sempre fare una messa a punto con un albero a camme sportivo.

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