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Tecniche

Tecnica: il gioco delle valvole (prima parte)

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Un intervento di manutenzione periodica che per lunghi anni è stato critico oggi è (quasi) soltanto un ricordo

Tecnica: il gioco delle valvole (prima parte)

I progressi della tecnologia hanno consentito di diradare gli interventi di manutenzione in una maniera che fino a pochi anni fa era impensabile. Non solo molti controlli sono diventati meno frequenti, ma anche la sostituzione dell’olio (per non parlare di quella delle candele) va effettuata dopo percorrenze molto più elevate rispetto al passato. A giovarsi in questo senso dei progressi della tecnica sono stati inizialmente gli impianti di accensione con la scomparsa dei ruttori meccanici (le famose “puntine platinate”), resa possibile dall’avvento dell'elettronica. Diverse operazioni sono addirittura uscite di scena in quanto non più necessarie. Cuscinetti stagni e articolazioni lubrificate “for life” hanno decretato l’eliminazione di ogni necessità di ingrassaggio, e poi ci sono registri automatici nel comando della frizione (se non è idraulico), nei sistemi di tensionamento di cinghie e catene, e via dicendo.

Quando le valvole sono in posizione di riposo, cioè chiuse, devono fare una perfetta tenuta. Tra ciascuna di esse e la sede, ovvero la superficie di appoggio, deve esserci un contatto continuo e completo. Viene così impedito il passaggio dei gas anche quando all’interno del cilindro vi è una elevata pressione (cioè nella fase di espansione). Questa ermeticità deve esistere sempre, indipendentemente dal regime di rotazione e dalla temperatura. Per tale ragione si fa in modo che, a valvola chiusa, tra il bilanciere e l’estremità dello stelo valvola ci sia una certa distanza. Se non ci sono bilancieri ma punterie a bicchiere sulle quali agiscono direttamente le camme, tra il cerchio di base di queste ultime e le punterie stesse deve esserci un certo spazio. Si parla quindi di gioco delle valvole, anche se forse potrebbe essere meglio parlare di corsa a vuoto.

Dunque, un certo gioco deve esserci sempre, al fine di assicurare la perfetta chiusura delle valvole in qualunque condizione di funzionamento. Particolarmente critica è la fase di riscaldamento del motore, con le valvole di scarico che si riscaldano (e quindi si allungano) più rapidamente di quanto non faccia la testa.

Fino a non molti anni fa il controllo del gioco delle valvole era uno degli interventi di manutenzione più importanti. Andava effettuato per evitare una elevata rumorosità, causata da un gioco eccessivo, e per allontanare ogni rischio che, al contrario, una valvola potesse rimanere “puntata” o addirittura potesse “bruciarsi”. Se il valore rilevato non corrispondeva a quello prescritto dalla casa (chiaramente riportato sul libretto di uso e manutenzione), occorreva procedere alla regolazione, in modo da rimettere le cose a posto. Ovvero, da riportare il gioco alla misura corretta.

L’operazione si rendeva necessaria con una notevole frequenza e i costruttori facevano in modo che potesse essere effettuata agevolmente.

Nei motori con distribuzione ad aste e bilancieri, come questo Fiat a quattro cilindri di diversi anni fa, per regolare il gioco delle valvole nella grande maggioranza dei casi si impiegano sistemi a vite e controdado

Negli anni Sessanta la grande maggioranze dei motori automobilistici aveva la distribuzione ad aste e bilancieri e in genere questi ultimi venivano muniti di registri filettati, del tipo con controdado (che consentiva di immobilizzarli dopo averli portati nella posizione corretta).

Il disegno mostra la regolazione del gioco delle valvole (misurato per mezzo di uno spessimetro), effettuata ruotando il registro dopo avere allentato il controdado

Talvolta si impiegavano registri di altro genere o disposti diversamente (ad esempio, in corrispondenza del fulcro del bilanciere). Meritano di essere ricordati quelli a eccentrico, montati ad esempio alla estremità lato valvola dei bilancieri nei motori monoalbero BMW. In qualche caso erano i perni dei bilancieri ad essere eccentrici, il che consentiva di regolare il gioco ruotandoli leggermente e quindi bloccandoli nella nuova posizione.

I registri filettati consentono una rapida e agevole regolazione del gioco e per questo motivo vengono impiegati anche sui motori con distribuzione monoalbero

La principale causa di una riduzione del gioco era l’usura della sede valvola che aveva inevitabilmente luogo con il passare dei chilometri (una volta bastavano percorrenze relativamente modeste perché diventasse considerevole). Potevano inoltre verificarsi usure a livello di fulcro dei bilancieri e/o di registri e perfino di estremità dello stelo della valvola. Nei motori del passato, con albero a camme nel basamento, di olio in testa ne arrivava piuttosto poco. Inoltre il materiale delle sedi non era granché (se confrontato con quelli odierni) e anche a livello di disegno e di lavorazione delle camme non si era proprio sugli standard attuali. All’inizio degli anni Sessanta non era raro che si rendesse necessario “rifare” la testa dopo percorrenze dell’ordine di 60.000 km o giù di lì. Per le officine di rettifica è stata un’epoca d’oro…

Un altro sistema per regolare il gioco delle valvole prevede che i bilancieri siano montati su perni eccentrici

Nei motori con distribuzione bialbero con le camme che agiscono su punterie a bicchiere (e anche in alcuni monoalbero) il gioco si regola per mezzo di pastiglie calibrate: montando quelle con lo spessore corretto si ottiene il gioco prescritto. Quando si effettua il controllo, se il gioco di una valvola risulta troppo ridotto basta togliere la pastiglia calibrata e sostituirla con un’altra avente uno spessore minore. Ovviamente, se il gioco è eccessivo si deve fare il contrario, ossia montare una pastiglia più spessa.

In questa immagine della INA (gruppo Schaeffler) sono mostrati i tre sistemi utilizzati per regolare il gioco delle valvole nei motori mono e bialbero dotati di punterie a bicchiere. Si possono impiegare pastiglie calibrate grandi o piccole, poste rispettivamente sopra o sotto le punterie. Oppure queste ultime possono essere del tipo con fondello calibrato

Per lungo tempo i costruttori di motori di questo tipo hanno preferito impiegare pastiglie di grande diametro, che si piazzavano sopra le punterie e che potevano essere sostituite senza che fosse necessario rimuovere gli alberi a camme. Dopo aver portato al punto morto superiore il pistone era sufficiente abbassare con un adatto attrezzo la punteria della valvola da “registrare”, togliere la pastiglia, misurarla e sostituirla con un’altra avente spessore tale da ottenere il gioco corretto.

Le pastiglie di grande diametro però hanno un peso considerevole e nei motori di alte prestazioni si è a un certo punto preferito passare a pastiglie calibrate molto più piccole, poste direttamente sopra le estremità degli steli delle valvole, ossia al di sotto delle punterie a bicchiere. Con questa soluzione (tipicamente corsaiola e che alcune case, come l’Alfa Romeo, impiegavano nei motori di serie già prima degli anni Sessanta), per regolare il gioco delle valvole occorre togliere gli alberi a camme ed estrarre le punterie dai loro alloggiamenti.

Il disegno consente di osservare l’ingegnoso sistema a suo tempo studiato per regolare il gioco delle valvole nel motore Alfasud. Non ci sono pastiglie calibrate. Per ogni valvola la regolazione si effettua ruotando un grano filettato con una chiave a barra esagonale (brugola), inserita attraverso un foro diametrale praticato nell’albero a camme

Un’ulteriore sistema, poco impiegato, per regolare il gioco nei motori bialbero prevede l’impiego di punterie a bicchiere con fondello di spessore calibrato. In questo caso non ci sono pastiglie e per regolare il gioco si sostituiscono direttamente le punterie.

Per fortuna i materiali delle moderne sedi valvola sono talmente resistenti all’usura che la regolazione del gioco oggi si rende necessaria solo dopo percorrenze elevatissime. Nelle moto di alte prestazioni quella che prevede piccole pastiglie calibrate piazzate sulla estremità degli steli delle valvole è la soluzione standard. Viene impiegata anche quando al posto delle punterie a bicchiere si impiegano bilancieri a dito. Nei motori automobilistici di serie, come vedremo nel prossimo servizio su questo argomento, i costruttori sono invece passati dapprima alle punterie idrauliche e quindi ai bilancieri a dito montati su supporti telescopici idraulici, del tipo con testa sferica.

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