I motori a tre valvole per cilindro
Punti chiave
Ormai da molti anni la situazione sembra essersi standardizzata: quattro valvole per cilindro per i motori di prestazioni più elevate e due per quelli meno spinti, in genere raffreddati ad aria. Questi ultimi hanno un’ampia diffusione per via della linearità di disegno e della semplicità costruttiva, che si traduce anche in costi inferiori. Li troviamo su diverse naked e custom, oltre che su alcune modern classic e, naturalmente, su un gran numero di modelli di piccola cilindrata e di impostazione utilitaria.
Adottando lo schema a quattro valvole si possono ottenere prestazioni superiori, dato che il motore può raggiungere regimi più elevati e può respirare meglio alle alte velocità di rotazione (grazie alle più ampie sezioni di passaggio a disposizione dei gas). Logico quindi che questo tipo di distribuzione venga utilizzato in tutti i motori di potenza specifica molto alta.
In alcuni casi i tecnici hanno pensato di adottare uno schema “intermedio” tra i due ora descritti, ossia di realizzare teste con tre valvole per cilindro, con l’obiettivo di ottenere un miglior rendimento volumetrico, rispetto alla soluzione a due valvole, unitamente a una maggiore compattezza e a un minor costo rispetto a quella a quattro. Il rovescio della medaglia è costituito da un certo peggioramento della forma della camera, cosa che in molti casi rende opportuno il ricorso alla doppia accensione.
Dagli aerei alla Honda
Nella storia del motorismo non sono molto numerosi gli esempi di impiego di questa soluzione ma alcuni di essi sono di notevole importanza, sia sotto l’aspetto tecnico che sotto quello della diffusione. Una certa attenzione nei confronti delle tre valvole per cilindro si è avuta già durante la prima guerra mondiale e negli anni immediatamente successivi da parte di grandi case impegnate in campo aeronautico come Mercedes, Maybach e Sunbeam. Un grande sostenitore di questo schema è stato Ettore Bugatti, che lo ha utilizzato su alcuni motori di sua progettazione, tra i quali il celebre “tipo 35” a otto cilindri in linea del 1924. Ottimi risultati hanno fornito i famosi motori d’aviazione Junkers Jumo, 211 e 213; avevano tre valvole per cilindro e sono stati costruiti in decine di migliaia di unità dalla metà degli anni Trenta al termine del secondo conflitto mondiale, nel quale sono stati grandi protagonisti. Avevano una architettura a V invertito, dodici cilindri e un albero a camme per ogni testa. La cilindrata era di 35 litri; nelle ultime versioni la potenza era dell’ordine di 2000 cavalli (con iniezione di acqua e metanolo). Minore diffusione ha avuto lo Jumo 210, di minore cilindrata, che può essere considerato l’antenato del 211.
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Nel dopoguerra è entrata in scena la Honda che per il suo modello “E” (Dream) del 1951 ha sviluppato un monocilindrico di 150 cm3 dotato di tre valvole. Si trattava di un robusto e versatile tuttofare, che ha avuto una notevole diffusione. Non aveva alcuna pretesa velocistica, al contrario del monocilindrico 350 da Gran Premio sviluppato dalla AJS l’anno successivo, per il quale il tecnico H.J. Hatch ha progettato una distribuzione di schema piuttosto complesso. Nella testa erano infatti alloggiati tre alberi a camme, dotati di un eccentrico ciascuno, un alberello intermedio e due coppie di ingranaggi conici! Una specie di record, per un monocilindrico… In questo caso stranamente venivano impiegate due valvole di scarico e una di aspirazione. Il motore non era niente di eccezionale (i mono di eguale cilindrata della concorrenza andavano più forte) e in tre anni di attività la moto ha vinto un solo Gran Premio, con forte aiuto della dea bendata. Per le sue 350 da corsa destinate alla vendita, che sono state impiegate a lungo con ottimi risultati da molti piloti privati, la casa inglese si è comunque mantenuta fedele allo schema classico, utilizzando una distribuzione monoalbero a catena con una valvola di aspirazione e una di scarico.
Attorno alla metà degli anni Sessanta alcuni costruttori di motori da competizione hanno vissuto un vero e proprio periodo di transizione dalle due alle quattro valvole realizzando motori con teste nelle quali per ogni cilindro vi erano tre valvole. Nel 1966-67 tanto la Ferrari quanto la Maserati (che forniva il suo V12 alla Cooper) hanno impiegato questa soluzione nel mondiale di Formula Uno. In campo moto va ricordata una testa sperimentale della Morini per il suo 250 monocilindrico bialbero.
Per tornare a vedere dei motori a tre valvole è stato necessario attendere la fine degli anni Settanta, quando questo schema è tornato alla ribalta per merito della Honda, sulle bicilindriche CB 250 e CB 400 N. Era il prologo a un impiego su vasta scala da parte della casa giapponese, che ha utilizzato teste a tre valvole, con distribuzione monoalbero, su una serie di motori bicilindrici a V di 52° che hanno esordito con la VT 500 (entrata in produzione nel 1983) e che nella seconda metà degli anni Ottanta sono cresciuti di cilindrata, venendo adottati su moto di grande successo come la Transalp e l’Africa Twin. Aveva tre valvole anche il bicilindrico a V di 45° della VT 750.
Nel 1966-67 tanto la Ferrari quanto la Maserati, che forniva il suo V12 alla Cooper, hanno impiegato questa soluzione nel mondiale di Formula Uno
Per quanto riguarda le auto di serie, nello stesso periodo hanno sviluppato motori a tre valvole per cilindro case come la stessa Honda, la Nissan e la Toyota. Nella seconda metà degli anni Novanta significativa è stata l’adozione di questa soluzione tecnica da parte della Mercedes-Benz, che la ha utilizzata per ridurre il tempo necessario per portare al light-off il catalizzatore, rispetto a quanto possibile con quattro valvole per cilindro. Un solo condotto di scarico significa minore superficie lambita dai gas combusti in uscita dal motore, il che si traduce in una minore quantità di calore ceduta alle pareti metalliche. I gas possono così scaldare più rapidamente la marmitta catalitica dopo l’avviamento. Nei primi anni Duemila di particolare importanza è stato l’impiego di questa soluzione tecnica da parte della Ford americana su una nuova serie di motori a V di rilevante cilindrata con distribuzione monoalbero.
Tornando al settore motociclistico, spicca lo sviluppo di teste a tre valvole da parte della Ducati nel motore DesmoTre, apparso nel 2004 e rimasto in produzione fino al termine del 2007.
Di recente è stata la Piaggio a utilizzare lo schema a tre valvole per cilindro per i nuovi motori di 125 e di 150 cm3 destinati alla Vespa. In questo caso l’obiettivo, pienamente raggiunto, era quello di ridurre i consumi, incrementando al tempo stesso le prestazioni e mantenendo la massima compattezza unitamente a una grande semplicità costruttiva.
