Prodotti dell’ingegno, per azionare le valvole!
Punti chiave
Negli articoli di questa serie dedicata al comando della distribuzione (qui potete trovare l'ultimo pubblicato) ci siamo occupati principalmente di motori motociclistici, dato il gran numero di schemi costruttivi differenti adottati nel corso della loro storia. Pure nel mondo delle auto però di quando in quando sono apparsi sistemi di distribuzione che si allontanavano notevolmente dagli schemi consueti. E, siccome la tecnica del motore fondamentalmente è sempre la stessa, indipendentemente dal numero di ruote del veicolo sul quale viene montato, nella nostra panoramica sembra giusto parlare anche di alcune singolari soluzioni sviluppate per impiego automobilistico.
Durante gli anni Trenta sulle moto e sulle auto di serie le distribuzioni ad aste e bilancieri hanno preso il sopravvento su quelle a valvole laterali, che prima dominavano la scena. A rendere possibile questo cambiamento sono stati fondamentalmente i progressi compiuti in campo metallurgico, che hanno enormemente migliorato l’affidabilità e la longevità delle valvole e delle molle. Gradualmente i motori con valvole in testa, in grado di fornire prestazioni più elevate grazie a una camera di combustione più raccolta e razionale e a condotti di aspirazione e di scarico dall’andamento più vantaggioso, sono così aumentati di numero. Per ottenere i migliori risultati in termini di potenza le valvole dovevano essere inclinate tra loro. Ciò consentiva di ottenere una camera di combustione di forma emisferica e di avere maggiori sezioni di passaggio per i gas (grazie a condotti e valvole di maggior diametro). Le distribuzioni con uno o due alberi a camme in testa erano in genere riservate ai motori da competizione e ad alcuni modelli di serie molto sportivi o di estrema raffinatezza tecnica. Sulle realizzazioni di serie quasi sempre si adottava lo schema ad aste e bilancieri, il più delle volte per ragioni economiche.
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Tra le soluzioni studiate per comandare due valvole inclinate per ogni cilindro utilizzando un singolo albero a camme, collocato su di un lato del basamento, merita senz’altro menzione quella studiata dai tecnici della BMW per la splendida 328 a sei cilindri, entrata in produzione nel 1937. Le valvole di aspirazione erano poste dal lato ove si trovava l’albero a camme; ciascuna di esse veniva azionata da una punteria, un’asta e un bilanciere a due bracci. Per ognuna di quelle di scarico però a questi componenti si aggiungevano un’asta orizzontale e un secondo bilanciere. Tale soluzione consentiva di utilizzare, senza modificarlo, il basamento che veniva impiegato su un altro modello più economico e di maggiore diffusione, nel quale le valvole erano parallele. Una 328 in versione debitamente preparata ha vinto la Mille Miglia del 1940. Questo brillante motore della casa tedesca, caratterizzato da condotti di aspirazione verticali (del tipo downdraft), è stato utilizzato a lungo nel dopoguerra dalla inglese Bristol.
La scuola delle Frecce d'Argento
I Gran Premi automobilistici degli anni Trenta hanno visto un lungo dominio delle famose “frecce d’argento”, cioè delle straordinarie vetture da competizione costruite dalla Mercedes-Benz e dalla Auto Union. Queste ultime in particolare sono entrate nella leggenda per le innovative particolarità tecniche, oltre che per le formidabili prestazioni. Spiccava il motore collocato posteriormente, molti anni prima che questa disposizione diventasse d’obbligo, per le monoposto da GP. Le vetture che hanno corso dal 1934 al 1937 erano azionate da un V16 sovralimentato, progettato da Ferdinand Porsche e Josef Kales. Il ridotto angolo tra i cilindri (45°), abbinato all’ampio angolo tra le valvole (ben 90°), consentiva di collocare centralmente l’alloggiamento dell’unico albero a camme, che muoveva le 16 valvole di aspirazione tramite bilancieri a dito e le 16 di scarico per mezzo di bilancieri a dito (disposti diversamente), corte aste trasversali e bilancieri a due bracci. Vi era quindi un singolo albero a camme che azionava tutte e 32 le valvole.
Nel motore successivo, un 12 cilindri a V di 60° apparso nel 1938, l’Auto Union ha impiegato tre alberi a camme in testa. Quello centrale comandava, per mezzo di bilancieri a due bracci, le valvole di aspirazione di tutte e due le file di cilindri. Alle valvole di scarico provvedeva invece un albero a camme per ogni testa, che agiva su bilancieri a due bracci.
Dall'Alfa Romeo alla Triumph
Quando, sul finire degli anni Settanta, l’Alfa Romeo ha realizzato il suo V6 di 2,46 litri, per ragioni di semplicità (e forse anche di contenimento dei costi) ha optato per una distribuzione monoalbero, con comando a cinghia dentata. Le due valvole di ogni cilindro dovevano però essere inclinate tra loro, onde ottenere una camera di combustione emisferica e condotti dall’andamento favorevole. Il sistema adottato prevedeva che l’unico albero a camme di ogni testa venisse collocato sopra le valvole di aspirazione, che venivano azionate per mezzo delle usuali punterie a bicchiere. Quelle di scarico venivano invece mosse (dallo stesso albero a camme) per mezzo di punterie, corte aste trasversali e bilancieri a due bracci. Questo schema, che si è rivelato più che valido, anche se inconsueto, non era del tutto inedito; già nell’anteguerra infatti c’era stato chi aveva pensato a una soluzione analoga, che però era rimasta sulla carta. In campo moto l’inglese AJS aveva accarezzato negli anni Cinquanta un’idea del genere.
Nel 1972 la casa automobilistica inglese Triumph ha messo in produzione la Dolomite, azionata da un motore a quattro cilindri in linea di due litri con distribuzione monoalbero a due valvole. Partendo dal modello base, poco tempo dopo è stata realizzata una versione più spinta (denominata Dolomite Sprint), con testa completamente riprogettata e dotata di quattro valvole per cilindro, che giacevano su due piani formanti un angolo di 35°. L’albero a camme però rimaneva uno, ed era disposto direttamente sopra le valvole di aspirazione, che comandava agendo su punterie a bicchiere. Quelle di scarico venivano azionate non solo dallo stesso albero a camme, ma addirittura dagli stessi eccentrici che muovevano quelle di aspirazione, per mezzo di bilancieri a due bracci (di notevole lunghezza). C’erano quindi 8 camme per muovere 16 valvole. Le leggi delle alzate erano per forza di cose piuttosto differenti alla aspirazione e allo scarico; inoltre, le masse in moto alterno non erano proprio modeste. Nonostante questo la vettura, rimasta in produzione dal 1973 al 1980, ha dato buona prova di sé, fornendo prestazioni interessanti, per la sua categoria.
Il concetto Unicam di Honda
Nel cross la leggerezza e la compattezza del motore sono di importanza fondamentale. Un motore con ingombro ridotto, oltre a pesare poco, consente di centralizzare al meglio le masse, a tutto vantaggio della maneggevolezza e della guidabilità in condizioni estreme. All’inizio degli anni Duemila la Honda ha stupito tecnici e appassionati presentando un sistema di comando delle valvole, denominato Unicam, che consente di realizzare una testa (a quattro valvole) estremamente compatta. La prima moto sulla quale è stato adottato è stata la monocilindrica da cross CRF 450. L’ unico albero a camme impiegato è posto sopra le valvole di aspirazione e le muove per mezzo di due eccentrici che azionano altrettante punterie a bicchiere. Per comandare le due valvole di scarico c’è un altro eccentrico, collocato centralmente, che agisce su di un bilanciere “sdoppiato”. Quest’ultimo è munito di tre bracci, dei quali due contattano le estremità delle valvole e il terzo, dotato di un rullo per ridurre l’attrito, viene mosso dalla camma. Dunque, ci sono tre camme che comandano quattro valvole. Di questo sistema esiste pure una versione nella quale l’albero a camme è munito di quattro eccentrici e i bilancieri sono due. L’Unicam di recente è stato impiegato anche sui due cilindri anteriori della VFR, per ridurre l’ingombro della testa.
