Il peso dell'angolo tra le valvole | Officina

Del rapporto corsa/alesaggio, della velocità media del pistone e della potenza specifica si parla abbastanza diffusamente nel mondo degli appassionati di motori. Su di essi e su altri parametri non è difficile trovare informazioni sui libri e, talvolta, negli articoli di alcune riviste. Saranno anche sintetiche e superficiali, ma ci sono.

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L'angolo tra le valvole

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Per l’angolo tra le valvole, però, la questione è differente. Su di esso è ben difficile documentarsi. Soltanto qualche volta viene menzionato nelle descrizioni tecniche e comunque finisce lì. Al massimo si trova un commento stringato e sbrigativo, che magari chiama in causa, soltanto marginalmente, le dimensioni delle valvole e/o la compattezza della camera. Ovvio, un forte angolo consente di installare valvole più grandi mentre un angolo ridotto permette di avere camere di combustione più compatte. Le considerazioni in genere sono troppo semplicistiche ma l’argomento ha una notevole importanza ai fini delle prestazioni (e non soltanto) e merita quindi un certo approfondimento.

Cominciamo dicendo che sotto gli aspetti dei quali ci stiamo occupando, ossia l’angolo tra le valvole e la forma della camera, esistono sensibili differenze tra i motori a due valvole per cilindro e quelli a quattro. Nei primi la geometria ideale delle camere è emisferica, nei secondi quella più razionale è a tetto, con le valvole disposte, due da un lato e due dall’altro, su due piani inclinati tra loro.

Sono state realizzate anche teste a quattro valvole con camere emisferiche (o quasi) ma la razionalità si è imposta ed esse sono scomparse dalla scena (anche perché non generavano vantaggi in termini prestazionali). Oggi ci sono soltanto alcuni motori con valvole leggermente radiali (qualche grado soltanto) ma la geometria delle loro camere si scosta soltanto in misura praticamente trascurabile da quella a tetto e non si avvicina certo a quella emisferica. Che tra l’angolo tra le valvole e la forma della camera esista un legame diretto è evidente.

Per lungo tempo i motori a due valvole hanno dominato la scena. E in quasi tutti quelli di prestazioni più elevate l’angolo in questione era molto grande. Come detto, al suo crescere si possono installare valvole più grandi. Un angolo molto elevato inoltre rende possibile, nei motori raffreddati ad aria, una considerevole asportazione di calore della testa dalla parete esterna della camera di combustione, molto sollecitata termicamente; essa può infatti essere agevolmente lambita dall’aria stessa.

D’altro canto però, nei motori di alte prestazioni per raggiungere un elevato rapporto di compressione (indispensabile ai fini della potenza ottenibile) è necessario che il cielo del pistone venga dotato di una forte bombatura. In questo modo però la camera di combustione assume una forma che si discosta profondamente da quella emisferica, diventando quasi a “scorza d’arancia”. Di conseguenza il percorso del fronte di fiamma diventa più lungo e meno lineare, e la combustione risulta più lenta. Ciò obbliga ad adottare anticipi di accensione considerevoli svantaggiosi ai fini del rendimento. Diventa conveniente in molti casi adottare la doppia accensione, in modo da ridurre l’anticipo. Inoltre il pistone è più pesante (con conseguente aumento dei carichi inerziali) e risulta più sollecitato termicamente.

A causa del maggiore rapporto superficie/ volume, il rendimento della camera peggiora: è superiore la quantità di calore che viene assorbita dalle pareti, che sono quindi interessate da un maggiore carico termico. Nei motori da competizione italiani degli anni Cinquanta e Sessanta gli angoli tra le valvole erano considerevoli (dai 100° della Gilera 500 quattro cilindri agli 80° di Mondial e Ducati).

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