Albero a camme

I motori a 4 tempi funzionano tramite il controllo dell’ammissione e dello scarico per mezzo di apposite valvole.

Il sistema più economico e più diffuso per il controllo delle valvole è l’utilizzo di uno o più alberi a camme.

L’albero a camme trasforma il moto circolare in un moto lineare alternato. Ossia non proporzionale all’angolo di rotazione ma solo per un determinato angolo di rotazione.

Diciamo che compie un lavoro inverso rispetto all’albero motore, ma mentre al moto rotatorio dell’albero motore corrisponde una determinata posizione lineare in base al suo angolo di rotazione, per l’albero a camme lo spostamento lineare riguarda solo un angolo corrispondente a poco più di un quarto della sua rotazione.

La rotazione dell’albero a camme è proporzionale alla rotazione dell’albero motore ma la necessità di aprire e chiudere le valvole no.

L’albero motore compie un ciclo di lavoro con due rotazioni (720°) e ha necessità di tenere aperte le valvole per circa 220-240° di rotazione.

L’albero a camme compie il suo ciclo ogni singola rotazione (360°) per cui ha già necessità di un rapporto di riduzione pari a 2.1; di cui però non può sfruttare tutta la rotazione per far lavorare la valvola, ma solo 110-120°. Poco più di un quarto di rotazione.

Per ottenere un moto lineare da uno rotatorio si usa costruire un cerchio decentrato sull’albero in rotazione al quale viene applicata una biella.

Ed è quello che troviamo nell’albero motore e nel comando della pompa A.C. Ma per le valvole abbiamo appena visto che il discorso è diverso; le valvole aprono solo per un tratto della rotazione dell’albero ed è per questo che nascono le camme.

La camma non è altro che una gobba che fuoriesce dal diametro di un cerchio.

Il cerchio è costante per gran parte del suo diametro poi si estende progressivamente sino a raggiungere un picco per poi rientrare simmetricamente nel suo diametro originario.

La differenza tra il diametro del cerchio e il picco della camma è detto “alzata”.

L’albero a camme può agire direttamente sulla valvola, oppure tramite rinvii: bilanceri ed eventualmente aste.

In origine l’albero a camme era posizionato nel basamento affianco all’albero motore. Azionato da ingranaggi o catena, comandava delle aste che giungevano sulle valvole piazzate anch’esse nel basamento sul piano testata, le quali scorrevano parallele ai pistoni.

Questi motori sono detti “a valvole laterali”.

In questo caso le testate erano semplici, simili a quelle di un motore a 2 tempi, con il solo foro per la candela e i passaggi per il refrigerante.

Per aumentare le prestazioni, con camere di combustione più raccolte e rapporti di compressione più elevati, le valvole vennero portate sulla testata, le aste allungate e posizionato un bilancere che invertiva il movimento.

Da qui la denominazione di: “Albero a camme laterale, valvole in testa, aste e bilanceri”.

Portato in testata a comandare direttamente le valvole (tramite bicchierini o tramite bilanceri), in questo caso si dice: “albero a camme in testa”

Con un albero per comandare le valvole di aspirazione e uno per comandare le valvole di scarico il motore viene detto: “doppio albero a camme in testa”.

Il comando dell’albero a camme può essere ad ingranaggi, a catena o a cinghia dentata.

Lo Zingaro