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Valvola motore: qual è la sua funzione?

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Tradotto con l'aiuto dell'intelligenza artificiale dal nostro articolo originale (fonte: autoride.io)

La valvola del motore a combustione interna è una parte importante del treno valvole in un motore a combustione interna alternativo.

In questo articolo vedremo brevemente la funzione della valvola di un motore a combustione interna e cosa la sollecita.

Sommario

Come funziona una valvola del motore?

L'albero a camme comanda le valvole. Se l'albero a camme ruota, la camma inizia a correre contro la punteria della valvola, premendo così la molla della valvola e, grazie a ciò, la valvola inizia ad aprirsi. Tuttavia, la valvola è chiusa se la camma non tocca la punteria.

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La testa della valvola si trova quindi sulla sede della valvola, chiudendo così la camera di combustione. Quando la valvola si apre, la sua testa si estende nuovamente nella camera di combustione. Ci sono almeno due valvole per ogni cilindro di un motore a combustione a pistoni, una di aspirazione e l'altra di scarico.

La maggior parte dei motori moderni di oggi ha più valvole, molto spesso quattro valvole per cilindro, due delle quali sono di aspirazione e due di scarico. Alcuni motori hanno un numero dispari di valvole per cilindro. Uno è il noto motore 1.8T 20v, che ha tre valvole di aspirazione e due valvole di scarico.

Costruzione della valvola del motore

Una valvola del motore è composta da una testa e uno stelo. La testa della valvola è la parte più larga della valvola, formando una piastra. Lo stelo della valvola è una parte ristretta che ricorda un chiodo senza testa. La prevalenza delle valvole di aspirazione è solitamente maggiore di quella delle valvole di scarico, oppure nel caso di un numero dispari di valvole, il numero delle valvole di aspirazione è superiore al numero delle valvole di scarico.

La priorità è garantire un riempimento sufficiente della bombola. Pertanto, la dimensione delle valvole di aspirazione è massimizzata a scapito delle valvole di scarico. La pressione dei gas di scarico nel cilindro è sufficiente al momento dell'apertura della valvola di scarico per garantire il corretto svuotamento del cilindro.

Lo stelo della valvola dovrebbe essere il più corto possibile in modo che il peso della valvola non aumenti inutilmente, ed è anche il luogo attraverso il quale viene rimosso il calore dalla valvola. Lo stelo è uno dei due punti attraverso i quali viene assicurata la rimozione del calore dalla valvola, e quindi il suo diametro può arrivare fino al 30% del diametro della sede della valvola.

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L'angolo di smusso della superficie portante della valvola del motore a combustione è spesso di 45°. A questo angolo si ottiene una buona tenuta. Tuttavia, alcuni motori hanno valvole di aspirazione con un angolo di inclinazione della superficie di atterraggio di 30°. Un angolo di smussatura minore della superficie portante della valvola migliora il riempimento del cilindro e, quindi, le prestazioni del motore.

A cosa deve resistere una valvola motore?

La valvola del motore è estremamente sollecitata, meccanicamente e termicamente.

  • Meccanicamente la valvola è sollecitata dalla pressione dei fumi in camera di combustione, dalle forze inerziali e dagli attriti.
  • Termicamente la valvola è sollecitata dall'elevata temperatura in camera di combustione.

Il carico termico è irregolare, il che provoca sollecitazioni termiche. Il carico termico irregolare influisce su alcuni requisiti posti al design delle valvole. Altri requisiti che influenzano la progettazione delle valvole derivano dalla progettazione del motore a combustione.

Le temperature molto elevate sollecitano le valvole del motore e la sede della valvola o lo stelo della valvola vengono utilizzati per dissipare questo calore. Per un migliore trasferimento del calore dalla testa della valvola allo stelo, la cavità all'interno della valvola è riempita con un materiale, molto spesso sodio, che è liquido alla temperatura di esercizio.

Tuttavia, la cavità viene riempita solo parzialmente, assicurando che quando la valvola si muove, lo spazio interno viene lavato e, quindi, un migliore trasferimento di calore dalla testa della valvola al suo stelo.

Per valvole più grandi, la testa della valvola può anche essere cava. Le valvole di scarico sono sollecitate termicamente molto di più delle valvole di aspirazione, quindi sono realizzate con materiali di qualità superiore e più durevoli.

Guarda una dimostrazione visiva di come funziona una valvola del motore: