Riuscite vagamente a immaginare quanto “frullino” le Valvole di un motore a quattro tempi che gira a 9000 giri al minuto? Pensate che si aprono e si chiudono svariate decine di volte al secondo (e un motore da competizione va anche oltre), e sono talmente veloci che se le si potesse guardare attraverso la testata non se ne percepirebbe quasi il movimento, ma soltanto una specie vibrazione…
Per resistere a tali notevolissime sollecitazioni, devono essere il più possibile leggere e realizzate con materiali estremamente resistenti. La loro forma è davvero semplice: un lungo stelo all’estremità del quale c’è la testa a forma di cappella di fungo. Quest’ultima ha il bordo smussato (solitamente a 45°, ma spesso anche con un angolo minore) per appoggiarsi nella sua sede ricavata nella fusione della testata e garantire la perfetta chiusura.
Permettono al motore di respirare
Il lavoro delle Valvole è fondamentale perché regola l’afflusso e il deflusso dei gas attraverso i condotti di aspirazione e scarico: permette alla camera di combustione di alimentarsi e, dopo che è scoccata la scintilla, di liberarsi dei gas combusti. Uno o più alberi a camme in testa (ma nei motori più classici e datati l’albero può essere disposto anche nel basamento e azionare le Valvole tramite aste e bilancieri) si occupano dell’apertura delle Valvole (tramite “olive” che premono direttamente sui “bicchierini” all’estremità superiore dello stelo), che vengono poi richiamate in sede da tenaci molle in acciaio.
Poiché nella vita di un propulsore, tutto questo avviene un infinito numero di volte, le Valvole di un quattro tempi sono generalmente realizzate con materiali specifici che offrono robustezza, durabilità e capacità di resistere a temperature molto elevate.
L’ingrediente base è l’acciaio
Fra i materiali più utilizzati per la costruzione delle Valvole c’è l’acciaio al carbonio per la sua resistenza e durezza (solitamente trattato termicamente con tempra per migliorarne ulteriormente le proprietà meccaniche). Alcuni motori ad alte prestazioni utilizzano acciai legati al cromo, nichel o molibdeno, che offrono una superiore resistenza alla deformazione e alla fatica.
Per i propulsori da competizione, le Valvole sono spesso realizzate in titanio: un metallo molto leggero e resistente (il che consente di ridurre l’inerzia del “treno” della distribuzione e migliorare le prestazioni). Inoltre, alcune Valvole possono avere rivestimenti in materiali ceramici oppure lo stelo (cavo) “farcito” con sali di sodio per migliorare rispettivamente la resistenza all’usura e la capacità di sopportare stress termici più elevati.
Due, tre, quattro o cinque Valvole per cilindro
Un tempo i motori a quattro tempi avevano due sole Valvole per cilindro (ma non sono mancati quelli a tre Valvole…), con quella di aspirazione leggermente più larga di quella di scarico, perché i gas combusti fuoriescono più facilmente dalla camera di scoppio essendo in pressione nel cilindro. L’aria in aspirazione, infatti, viene richiamata solo dalla (ridotta) depressione creata dalla discesa del pistone nel cilindro, per cui è necessario avere il passaggio più ampio possibile per contare su un volume adeguato.
Sempre con l’obbiettivo di aumentare le superfici di passaggio dell’aria, dagli anni 80 dello scorso secolo si sono via via affermate le testate a quattro Valvole per cilindro: essendo più piccole, hanno anche una minore inerzia e possono “frullare” con meno problemi agli elevatissimi regimi raggiungibili dai motori moderni (soprattutto quelli da competizione). Infine, non sono neppure mancate (per far respirare meglio il motore e migliorare rendimento ed emissioni) le testate a cinque Valvole per cilindro (tre di aspirazione e due di scarico), utilizzate da Mitsubishi, Toyota, Gruppo Volkswagen e pure dalla Ferrari.
