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la distribuzione

La distribuzione nei motori a 4 tempi e' un meccanismo, composto da valvole azionate da un asse a camme, in base al quale avviene l'immissione del carburante nel cilindro e la successiva espulsione dei gas di scarico.
Ci sono varie modalita' con le quali viene attuata la distribuzione. Iniziamo con il posizionamento dell'asse a camme.Si distingue l'asse a camme in testa dall'aste e bilancieri. In quest'ultimo caso l'asse a camme e' posto nel basamento, parallelamente all'albero motore dal quale prende il moto tramite un ingranaggio, e comanda le valvole grazie ad un'asta che spinge un'estremita' del bilanciere che, con l'altra estremita', preme sulla valvola per abbassarla. Per il peso e la complessita' di questo meccanismo non e' possibile raggiungere elevati regimi di rotazione, per questo trova sempre meno applicazione, al contrario dell'asse a camme in testa che, comportando minori inerzie, consente regimi di rotazione più elevati.
Per quanto riguarda il numero degli assi a camme, se ne vengono utilizzati due, uno per le valvole d'aspirazione ed uno per quelle si scarico, si parla di bialbero; se invece se ne utilizza uno per entrambi i tipi di valvole allora si parla di monoalbero. Quest'ultimo ha la prerogativa principale di essere piu' economico, ma consente regimi di rotazione meno elevati, ed un raffreddamento della testa meno efficiente. Nel caso del bialbero, gli assi a camme possono lavorare direttamente a contatto con le valvole, oppure con l'interposizione di un corto bilanciere: in quest'ultimo caso si avrà una più facile regolazione del gioco che ci deve essere tra la valvola e la camma, al contrario dell'altro tipo che richiede una regolazione molto laboriosa sebbene ad intervalli piuttosto lunghi.
Passando alla presa del moto dell'asse a camme, si distinguono: cinghia dentata, albero con ingranaggi conici, catena, cascata d'ingranaggi. La piu' usata e' la catena, che ad un ingombro ed affidabilita' molto buone contrappone la necessita' di regolazione della tensione con una discreta frequenza; la cinghia dentata e' abbastanza economica, ma ha un ingombro che a volte ne impedisce l'utilizzo, inoltre va sostituita ad intervalli prudenziali per evitare che, rompendosi improvvisamente, danneggi seriamente pistoni e valvole; l'albero ad ingranaggi conici mi sembra oramai abbandonato; la soluzione piu' affidabile e' quella a cascata d'ingranaggi che non richiede registrazioni, e' poco ingombrante, dura quanto il motore, sebbene sia leggermente piu' rumorosa degli altri tipi.
Numero delle valvole. Maggiore e' il numero delle valvole per cilindro, migliore e' la respirazione del motore; quindi possono essere immesse maggiori quantita' di miscela aria/carburante e, conseguentemente, possono essere ottenuti  piu' elevati rendimenti del motore sia in potenza sia in coppia. La configurazione minima e' ovviamente a 2 valvole, una d'aspirazione e l'altra di scarico. Poi ci sono motori a 3 valvole per cilindro: 2 d'aspirazione ed 1 si scarico. Quella a  4 valvole e' la configurazione della stragrande maggioranza dei motori motociclistici. Infine quella a 5 valvole che e' stata adottata  dalla sola Yamaha per la R1, ma attualmente convertita alla configurazione a 4 valvole.
Le tipologie che ho menzionato sin'ora utilizzano molle elicoidali di grosso carico per la chiusura delle valvole. C'e' pero' una tipologia che utilizza altre camme anche per la chiusura delle valvole: questa distribuzione si chiama desmodromica.   In questa tipologia le valvole vengono richiamate in sede da un'altra camma, anche se una molla di lieve carico viene usata per ottenere una buona tenuta della valvola nella sua sede. Il vantaggio di questa tipologia e' quello di poter sopportare i fuorigiri senza che le valvole si scontrino con il pistone; inoltre per il limitato carico delle valvole il motore subisce un minore assorbimento di potenza ai regimi medio-bassi, consentendo un ottimo tiro ai medesimi regimi.  E' utilizzata solo dalla Ducati, ed il suo sostenitore e' stato l'ing. Taglioni, della Ducati ovviamente.
Il diagramma di distribuzione e' la regola che determina la durata dell'apertura e l'ampiezza dell'alzata delle valvole. Onde consentire una maggiore immissione di miscela aria/carburante si tende ad anticipare l'apertura della valvola di aspirazione, anche quando e' ancora aperta quella di scarico, ed a posticiparne la chiusura. Lo stesso si verifica per la valvola di scarico. Per far defluire una maggior quantita' di gas combusti si tende a prolungare la durata d'apertura: si apre prima ancora che il pistone ragiunga il PMI e si chiude dopo che il pistone abbia raggiunto il PMS, anche contemporaneamente all'apertura della valvola d'aspirazione. Si parla quindi di un diagramma piu' o meno "incrociato" : maggiore e' la contemporanea apertura delle valvole, maggiore e' il rendimento del motore sia in potenza sia in coppia; per contro si ha un peggioramento dei consumi ed una minore trattabilita' del motore, che offre molta potenza e coppia concentrate pero' ai regimi piu' elevati, rendendo il motore "vuoto" ai regimi medio-bassi. Sempre per raggiungere un miglior riempimento del cilindro, si cerca di aumetare l'alzata delle valvole onde porre minor attrito al flusso della miscela in aspirazione ed al flusso di gas  al momento dello scarico. Per ovviare agli inconvenienti del diagramma molto incrociato, e' stata adottata una sofisticata soluzione: la "fasatura variabile" della distribuzione. La durata dell'apertura e/o l'ampiezza dell'alzata delle valvole sono variabili in funzione del regime di rotazione del motore: cosi' si ottiene un motore con una curva di potenza e di coppia meno "appuntita" .
 

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