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Tecnica
Testata
Ricavata da una fusione di alluminio o meno comunemente in ghisa, la testata è l'organo che chiude superiormente i cilindri del motore. In essa sono alloggiate le valvole, le candele e ad essa si collegano i collettori di aspirazione e scarico. Le valvole vengono aperte dagli eccentrici degli alberi a camme i quali agiscono su punterie o su bilanceri. A loro volta le punterie possono comandare direttamente le valvole o agire su aste che azionano le valvole tramite bilanceri. Le valvole vengono chiuse, ossia riportate in posizione di contatto con le loro sedi da molle (generamente 2 molle una interna all'altra per valvola) oppure in F1 o motoGP da impianti ad aria compressa: le cosiddette valvole pneumatiche o meglio a ritorno pneumatico.
Schema a 2 valvole per cilindro. Testata motore Fiat Punto 55. |
Schema 5 valvole per cilindro di cui 3 di aspirazione e 2 di scarico. Bancata V8 Ferrari 355. |
Sollecitazioni termiche
Le zone comprese tra le valvole di uno stesso cilindro e tra le valvole di scarico di cilindri adiacenti, sono le più difficili da raffreddare in una testata. Si tratta di parti sottoposte ad un flusso di calore piuttosto intenso. Nei motori ad accensione comandata la temperatura della superficie interna della testata deve necessariamente essere mantenuta sotto i 200-220°C affinché il ciclo termodinamico si svolga correttamente. Rispettando tale parametro si riesce infatti ad asportare il calore dalle sedi delle valvole e dalla candela evitando che si formino “punti caldi” che favoriscono accensioni anomale. Nei motori Diesel, che funzionano per compressione del carburante e successiva autoaccensione, le elevate temperature possono essere considerate senz’altro favorevoli per l’accensione del combustibile, tuttavia temperature eccessive pregiudicano la resistenza meccanica delle parti più sollecitate. Non è raro trovare presso le officine di rettifica dei motori, testate in lega d’alluminio di motori diesel “spinti” che presentano abbondanti “cricche” dovute alle notevoli sollecitazioni termiche subite. La regola della cilindrata alta con la minore potenza disponibile a listino, rimane attualmente il metodo più efficacie per l’acquisto di motori longevi…
Sollecitazioni meccaniche
Guarda il video delle sollecitazioni cui è sottoposta una testata.
Camere di scoppio
Nell'immagine è possibile osservare le principali tipologie di camere di combustione (o camere di scoppio). La "camera emisferica", la "camera Heron", la "camera a scatola di sardine", la "camera a cuneo", sono soluzioni utilizzate sostanzialmente nei motori a 2 vavole per cilindro eccezion fatta per la camera Heron la quale, tramite opportune modifiche al cielo del pistone, è stata poi adottata anche nei motori Diesel a quattro valvole per cilindro. La soluzione che è risultata essere più conveniente per i motori a benzina 4 valvole per cilindro è invece la "camera a tetto" la quale prevede la candela in posizione centrale e le quattro valvole disposte su due piani inclinati tra loro. Le testate con questo tipo di camera di combustione, per l'appunto denominato a "tetto", sono dette a "flusso incrociato. Ciò significa che i condotti di aspirazione si trovano da un lato e quelli di scarico sempre dal lato opposto. Lo studio delle diverse forme di camere di combustione viene condotto dalle case costruttrici e dai centri di ricerca allo scopo di ridurre i consumi di carburante e, di conseguenza, le emissioni inquinanti. Maggiore è il rendimento termico, volumetrico e meccanico di un motore e minore saranno i consumi a parità di potenza erogata. In questa sfida anche le camere di combustione giocano un ruolo importante.
Guarnizioni
Sono organi di tenuta che si interpongono tra due supefici piane come ad esempio: testata e monoblocco, testata e collettori, testata e coperchio punterie, ecc. Possono essere realizzate in carta, gomma sintetica, rame, alluminio, sughero, feltro. La scelta del materiale viene effettuata in base a pressione e temperatura che la guarnizione deve sopportare e al tipo di fluido per il quale deve effettuare la tenuta. La guarnizione della testata (la più sollecitata) è provvista di un anello metallico per ogni cilindro con lo scopo di parafiamma.
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