Albero a camme: cos’è e a che serve

Le camme sono invece protuberanze eccentriche, o lobi, ricavate sull’albero. Dal francese antico “came”, a sua volta dal neerlandese “kamm”, che significa “__pettine__”: le camme ricordano i denti di un pettine disposti lungo l’asse. Pertanto, un albero a camme è un asse rotante dotato di protuberanze a forma di denti di pettine.

Il nome descrive la funzione del componente. L’albero fornisce il moto rotatorio necessario per azionare le camme. Che, grazie alla loro forma eccentrica, trasformano il moto rotatorio uniforme in un moto rettilineo alternato per azionare le valvole del motore. Ogni camma, ruotando, spinge un bilanciere o una punteria, aprendo e chiudendo la valvola in un momento preciso. L’albero utilizza le camme per “pettinare”, ovvero orchestrare con precisione, apertura e chiusura delle valvole del motore. La sua azione nell’aprire e chiudere le valvole determina il ritmo del motore, influenzando direttamente le prestazioni, l'efficienza e le emissioni della macchina.

Sommario

• Cos’è l’albero a camme
• Albero a camme: due tipi
• Fasatura e alzata delle valvole: cosa sono
• Quattro sistemi
• Albero a camme consumato: i sintomi
• Dove si trova il sensore albero a camme

Cos’è l’albero a camme

L’albero a camme è un elemento metallico che, con le sue protuberanze eccentriche, agisce come il direttore d’orchestra di un complesso meccanismo, stabilendo apertura e chiusura delle valvole in perfetta sincronia coi pistoni. Senza albero a camme, il motore sarebbe silente, incapace di trasformare la combustione del carburante in movimento.

L’albero a camme è quindi un albero rotante sul quale sono ricavate una o più camme per ogni cilindro del motore: lobi di forma specifica, progettati per sollevare i bilancieri, le punterie o le valvole a intervalli precisi durante la rotazione dell'albero. La forma e il profilo di ogni camma determinano il momento in cui la valvola si apre e si chiude. Il movimento rotatorio dell’albero a camme è sincronizzato con l’albero motore attraverso una cinghia di distribuzione, una catena o una serie di ingranaggi.

Il ciclo di quattro tempi di un motore (aspirazione, compressione, combustione, scarico) dipende dall’azione delle valvole. Durante la fase di aspirazione, la valvola si apre per consentire alla miscela aria-carburante di entrare nel cilindro mentre il pistone scende. Nella compressione, entrambe le valvole sono chiuse mentre il pistone sale per comprimere la miscela. La combustione spinge il pistone in basso. Infine, la valvola di scarico si apre per permettere ai gas combusti di uscire dal cilindro. L’albero a camme orchestra questi eventi.

Albero a camme: due tipi

1. Albero a camme laterale. Le camme azionano le valvole tramite delle aste di spinta e dei bilancieri. Soluzione semplice ed economica da produrre, ma presenta limitazioni in termini di velocità del motore e di efficienza volumetrica a causa della tortuosità dei condotti di aspirazione e scarico.

2. Albero a camme in testa, direttamente sopra le valvole. Si riduce la massa delle parti in movimento, consentendo regimi di rotazione del motore più elevati e una maggiore precisione nell'azionamento delle valvole. Ne esistono due varianti. a) Singolo albero a camme in testa: aziona sia le valvole di aspirazione sia quelle di scarico per ogni bancata di cilindri. b) Doppio albero a camme in testa. Uno aziona le valvole di aspirazione e l’altro le valvole di scarico. Questa configurazione offre un controllo ancora più preciso sulla fasatura e sull'alzata delle valvole, consentendo prestazioni superiori, specie ad alti regimi.

Fasatura e alzata delle valvole: cosa sono

La fasatura si riferisce al momento in cui le valvole di aspirazione e scarico si aprono e si chiudono rispetto alla posizione del pistone. Una fasatura più aggressiva, con le valvole che rimangono aperte per un periodo più lungo e con un maggiore incrocio, può migliorare le prestazioni ad alti regimi, a scapito della fluidità e della coppia ai bassi regimi. Una fasatura più tranquilla favorisce la coppia ai bassi regimi.

L’alzata è la distanza massima di cui una valvola si sposta dalla sua sede quando si apre. Una maggiore alzata delle valvole consente un maggiore flusso di gas nel cilindro, migliorando la potenza, soprattutto agli alti regimi. Tuttavia, un'alzata eccessiva può causare interferenze tra le valvole e i pistoni.

Quattro sistemi

L’industria automotive ha sviluppato sistemi di fasatura variabile (Variable Valve Timing - VVT) e di alzata variabile delle valvole (Variable Valve Lift - VVL) per modificare la fasatura e l’alzata delle valvole in base alle condizioni di funzionamento del motore, ottimizzando prestazioni ed emissioni.

1. VVT a variazione continua: il sistema utilizza meccanismi idraulici o elettromagnetici per variare l'angolo di fase dell’albero a camme in modo continuo.

2. VVT a gradini: per un numero limitato di profili di camma o di posizioni dell'albero a camme predefinite, selezionabili in base alle condizioni di funzionamento.

3. VVL a variazione continua: modifica l’alzata delle valvole in modo continuo, variando l'azione dei bilancieri o utilizzando profili di camma variabili.

4. VVL a gradini: offre diverse alzate delle valvole predefinite, selezionabili tramite meccanismi a camme multiple o sistemi di commutazione dei bilancieri.

Quali materiali

Gli alberi a camme sono sottoposti a sollecitazioni meccaniche significative e devono operare in un ambiente caldo e lubrificato: vengono realizzati con materiali di alta qualità, come acciaio forgiato o ghisa speciale. Le camme vengono spesso lavorate con processi di rettifica di alta precisione per ottenere la forma desiderata con tolleranze minime.

Albero a camme consumato: i sintomi

1. Rumore del motore insolito: ticchettio metallico, battito o un rumore di sferragliamento proveniente dalla parte superiore del motore. Questo è spesso causato dal gioco eccessivo tra le camme usurate e i bilancieri o le punterie.

2. Perdita di potenza: le camme controllano l'apertura e la chiusura delle valvole. Se sono usurate, le valvole potrebbero non aprirsi completamente o rimanere aperte per il tempo corretto, riducendo l'efficienza del motore e quindi la potenza.

3. Minimo irregolare: il motore sobbalza o vibra in modo anomalo quando è al regime di rotazione minimo.

4. Aumento del consumo di carburante: la combustione potrebbe non essere ottimale, portando a un maggiore consumo di carburante per ottenere la stessa potenza.

5. Spia del motore accesa: l’usura dell’albero può influenzare il funzionamento di altri componenti del motore, come i sensori, e far accendere la spia di avaria motore.

6. Fumo dallo scarico: anomalo, bluastro (indicativo di bruciatura di olio) o nero (indicativo di eccesso di carburante).

Dove si trova il sensore albero a camme

Il sensore dell'albero a camme (sensore CMP, Camshaft Position Sensor) si trova generalmente vicino alla testata del motore, in prossimità dell'albero a camme stesso. Tuttavia, la posizione esatta può variare significativamente a seconda della marca e del modello dell’auto. Dove? All’estremità della testata, lateralmente sulla testata, vicino alla puleggia dell'albero a camme, nel coperchio della distribuzione. Il modo migliore per localizzare con precisione il sensore dell'albero a camme sulla tua auto è consultare il manuale di riparazione specifico del tuo veicolo.