Quali sono le funzioni di un albero a camme?

Un albero a camme è un dispositivo per convertire il movimento circolare o rotatorio in movimento alternativo o oscillatorio. Tali dispositivi sono stati usati fin dall'era ellenistica nel terzo secolo aC sotto forma di giocattoli che eseguivano automaticamente funzioni ripetute, e più tardi in scatole musicali automatiche per colpire un martello in un modo pre-programmato per suonare una melodia. Una delle applicazioni più utilizzate di alberi a camme nel mondo oggi è l'apertura e la chiusura delle valvole del carburante in quasi tutti i motori a combustione interna azionati a pistone.

Meccanica di un albero a camme

Caratteristiche del dispositivo un albero con dischi montati attorno ad esso lungo la sua lunghezza chiamato camme. Ogni camma è eccentrica - non è un disco circolare uniforme, ma ha un rigonfiamento. Ciò consente al rigonfiamento di premere su un oggetto chiamato follower una volta durante ogni rotazione completa dell'albero attorno al suo asse.

Timer della valvola

Nei motori a combustione interna, i tempi dell'apertura e della chiusura del bulbo l'iniezione del carburante e le valvole di scarico del gas sono estremamente importanti e devono essere sincronizzate con il movimento corrispondente del pistone per facilitare le corse del motore. Ciò si ottiene usando l'albero a camme per aprire e chiudere le valvole a intervalli prestabiliti. L'albero a camme è collegato all'albero a gomiti direttamente tramite ingranaggi o indirettamente con una cinghia o catena e, quindi, ruota mentre l'albero motore gira. Le camme sono posizionate contro le corrispondenti valvole di ciascun cilindro in modo tale da consentire alla valvola giusta di essere aperta solo durante la corsa corretta del motore, mantenendola chiusa per tutto il resto delle corse. Lievi discrepanze in questo timing critico delle valvole si traducono in prestazioni del motore inefficienti. Le principali differenze di temporizzazione potrebbero portare a guasti al motore.

Funzionamento dell'albero a camme

L'albero a camme è progettato per ruotare due volte a ogni rotazione dell'albero motore e per ogni rotazione dell'albero a camme avvengono quattro eventi valvola. Le camme sull'albero a camme aprono le valvole di aspirazione durante la corsa di aspirazione, che vengono poi chiuse all'inizio della corsa di compressione. Quando il carburante compresso è stato acceso, l'albero motore ha completato una rotazione. Altre camme entrano in gioco per aprire le valvole di scarico una volta che il pistone si è abbassato considerevolmente, ma non fino in fondo. Queste valvole rimangono aperte mentre il pistone ritorna verso l'alto per la corsa di scarico, lasciando fuoriuscire tutti i gas bruciati prima che inizino a chiudersi. Le camme per le valvole di aspirazione iniziano ad aprirle di nuovo per iniziare la successiva corsa di aspirazione.

Ottimizzazione delle prestazioni

I tempi dell'albero a camme svolgono un ruolo importante nella messa a punto delle prestazioni dei veicoli. Sia la fasatura che le dimensioni delle camme vengono modificate per fornire non solo la precisa tempistica di apertura della valvola, ma anche la misura corretta in cui la valvola viene aperta per prestazioni ottimali. Un albero a camme opportunamente programmato e sincronizzato potrebbe significare la differenza tra il primo posto e il secondo posto in una gara in veicoli altrimenti identici.