Guida rapida all'albero a camme

Perché un motore a combustione funzioni in modo regolare, l'albero a camme è uno dei componenti critici. L'albero a camme e l'albero motore devono lavorare in sincronia per garantire il corretto controllo meccanico dei sistemi di accensione. Data la sua funzione essenziale, la lavorazione di un albero a camme è sempre un'operazione con tolleranze molto strette.

Ma sapete esattamente cos'è un albero a camme? E a cosa serve un albero a camme? Esistono diversi tipi di alberi a camme?

Abbiamo preparato una guida rapida all'albero a camme per darvi tutte le risposte di cui avete bisogno. Iniziamo.

Che cos'è un albero a camme?

L'albero a camme di un motore a combustione è la parte della distribuzione che regola l'immissione di carburante e l'uscita o lo scarico dei gas. L'albero a camme è generalmente posizionato nella parte superiore del motore (sopra il cilindro). L'albero a camme è collegato all'albero motore tramite una cinghia e una catena.

Una delle funzioni più basilari e principali di un albero a camme è azionare l'apertura e la chiusura delle valvole di aspirazione e di scarico.

Un albero a camme è realizzato con diversi tipi di metallo e ha la forma di un albero cilindrico o di un'asta con camme a forma di uovo che ruotano per generare potenza. In larga misura, gli alberi a camme influenzano le prestazioni del motore quando si accelera.

Qual è la funzione di un albero a camme?

L'albero a camme come componente è utilizzato nei motori a combustione interna. La funzione principale dell'albero a camme è aprire e chiudere le valvole del motore con l'ausilio delle sue numerose camme (lobi a forma di uovo).

L'albero a camme ha diverse applicazioni e usi: nei motori a combustione interna, nei sistemi di accensione a controllo meccanico e come primi regolatori di velocità dei motori.

Inoltre, gli alberi a camme sono composti da quattro parti diverse: i lobi delle camme, i perni principali, le estremità e i cuscinetti delle camme. Ognuna di queste parti è essenziale per produrre un albero a camme con una coppia di picco straordinaria.

Tipi di azionamento dell'albero a camme

In generale, esistono tre tipi di azionamento dell'albero a camme: l'albero a camme in testa singolo (SOHC), l'albero a camme in testa doppio (DOHC) e l'azionamento a punterie o a valvole in testa (OHV). Vediamoli uno per uno.

Albero a camme in testa singolo (SOHC)

Il motore con albero a camme in testa singolo ha un albero a camme per testata (banca di cilindri). È il progetto più antico dei motori con albero a camme in testa. La maggior parte dei motori SOHC ha due valvole per cilindro.

L'albero motore è la parte che aziona il SOHC tramite la catena di distribuzione collegata. Questa catena o cinghia deve essere allineata e controllata regolarmente. Una cinghia di distribuzione danneggiata o disallineata potrebbe rompersi e causare gravi problemi.

Albero a camme in testa doppio (DOHC)

Come suggerisce il nome stesso, i motori DOHC hanno due alberi a camme per banca. Gli alberi a camme in testa doppi sono anche noti come motori bialbero. I motori che hanno più di quattro valvole per cilindro utilizzano tipicamente alberi a camme in testa doppi.

L'uso di un albero doppio invece di uno singolo in testa consente una maggiore potenza del motore. La logica è semplice: con il DOHC è possibile utilizzare più valvole di aspirazione e di scarico, il che significa aperture più ampie per il flusso dei gas. All'inizio degli anni 2000, la maggior parte delle auto utilizzava già motori DOHC.

Alberi a camme a valvole in testa (OHV)

Gli alberi a camme dei motori OHV sono anche noti come motori a punterie. Come nel DOHC e nel SOHC, anche il motore OHV ha le valvole sopra il cilindro, nella testata del motore. Ma, a differenza del DOHC e del SOHC, in cui l'albero a camme è nella testata, il motore OHV ha un albero a camme all'interno del blocco motore.

Nei motori a punterie, l'albero a camme è azionato tramite una catena di ingranaggi. Con questi azionamenti a ingranaggi, i motori a punterie sono meno soggetti a rotture. Tuttavia, hanno un potenziale di velocità limitato.

Come funziona un albero a camme in un motore?

Un albero a camme è posizionato all'estremità superiore del motore, sopra il cilindro del motore. Tipicamente, l'albero a camme è collegato all'albero motore nella parte inferiore con l'ausilio di una cinghia di distribuzione. Per controllare correttamente la combustione, il costruttore deve sincronizzare gli ingranaggi dell'albero a camme e dell'albero motore. Questa procedura è chiamata fasatura delle valvole.

Azionato dall'albero motore, l'albero a camme cilindrico inizia a ruotare e i lobi delle camme lungo tutta la sua lunghezza iniziano a premere sulle leve, che aprono le valvole del motore.

Cosa gira più velocemente: l'albero a camme o l'albero motore?

Per spiegare la velocità dell'albero a camme e dell'albero motore e come lavorano insieme, dobbiamo partire dal ciclo di combustione. Un ciclo tipico prevede quattro fasi: aspirazione, compressione, espansione e scarico. Per avviare questo ciclo di combustione a quattro fasi, l'albero a camme e l'albero motore, collegati da una catena di distribuzione, iniziano a lavorare insieme.

Durante un ciclo di combustione, l'albero motore compie due giri completi mentre l'albero a camme ne compie uno. Ciò significa che l'albero motore gira più velocemente, al doppio della velocità. Rispetto al pistone, ogni valvola si apre una volta ogni due giri dell'albero motore.

Di quale materiale è fatto un albero a camme?

Per garantire stabilità, durata e resistenza alle temperature, gli alberi a camme sono generalmente realizzati con determinati tipi di metallo. Più comunemente, i produttori utilizzano due tipi di materiali per produrre gli alberi a camme: ghisa e acciaio forgiato.

Ghisa

Essendo uno dei materiali più comuni per la produzione di alberi a camme, la ghisa è generalmente la prima scelta per gli ordini ad alto volume.

La ghisa è tipicamente utilizzata per gli alberi a camme grazie alla sua durata e resistenza all'usura. Gli alberi a camme in ghisa sono prodotti con un processo di tempra che conferisce loro la durezza necessaria. Di solito, i produttori aggiungono altri elementi prima di colare la ghisa. In questo modo ottengono le caratteristiche richieste in base all'applicazione dell'albero a camme.

Acciaio forgiato

Noti anche come acciaio billet, gli alberi a camme in acciaio forgiato possono essere di qualità superiore ma sono generalmente più adatti alla produzione in piccoli lotti. Tuttavia, grazie alla loro qualità superiore, gli alberi a camme in acciaio forgiato sono spesso più indicati per applicazioni specifiche.

Per produrre alberi a camme in acciaio forgiato, i produttori utilizzano la forgiatura o la lavorazione con una fresatrice. Di solito, i produttori utilizzano diverse barre di acciaio per produrre gli alberi a camme. Quando utilizzano acciai come l'EN40b, l'albero a camme deve anche essere sottoposto a trattamento termico.

Quali sono le cause dei problemi all'albero a camme?

Essendo un componente integrante del motore, l'albero a camme deve sempre essere in condizioni ottimali. Sì, naturalmente, è possibile utilizzare un motore con un albero a camme danneggiato, ma farlo può causare problemi più gravi. Esistono diversi problemi comuni dell'albero a camme:

Usura delle camme

Uno dei problemi più comuni che richiedono la riparazione o la sostituzione dell'albero a camme è l'usura delle camme. Essendo componenti in movimento, le camme entrano frequentemente in contatto con detriti, sporco e una lubrificazione inadeguata. Con il tempo, quindi, possono danneggiarsi e richiedere una sostituzione.

Sensore dell'albero a camme difettoso

La seconda causa dei problemi all'albero a camme è un sensore dell'albero a camme difettoso. Il compito del sensore dell'albero a camme è monitorare la sincronizzazione della rotazione dell'albero a camme e dell'albero motore. In base ai segnali di questo sensore, controlliamo i sistemi di accensione e di iniezione del carburante. Inutile dire che, se questo sensore è difettoso, il veicolo può presentare diversi problemi di prestazioni o di accensione.

Cinghia di distribuzione fuori sincronia

E infine, la terza e più grave causa dei problemi all'albero a camme è uno squilibrio nel movimento dell'albero a camme e dell'albero motore, solitamente causato da una cinghia di distribuzione difettosa.

Una cinghia di distribuzione danneggiata o fuori sincronia può essere dannosa per l'albero a camme e per l'intero motore. Ad esempio, può causare danni a pistoni, valvole, camme, bilancieri o persino rompere l'intero albero a camme.

Cosa sostituire quando si cambia un albero a camme?

Se dovete sostituire l'albero a camme del motore, ci sono diversi altri componenti che potreste voler sostituire contestualmente.

Ad esempio, controllate e sostituite se necessario i seguenti componenti: molle delle valvole, guarnizioni delle valvole, catena o ingranaggi di distribuzione, guarnizione dello spinterogeno, guarnizione del collettore, smorzatore armonico, bulloni dell'albero a camme, guarnizione del carburatore, guarnizione della pompa dell'acqua, guarnizione del termostato, guarnizione della pompa del carburante, bullone dell'albero motore, guarnizione della coppa dell'olio, spine elastiche, ecc.

Oltre ai componenti sopra elencati, consigliamo di effettuare un cambio olio e un controllo completo del motore.

Quanto costa un albero a camme?

La sostituzione di un albero a camme è un intervento economicamente impegnativo. Naturalmente, il costo della sostituzione o della riparazione di un albero a camme dipende dal tipo di albero a camme e dal danno causato.

Ad esempio, se sostituite solo il sensore dell'albero a camme, potreste spendere da 150 a 250 dollari. Tuttavia, se sostituite l'intero albero a camme, i costi di manodopera più i materiali potrebbero costare da 1500 a 3000 dollari.

Gli alberi a camme sono progettati per durare quanto il motore, quindi di norma non dovrebbero causare problemi a breve termine. Tuttavia, se nota segnali di danneggiamento dell'albero a camme come difficoltà in accelerazione, spie del motore che lampeggiano o un consumo di carburante ridotto, è necessario sostituire l'albero a camme.

Potete fornire alberi a camme personalizzati?

Certamente! In passato i processi di produzione degli alberi a camme non erano così avanzati, per cui una produzione di alta qualità era riservata solo a ordini di piccoli lotti ed elevato costo. Oggi, le nostre tecnologie di lavorazione e fresatura all'avanguardia ci consentono di offrire alberi a camme personalizzati senza quantità minima.

Se ha bisogno di un tipo particolare di albero a camme, non esiti a contattarci. La nostra qualità e i nostri servizi di lavorazione CNC su richiesta ci permettono di offrire un team di produzione dedicato e di realizzare alberi a camme personalizzati in qualsiasi quantità.

Conclusione

In conclusione, speriamo sinceramente che la nostra guida agli alberi a camme e alla loro funzione sia stata pratica e abbia risposto a tutte le sue domande sull'argomento. Sapendo che l'albero a camme è una parte così fondamentale dei motori a combustione interna, appare evidente l'importanza di una produzione precisa e della sua durata.

Se ha bisogno di assistenza nella progettazione del suo albero a camme personalizzato, ci contatti, e creeremo il prototipo del suo albero a camme. Indipendentemente dal tipo di albero a camme in questione, il principio resta lo stesso: qualità e sicurezza prima di tutto! Speriamo che questa guida completa all'albero a camme e alla sua funzione le sia stata molto utile.