Le teste

[Ricky426]

Come chi mi conosce ben sa, ci? che pi? mi piace di una macchina, moto o mezzo meccanico con motore a scoppio ? la tecnica, e le leggi fisiche che governano ogni suo punto. Per cui ho deciso di parlarvi delle teste, (in piccola parte della distribuzione), e ovviamente (la parte che mi piace di pi?) come spremere ogni cavallo possibile. Ringrazio Nigel per avermi fatto tornare la voglia di finire quanto avevo gi? scritto e ?parcheggiato? tempo addietro, anche se credo lui sia uno degli ultimi che mi chieder? se ? meglio montare le Indy EZ o le EZ-1 sulla Newport gi? che ? in officina...

Ovviamente, dato che la maggior parte degli utenti di questo forum ? interessato ai motori V8 con valvole in testa e albero a camme centrale mi riferir? a questo tipo di motore. E (nulla me ne vogliano GMisti o Fordisti), essendo appassionato e possessore di Mopar i miei riferimenti saranno di specifica Chrysler.



Iniziamo: le teste sono un organo fondamentale in un motore (e quale non lo ??), e sono in gran parte responsabili del carattere di un motore. Un motore di 500ci con headers, carburatore da 1050 cfm doppia pompa su collettore Victor ma con delle testacce in ghisa con valvole piccole e condotti strozzati e una distribuzione infima si far? facilmente battere da una Punto GT turbo ben elaborata.

I motori di nostro interesse hanno 2 teste, una per bancata, solitamente in ghisa, con 2 valvole per cilindro, una di aspirazione e l'altra di scarico, comandate da bilancieri (rockers) montanti sulla testa stessa tramite un albero (rocker shaft). I bilancieri sono a loro volta azionati dalle aste (pushrods), comandate dall'albero a camme (camshaft) tramite le punterie (lifters). L'albero a camme gira azionato dal moto trasmesso dall'albero motore (crankshaft) tramite la catena di distribuzione (timing chain).

Iniziamo: come dicevo prima le teste sono delle fusioni solitamente in ghisa e hanno al loro interno le valvole, una per l'aspirazione e una per lo scarico. La fusione delle teste si ottiene solitamente mediante colata della ghisa fusa all'interno di stampi costituiti da sabbia (di solito di cromite) e novolacca (materiale polimerico che fa da legante in quanto non fonde dopo lo stampaggio), quando la ghisa ? fredda lo stampo viene rotto, e il pezzo lavorato (rettifiche, alesature, fresature varie).

Le valvole hanno una forma a "fungo" rovesciato, e scendendo (comandate dai meccanismi di cui sopra, scorrendo all'interno di apposite guide) aprono l'una il condotto di aspirazione, l'altra il condotto di scarico. Il cappello delle valvole di aspirazione ? quasi sempre pi? grande di quello delle valvole di scarico, questo perch? in aspirazione l'aria entra nel condotto a pressione atmosferica grazie alla depressione che si causa nel cilindro quando il pistone scende, mentre i gas combusti quando escono sono in pressione e "scappano" da soli attraverso il condotto di scarico e quindi ? facimente intuibile che ? preferibile utilizzare lo spazio a disposizione per una valvola di aspirazione un po' pi? grande che non viceversa. Tutto ci? ovviamente va calcolato attentamente e la differenza tra le due valvole ? comunque tra il 10 e il 30%.

Le valvole hanno poi una molla di richiamo che esercita la chiusura della stessa quando il profilo della camma prevede la chiusura. Pi? il motore ? spinto e pi? la molla ? rigida, a volte addirittura le molle diventano 2 o 3. Sullo stelo della valvola agisce, come dicevo prima, il bilanciere, che ? di solito in acciaio stampato, e dalla parte dell'asta ha una "scanalatura" dove l'asta si inserisce e permette quindi che questa stia al suo posto durante il saliscendi. Il bilanciere ha un rapporto (per esempio di 1,5:1 nei motori Mopar) che significa che ha la parte di leva verso la valvola pi? lunga del 50% rispetto all'altra parte, dunque se dovete calcolare l'alzata effettiva della valvola dovrete moltiplicare per 1,5 il profilo pi? alto della camma. Giunge facile intuire a cosa servono i bilancieri da 1,6 o da 1,7:1, aumentare l'alzata mantenendo l'albero a camme invariato. Ma non ? cos? semplice, perch? poi entra in gioco il precarico della molla, ? un po' come segare le molle per abbassare l'auto... I rocker ad alzata maggiorata si montano quando anche il resto ? in grado di sopportare la modifica. E soprattutto se il motore "digerisce" un'alzata maggiorata.

I bilancieri sono di solito "infilati" su un albero che ? ancorato alla testa tramite appositi fermi, imbullonati sulla testa con bulloni o prigionieri. Una cosa importante da tenere presente ? che nella testa scorre, tramite passaggi appositamente progettati, dell'olio motore in pressione, per mantenere lubrificato ogni organo in movimento e per contrastare frizioni e sfregamenti, di ci? si tenga conto qualora si sostituisca qualcosa: mai intaccare il sistema di lubrificazione! Chiaro che, ostruendo un qualunque punto di questo sistema, essendo una lubrificazione in serie, si grippa subito qualcosa.

Tra parentesi, le teste in alluminio pi? performanti (quelle VERAMENTE race-ready, non le Edelbrock RPM) hanno gli steli delle valvole posizionati diversamente per poter incrementare i passaggi dei gas, e i bilancieri sono offset rispetto agli originali. Solitamente queste modifiche intaccano i passaggi originali dell'olio e quindi questo tipo di teste hanno un sistema di lubrificazione riprogettato, con dei condotti al di fuori del monoblocco. Ma dubito che qualcuno qui abbia un motore del genere... Nel caso mi contatti perch? vengo immediatamente a trovarlo!!!!!

Ok, parliamo della principale funzione delle teste: fornire la miscela di aria e benzina al cilindro, mantenere questa miscela all'interno del cilindro durante la fase di compressione, fornire la scintilla tramite la candela, sopportare l'esplosione che si genera, ed infine mandare all'impianto di scarico i gas risultanti dalla combustione. Roba da niente no?

[Ricky426]

Quindi una testa deve avere dei requisiti, a parte la progettazione (ovvio che non si pu? montare una testa per un tipo di motore su un altro tipo di motore), ma 2 teste realizzate col medesimo progetto possono avere sostanziali differenze. La rigidezza, la resistenza alla temperatura, la dissipazione del calore, per esempio. Poi ci sono tanti piccoli accorgimenti, quali il miglioramento dei passaggi dell'olio, o l'allargamento e lucidature dei condotti, atti a migliorare durata del motore o le prestazioni, o tutti e 2, perch? no.

Il principale miglioramento che si cerca da una testa ?, ovviamente, la portata di miscela. Quindi, condotti maggiorati e valvole pi? grandi, azionate da un albero a camme con alzata consistente. Attenzione per?, aumentando il diametro dei condotti si riduce la velocit? della miscela che vi passa attraverso, quindi pi? ? grande il condotto e peggiore sar? la guidabilit? del motore ai bassi regimi, perch? appunto i cilindri si "riempiranno" bene ad alti regimi, ma faticheranno in basso a causa della bassa velocit? dei gas.

Quindi non si pu? esagerare con teste troppo "race" su motori destinati ad uso stradale (discorso che vale anche, e soprattutto, sull'albero a camme). Altra cosa da tenere conto (e anche questa vale per l'albero a camme), aumentando la cilindrata del motore aumenta la richiesta di miscela, dunque una testa che, ad esempio, ? considerata "race" per un 440ci, montando un albero motore a corsa allungata (stroker) portandolo a 540 ci, diventer? molto pi? "mild".

C'? una formula matematica per questo, parecchi la salteranno ma qualcuno scommetto che prender? in mano la calcolatrice.

Serve a calcolare la sezione minima dei condotti di aspirazione per arrivare ad un determinato regime di rotazione: alesaggio? x corsa x RPM / 190.000.

Come ? immediatamente intuibile, ? in funzione (ovviamente) solamente della cilindrata.

Diciamo che il 440 di cui sopra lo vogliamo portare a 6.000 RPM, ci serve una testa con sezione dei condotti di: 4,32? x 3,75 x 6.000 / 190.000 = 2,21 pollici quadri.

Lo stesso motore viene portato a 542 ci, con un overbore di .060 e albero da 4,50. Ci servono dei condotti da :4,38? x 4,50 x 6.000 / 190.000 = 2,73 pollici quadri.

Quindi, due teste per un big block Mopar avranno differenti risultati in funzione della cilindrata alla quale verranno applicate. In quel caso bisogner? avere condotti maggiorati di circa il 25%.

Direi che ? chiaro, passiamo ad una domanda che molti di voi si saranno fatti: tengo le mie teste o le cambio? E nel caso tenga le mie come posso renderle pi? performanti? E nel caso le debba cambiare posso usare una testa originale ma pi? performante o devo prenderne una aftermarket?

Vediamo di rispondere a tutte le domande. Prima di tutto bisogna verificare che tipo di teste monta il vostro motore, se ? un motore in versione low performance per esempio facilmente esisteranno delle teste pi? performanti di una qualche versione high performance, ma serviranno a poco se cambiate solo queste, perch? comunque l'albero a camme e il rapporto di compressione non saranno granch?. Il discorso ? variabile in funzione di ogni specifico caso, le soluzioni saranno sicuramente molteplici, a meno che il vostro motore sia gi? il "top di gamma" presente all'epoca.

Tenete comunque presente che, per ogni marca e motore, dal 71-72 in poi le potenze in gioco calarono notevolmente, per effetto di, appunto, abbassamenti dei rapporti di compressione e alberi a camme "tranquilli". Le teste venivano in genere modificate in modo da avere dei condotti pi? stretti, e soprattutto avevano una forma meno "fluidodinamica" e pi? "quadra", spero di essermi spiegato. Teoricamente, un motore 72+ pu? essere riportato agli antichi splendori, ma il gioco spesso non ne vale la candela, perch?:

1) bisogna sostituire le teste, o lavorare pesantemente quelle presenti,

2) bisogna cambiare i pistoni,

3) bisogna cambiare albero a camme e punterie,

4) bisogna cambiare collettori di aspirazione e scarico.

Ma, dopo aver fatto diligentemente tutto ci? ci ritroveremo con un motore che non ? stato progettato per le dragstrip, infatti l'albero motore probabilmente non sar? forgiato, e il monoblocco avr? qualche controindicazione (ad esempio i big block Mopar post 76 sono "thin wall design" cio? se si effettua un overbore non si pu? andare oltre .030" pena eccessivo surriscaldamento) e addirittura potrebbe cedere a causa di mancanza di costole di rinforzo nelle zone dei supporti di banco. Insomma se dovete elaborare un motore accertatevi bene di cosa disponete prima di spendere soldi per delle teste in alluminio e punterie a rullini, ed avere un motore che poi non rende o peggio si rompe. Ci sono poi sempre dei monoblocchi Heavy Duty, o High Performance, che hanno i supporti di banco rinforzati o altri accorgimenti, tipo delle costole sui fianchi, per essere pi? resistenti, inutile dire che ? meglio puntare su questi.

[Ricky426]

Dopo aver divagato ampiamente, torniamo alle teste. Dicevamo che per ogni motore possono esistere differenti tipi di teste, anche qui per ogni marca e modello esisteranno sicuramente delle tabelle comparative per ogni tipo di testa, con diametri valvole, rapporti di compressione ottenibili, e grandezza dei condotti. Ci saranno anche dei manuali che vi diranno quali sono i "casting" da scegliere. Per esempio nei big block Mopar le teste pi? "ambite" sono quelle con casting 906, 915 e 452. Ma mentre le 906 e le 915 sono gi? buone cos? come sono e differiscono praticamente solo nella camera di combustione, le 452 necessitano una lavorazione, ma sono buone in virt? del fatto che sono progettate per l'utilizzo con benzina senza piombo, infatti hanno sedi valvole e guide apposite. Vanno per? rettificate perch? sono fatte per lavorare con un basso rapporto di compressione, infatti hanno una camera di combustione grande, ma soprattutto bisogna allargare i condotti, e non so se il gioco ne vale la candela, dato che in Italia le lavorazioni di questo tipo sono parecchio costose, a meno che non siate dei maghi del Dremel e avete le mani a controllo numerico.

Cosa hanno le 906 e le 915 di speciale? Ovvio, i condotti sono abbastanza generosi, le valvole sono grandi (2,08? aspirazione e 1,74? lo scarico) e la camera di combustione ? abbastanza piccola. In genere comunque, ogni testa di big block Mopar prodotta tra il 67 e il 70 ? valida.

In ogni caso, per rendere bene una testa deve essere sicuramente in buone condizioni, quindi guide valvole in ordine, altrimenti la valvola lavora male, si usura il tutto precocemente e il motore rende poco, le valvole devono pure essere in ottime condizioni, meglio se nuove e in acciaio inossidabile, e in unico pezzo, non col cappello saldato sullo stelo.

Ma se le teste di serie proprio non vi bastano (eppure sono delle hi-performance) perch? volete pi? potenza ancora, oppure avete montato un albero motore da 5? di corsa, potete percorrere 2 strade: elaborare le vostre o comprare delle teste aftermarket. Ma con grande probabilit? elaborare le vostre coster? quanto comprarne di nuove aftermarket, perch? come dicevo sopra, gli specialisti si fanno pagare. Allargare i condotti non ? un'operazione da fare ?a naso?, anche perch? a occhio non si possono misurare i decimi, e soprattutto rovinare le sedi delle guide valvole ? un attimo. Una volta allargati i condotti bisogna montare valvole pi? grandi, e quindi modificare le sedi valvole. E comunque c'? sempre un limite insormontabile, non si pu? andare oltre un certo tot per quanto riguarda l'alzata. Aggiungiamo che le teste aftermarket sono solitamente in alluminio (e da qui due grandi vantaggi: riduzione di peso e maggiore capacit? di dissipazione del calore, quindi la possibilit? di ottenere un rapporto di compressione pi? alto) ed ? facile capire perch? il pi? delle volte si smontano le vecchie teste in ghisa e si montano delle nuove teste aftermarket.

Scegliendo tra i vari tipi in commercio bisogna per? prestare attenzione prima di tutto ai collettori che dovremo montare, sia di aspirazione che di scarico, perch? mentre alcune teste sono progettate per adattarsi ai componenti stock, altre richiedono invece collettori appositi.

Dunque prima di acquistare delle teste che prevedono poi solo degli headers da 4? che vi costringono a segare il firewall col flessibile informatevi bene!

Mi concentrer? da qui sulle teste aftermarket in alluminio, perch? quelle in ghisa secondo me non sono un upgrade interessante. Costano un po' meno, ? vero, ma hanno disegni che di solito rispecchiano un casting originale ben riuscito, e di solito hanno un po' pi? di materiale da poter rimuovere per allargare i condotti in funzione delle proprie necessit? (solitamente per accoppiarlo a un collettore di aspirazione generoso), ma con quello che pesano vi costeranno uguali a quelle in alluminio a causa del trasporto! Ovviamente i produttori di teste concentrano i loro sforzi sulle teste in alluminio, quelle in ghisa sono fatte per chi deve fare il rebuild di un motore per ottenere un motore identico all'originale nell'aspetto ma con prestazioni elevate.

Le teste aftermarket in alluminio pi? famose e diffuse su tutti i V8 americani sono le Edelbrock Performer RPM, perch? non sono troppo costose, rendono bene, e sono disegnate come miglioramento delle teste originali, per cui consentono il riutilizzo di ogni componente stock. Direi che ? la soluzione non radicale pi? intelligente. Difatti sono le pi? diffuse nei motori elaborati.

Ci sono poi una infinit? di teste pi? performanti, che invece hanno dei componenti appositamente progettati, per cui valvole, aste e rockers ad hoc, collettori di aspirazione speciali e a volte headers appositi.

Vediamo come sono fatte queste teste ?high performance?.

Innanzitutto bisogna immaginare come ? posizionata la testa sul motore, le valvole (a secondo della marca e tipo di motore) hanno una inclinazione rispetto all'asse del pistone, e questa inclinazione ? identica sia per le valvole di scarico che per quella di aspirazione, o pu? variare di poco. Nei big block Mopar questa inclinazione ? di 15?, per cui non ? molto (per forza, pi? la si aumenta e pi? si privilegia un condotto e si peggiora l'altro, essendo opposti). Quindi immaginando idealmente le valvole perfettamente parallele all'asse del pistone, i gas di aspirazione e quelli di scarico dovranno fare una curva di 90? in corrispondenza dello stelo della valvola per entrare e uscire dalla camera di combustione. Questo ?idealmente? diventa ?praticamente? nelle teste post 72... angoli retti!

E' per questo che le teste high performance sono sempre pi? alte di quelle stock, in modo da poter raccordare al meglio al loro interno i condotti, per fare delle curve pi? dolci in modo da aiutare il movimento dei gas. E inoltre, gi? che ci sono, vengono ?allungati? verso l'alto i condotti, in modo da ampliarli (detti ?raised intake?).

Qui mi concedo una piccola divagazione da Moparista: l'ideale ? il motore Hemi. Questo perch? le valvole non scorrono parallele nella testa, ma sono una opposta all'altra, quindi agevolano (e non poco) la fluidodinamica dei gas, per cui non solo ? migliore la combustione nella testa emisferica, ma sono automaticamente facilitati gli spostamenti dei gas a tutto beneficio del rendimento.

Torno alle teste altrimenti i Fordisti e Gmisti mi mandano dei PM minatori.

Dicevo, le teste HP sono generalmente pi? alte, per cui richiederanno dei bulloni (o prigionieri) pi? lunghi, e aste pi? lunghe. Potrebbero avere poi diversi alloggiamenti per le sedi valvola, magari pi? o meno inclinati, e di conseguenza potrebbero richiedere dei bilancieri diversi dagli originali. In alcuni casi anzich? esserci un solo albero dove sono imperniati tutti i bilancieri potrebbero esserci pi? alberi pi? corti in modo da facilitare interventi di manutenzione senza togliere tutti i bilancieri assieme. Anche le candele potrebbero essere inclinate diversamente a causa della riprogettazione della camera di combustione.

Ovviamente il vostro collettore di aspirazione in ghisa non sar? pi? adatto alle nuove teste Hi Performance. Alcuni modelli consentono l'utlizzo di collettori stock (ma non sono allora cos? tanto HP!), altri richiedono collettori appositi. Di solito alti. Che uniti all'altezza delle nuove teste vi costringeranno a segare il cofano per farci stare un filtro dell'aria sopra al vostro nuovo Holley Dominator da 1300 cfm...

Ci sarebbero moltre altre cose ancora, si potrebbe parlare dei vari produttori di teste aftermarket, dei collettori di aspirazione, dei bilancieri in alluminio a rullini, delle punterie a rullini...

Ma io tempo ne ho poco, e c'? altra gente che conosce la materia sul forum, per cui passo la parola a qualcun altro!

[Guest]

e meno male che conosci poco la materia...

[Guest]

I miei complimenti...

[Guest]

Complimenti

[chevy39]

che altro aggiungere............................

[Guest]

Il Mentore dei V8!!!!!!!!!!

[ronald66]

bravissimo!!!

[Guest]

Ricky il numero 1 altro che topic come il mio

[Guest]

Lo stampo e lo leggo con calma prima di addormentarmi, come fosse un buon libro. Bellissimo, mi piace anche la terminologia in linga inglese. Queste sono le cose che mi piace veramente studiare!!

[Guest]

grande Ricky ti andrebbe di dire la tua opinione sul 3 angle valve grind?

[Guest]

Ricky, sei un grandissimo!!

[Tarizza]

Spattacolo, sempre molto interessato a queste spiegazioni tecniche!



Il problema ? trovare il tempo per leggere con calma bene tutto d' un fiato!



Una di queste sere!



Ciao!

[Ricky426]

Il 3 angle valve job, argomento interessante. Per chi non sa di che si parli, ? una lavorazione che si fa alle valvole e/o alle sedi valvola per migliorarne la fluidodinamica.

Immaginando di appoggiare una valvola perpendicolarmente su di un piano, la superficie di contatto tra la valvola e la sua sede (quella che effettua cio? la tenuta) avr? una angolazione di 45? rispetto al piano (o almeno cos? ? di solito). Ci saranno quindi 2 "spigoli" dove questa lavorazione finisce.

Il 3 angle valve job, o grind, ? una lavorazione che serve ad "arrotondare" questi spigoli in modo da creare meno turbolenza e di conseguenza migliorare la fluidodinamnica: siccome un angolo retto ha la met? a 45?, la valvola standard ha la superficie come detto tornita a 45?, l'angolo retto diviso in tre parti ci d? invece 3 angoli da 30?. Bene, gli spigoli sul fungo della valvola vengono smussati con 2 torniture, rispettivamente di 30? e di 60? rispetto all'asse. Nessuno vieta di farne una sola delle 2, o di farne anche 2 per parte (quindi 5 angle).

E' una lavorazione che spesso viene accoppiata al montaggio di valvole pi? grandi, con opportuna lavorazione delle sedi sulle teste e a nuovi anelli di tenuta.



Cosa ne penso? Beh, ? una lavorazione che viene effettuata quando il motore ? gi? ampiamente pompato e si desidera migliorare le ultime "virgole" per scendere ancora di un decimo sul quarto di miglio. Una lavorazione "di fino", quando gi? l'albero a camme si ? mangiato tutto il vacuum e attraverso i condotti ci passa una mano. Insomma fico s?, ma necessario solo ai racers.

Io personalmente preferirei comprare delle ottime teste con le opportune valvole gi? montate dal costruttore secondo le specifiche, che in alcuni casi sono gi? lavorate cos?.

[Guest]

....un grazie va a nigel..... che ti ha spronato! bravo ricky, tutto molto interessante e istruttivo! bello anche quello sullo scarico di tempo fa'.

[Guest]

ciao a tutti

volevo dire la mia a riguardo...

volevo sottolineare quanto bravo e competente sia riccardo...

proprio con delle "consulenze" sulle teste del mio 440 ho avuto modo di conoscere ricky

e devo dire che ? una persona squisita!

sempre disponibile, s? rispondere a qualsiasi domanda e umile all'ennesima potenza!!!

un grande! io lo devo ringraziare molto...

approposito... ecco il risultato delle consulenze del grande ricky...

[Ricky426]

Che meraviglia! Ti sono arrivate le Stealth! Fammele toccare dai!!!!!!!!!!

[Guest]

[quote name='Ricky426' post='137488' date='21/6/2008, 14:56']Il 3 angle valve job, argomento interessante. Per chi non sa di che si parli, ? una lavorazione che si fa alle valvole e/o alle sedi valvola per migliorarne la fluidodinamica.

Immaginando di appoggiare una valvola perpendicolarmente su di un piano, la superficie di contatto tra la valvola e la sua sede (quella che effettua cio? la tenuta) avr? una angolazione di 45? rispetto al piano (o almeno cos? ? di solito). Ci saranno quindi 2 "spigoli" dove questa lavorazione finisce.

Il 3 angle valve job, o grind, ? una lavorazione che serve ad "arrotondare" questi spigoli in modo da creare meno turbolenza e di conseguenza migliorare la fluidodinamnica: siccome un angolo retto ha la met? a 45?, la valvola standard ha la superficie come detto tornita a 45?, l'angolo retto diviso in tre parti ci d? invece 3 angoli da 30?. Bene, gli spigoli sul fungo della valvola vengono smussati con 2 torniture, rispettivamente di 30? e di 60? rispetto all'asse. Nessuno vieta di farne una sola delle 2, o di farne anche 2 per parte (quindi 5 angle).

E' una lavorazione che spesso viene accoppiata al montaggio di valvole pi? grandi, con opportuna lavorazione delle sedi sulle teste e a nuovi anelli di tenuta.



Cosa ne penso? Beh, ? una lavorazione che viene effettuata quando il motore ? gi? ampiamente pompato e si desidera migliorare le ultime "virgole" per scendere ancora di un decimo sul quarto di miglio. Una lavorazione "di fino", quando gi? l'albero a camme si ? mangiato tutto il vacuum e attraverso i condotti ci passa una mano. Insomma fico s?, ma necessario solo ai racers.

Io personalmente preferirei comprare delle ottime teste con le opportune valvole gi? montate dal costruttore secondo le specifiche, che in alcuni casi sono gi? lavorate cos?.[/quote]





grazie Ricky, tutto chiaro



altri consigli?

[Guest]

[quote name='Ricky426' post='137711' date='23/6/2008, 10:41']Che meraviglia! Ti sono arrivate le Stealth! Fammele toccare dai!!!!!!!!!! [/quote]



ciao ricky

se aspetti stasera ti mando una sorpresa...