Molti hanno probabilmente sentito l’abbreviazione ”testata”. L’abbreviazione è semplice: ”testa del cilindro”. Questa unità complessa e piuttosto costosa è presente in ogni motore a combustione interna. Inoltre, la testa è una delle sue parti principali. Per capire meglio cos’è la testata, ricordiamo la struttura del motore a combustione interna. Lo spieghiamo nel modo più semplice possibile, ma con alcuni dettagli importanti.
Dove si trova la testata
Cominciamo con la domanda più semplice sulla MCC: cos’è nell’auto e dove si trova. La parte principale (e più massiccia) del motore a combustione interna è il blocco cilindri. Al suo interno, come si può capire dal nome, ci sono i cilindri in cui si muovono i pistoni. Dal basso, il blocco è coperto da una vaschetta, nella quale scorre l’olio dopo la lubrificazione delle parti. La pompa dell’olio lo preleva da lì per reimmetterlo nel sistema.
La testata è montata sul blocco cilindri attraverso una speciale guarnizione. A sua volta, è coperta da un coperchio per evitare che l’olio schizzi e la sporcizia entrino nel motore. Il coperchio della testata è la parte superiore e più visibile del motore. Lo vediamo quando apriamo il cofano, se non c’è una copertura decorativa in plastica.
Tra l’altro, possono esserci non uno, ma diversi coperchi, oltre alle testate stesse. Se il motore ha una forma a V o a opposizione, ogni metà dei cilindri avrà la propria testa. Alcuni grandi camion diesel sono stati realizzati con testate individuali. Solo i motori in linea ne hanno una sola.
Quali funzioni svolge la testa del cilindro
La domanda successiva è: perché è necessaria una testata? In realtà, ha molte funzioni complesse.
Con la sua parte inferiore, situata direttamente sopra i cilindri, la testa forma parte della camera di combustione.
La testata contiene gli elementi del sistema di alimentazione e di accensione – candele di accensione o candelette (per i diesel) e iniettori di carburante.
Nella testa è presente un meccanismo di valvole, grazie al quale l’aria o la miscela aria-carburante viene immessa nelle camere di combustione e i gas di scarico vengono eliminati. A questo scopo, i collettori di aspirazione e di scarico sono agganciati alla testata.
La testata fa parte della camicia d’acqua di raffreddamento e del sistema di lubrificazione del motore.
La costruzione e le varietà del gruppo testa-cilindro
Da cosa è composta la testata del cilindro? La sua base è un alloggiamento di forma complessa (chiamato anche basamento), fuso in ghisa o in lega di alluminio. Le teste in ghisa hanno un’elevata resistenza meccanica e al calore. Non sono soggette a deformazioni e a distorsioni quando vengono riscaldate. Ma c’è uno svantaggio: il peso elevato.
Le teste in alluminio non sono solo molto più leggere. Questo materiale ha una maggiore conducibilità termica, quindi si riscalda meno (o, più precisamente, si raffredda più facilmente) e funziona meglio nei motori ad alta compressione. La maggior parte dei moderni motori per autovetture utilizza testate in alluminio.
Ma che si tratti di una testata in ghisa o in alluminio, da cosa è composto un pezzo così complesso? I canali per la circolazione del refrigerante, i condotti dell’olio, gli intagli per le camere di combustione di ciascun cilindro sono necessariamente realizzati nell’alloggiamento della testata.
E soprattutto, la moderna testata ospita il treno di valvole. Per il piatto di ogni valvola nella testa c’è una sede e per l’asta un manicotto. Le teste dei cilindri si distinguono innanzitutto per il tipo di meccanismo delle valvole. Possono essere:
- con un albero a camme;
- con due alberi a camme;
- senza albero a camme.
La testa SOHC (Single Over Head Cam) ha un unico albero a camme che aziona sia le valvole di aspirazione che quelle di scarico. Le valvole vengono aperte dai bilancieri o direttamente dalle camme sull’albero. Queste teste hanno solitamente due o tre valvole per cilindro.
Il sistema DOHC (Double OverHead Cam) prevede due alberi a camme nella testata. Il primo albero controlla le valvole di aspirazione, che sono montate su un lato, mentre l’altro albero controlla le valvole di scarico sul lato opposto della testa. La maggior parte delle auto moderne ha motori con sistema di distribuzione DOHC, con quattro valvole per cilindro. Il design DOHC consente alle valvole di aspirazione di avere un angolo maggiore rispetto alle valvole di scarico, permettendo un migliore riempimento dei cilindri con aria o miscela aria-carburante. Ma il design DOHC è il più complesso. Oltre ai due alberi a camme, il secondo albero deve essere azionato da un ingranaggio, una cinghia o una catena.
La testa senza albero a camme si riferisce al sistema OHV (Over Head Valve), che letteralmente significa ”valvole nella testa”. In questo caso, il progetto prevede che le valvole siano azionate da aste di spinta e bilancieri e che l’albero a camme non sia installato nella testata, ma all’interno del blocco cilindri. Nella testata di un sistema OHV è più difficile installare più di due valvole per cilindro e le aste di spinta con bilancieri non funzionano bene a regimi elevati. Questo design è considerato ingombrante (anche se semplifica notevolmente la trasmissione della distribuzione, che è facilmente bypassata da una catena o da una cinghia) e oggi è raramente utilizzato.
Manutenzione della testata e segni di malfunzionamento
Sebbene la struttura dell’unità testa cilindri sia piuttosto complessa, la manutenzione principale si riduce alla regolazione dei giochi del treno valvole, se non sono dotate di idrocompensatori. Tale regolazione, a seconda del design dell’ingranaggio della distribuzione, viene effettuata in modi diversi: con l’aiuto di viti di regolazione o sostituendo (selezionando) rondelle o punterie. La frequenza del controllo e, se necessario, della regolazione delle valvole è riportata nel manuale di istruzioni della vettura. A volte, però, può essere necessario farlo in anticipo se, a motore acceso, si sente un caratteristico rumore di ferraglia provenire da sotto il coperchio delle valvole.
Ci sono diversi sintomi che possono indicare che qualcosa non va nella testata:
- diminuzione della potenza del motore;
- complicazioni nell’avviamento del motore, soprattutto in inverno;
- battito delle valvole;
- fumo blu o biancastro dal tubo di scarico;
- emulsione nel basamento del motore e sull’astina di livello;
- macchie di olio nel serbatoio di espansione;
- perdita di livello dell’olio o del liquido di raffreddamento.
Possibili problemi, cause e soluzioni
Consideriamo i problemi e i malfunzionamenti più comuni della testata, nonché i modi per risolverli.
Rottura della guarnizione della testata. In poche parole, il suo danneggiamento. Può essere causato dal surriscaldamento, ma sulle auto ”d’epoca” la guarnizione a volte si distrugge semplicemente a causa dell’invecchiamento o del degrado del suo materiale sotto l’influenza di olio, antigelo e gas di scarico. Di conseguenza, la compressione diminuisce, i gas di scarico penetrano nell’antigelo o l’antigelo nell’olio. C’è solo una via d’uscita: la riparazione del motore con la sostituzione della guarnizione.
Curvatura del piano di appoggio della testa del cilindro in alluminio. In questo caso, si dice che la testa è ”impiccata”. I sintomi sono gli stessi di una guarnizione della testa forata. La causa più comune di questo problema è il surriscaldamento del motore. Se la deformazione non è grave, può essere corretta fresando il piano di accoppiamento in officine specializzate. In caso di deformazione significativa, la testa dovrà essere sostituita con una nuova.
Crepe nella testa del cilindro. Un’altra conseguenza del surriscaldamento del motore. Un’alternativa è il serraggio scorretto dei bulloni di fissaggio al blocco motore. In rari casi, è possibile eliminare le piccole crepe mediante saldatura. Ma di solito richiede la sostituzione dell’alloggiamento della testa.
Usura delle boccole della valvola. Le boccole possono usurarsi quando si utilizza olio di bassa qualità o semplicemente con un elevato chilometraggio. Per risolvere il problema, è necessario estrarle dal corpo della testata e sostituirle con altre nuove.
Usura delle superfici di lavoro dei piattelli e/o delle sedi delle valvole. Questo problema può essere generalmente risolto lappando le valvole sulle sedi in modo da ottenere gli smussi corretti. Tuttavia, in caso di usura significativa (ad esempio, fessurazione del piattello della valvola), che si manifesta con un funzionamento instabile al minimo e un calo di potenza del motore, è necessario sostituire le parti usurate con altre nuove.
Battere le valvole quando il motore è in funzione. Nel meccanismo senza idrocompensatori sarà necessario regolare la distanza. Nel meccanismo con idrocompensatori, è necessario sostituire gli idrocarburi guasti delle valvole.
Perdita del coperchio della valvola. È necessario sostituire la guarnizione del coperchio della valvola che ha perso la sua tenuta nel tempo o rinnovare il sigillante se il coperchio è installato strutturalmente senza guarnizione. In alcuni motori, il coperchio in plastica si deforma con il tempo. In questo caso, sarà necessario sostituirlo.
Usura dei tappi dell’olio sugli steli delle valvole. Una delle cause principali dell’aumento del consumo di olio e del fumo dal tubo di scarico: il grasso scende lungo gli steli nel collettore di aspirazione e da lì entra nei cilindri. Se compaiono i sintomi corrispondenti, i tappi devono essere sostituiti con altri nuovi. In genere, questa operazione non richiede lo smontaggio della testata stessa.
Totali
- La testa del cilindro, o testata, è una parte che copre il blocco cilindri e svolge molte funzioni nel motore.
- In base al tipo di meccanismo delle valvole, le testate sono dotate di uno o due alberi a camme o senza albero a camme.
- La testa del cilindro non richiede quasi nessuna manutenzione programmata specializzata.
- I principali difetti della testata sono la rottura della guarnizione, la distorsione dei piani della testata, le crepe, l’usura delle boccole delle valvole, degli smussi delle piastre o delle sedi delle valvole, i colpi delle valvole, le perdite del coperchio delle valvole e i tappi dell’olio usurati.