Lo scopo di questa sezione è fare chiarezza in modo semplice sul reale funzionamento delle  punterie e delle valvole all'interno del motore, onde rendere più chiaro il meccanismo d'usura delle sedi delle valvole sui motori (principalmente alimentanti a Gpl o a Metano).

    I motori 4 tempi
    Il termine "4 tempi" deriva dalle quattro fasi della combustione all'interno del cilindro.

1.  Aspirazione : aria e combustibile vaporizzato entrano nel cilindro attraverso la valvola di carico;
2. Compressione : il gas aspirato viene  compresso e viene provocata la combustione attraverso la scintilla della candela (o per pressione);
3. Espansione : il combustibile si infiamma, fornisce energia e spinge il pistone verso il basso;
4. Scarico : il gas di scarico viene espulso attraverso la valvola di scarico.
   

    

Per un'approfondimento dettagliato vedi "Motore quattro tempi" sulla Wikipedia  Per un'approfondimento ulteriori vedi "Le punterie idrauliche"

    A titolo esemplificativo vi riporto un video veramente interessante trovato in rete che fa vedere il funzionamento di queste fasi all'interno del motore. Il video è ripetuto per quattro volte e sembra sia stato girato con delle telecamere professionali per migliorare l'effetto visivo a rallentatore. La durata del video non è lunghissima e può essere caricato anche da chi ha una linea telefonica lenta.

    Nella prima fase la valvola di destra (valvola di carico) si apre e lascia entrare la miscela. Dopodiché il pistone torna su, e mentre la valvola di carico si richiude, viene generata una pressione del combustibile. Si nota quindi l'accensione della candela e la conseguente combustione che produce energia tale da spingere indietro il pistone. A questo punto si apre la valvola di scarico (a sinistra) che farà fuoriuscire i gas prodotti.

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    Combustibili e temperature
    Ogni combustibile ha un punto di autoaccensione ad una certa temperatura (senza l'ausilio di fiamma o scintilla). Vi riporto una tabella devi valori d'autocombustione ::
    Benzina : 220C°
    Gasolio : 225 C°
    Gpl : 540 C°
    Metano : 450 C°

    Questo rappresenta una sicurezza maggiore per il Gpl e il Metano, in quanto hanno meno probabilità di infiammarsi. Oltre a questo valore c'è anche da tenere in considerazione  il "Flash Point", ma non è di nostro interesse.

    Che cattura la nostra attenzione invece sono le temperature d'esercizio in combustione dei carburanti (quelle reali all'interno del cilindro)
    Benzina : 2200 C°
    Gasolio : >2000 C°
    Gpl : >2000 C°
    Metano: 1900 C°
   
    Il problema maggiore nell'auto trasformate a Metano o Gpl è l'usura delle sedi delle valvole, in particolar modo quelle di scarico (vedi il video per comprendere il funzionamento). Questa usura viene spiegata colpevolizzando le temperature maggiori del Gpl o del Metano. Dando un'occhiata alle temperature d'esercizio, sopra riportate, risulta che sia il Gpl sia il Metano non producono temperature molto più elevate della benzina o del gasolio. Dove sta quindi il problema dell'usura delle valvole?

    Il punto principale della questione è che i motori trasformati a Gpl o Metano, sono stati pensati per funzionamento ottimale a benzina.
    La benzina, durante la combustione passa da uno stato liquido ad uno stato gassoso, e questo processo porta via calore. Questa trasformazione non avviene per il Gpl o per il Metano, cosa che fa mantenere la totalità della temperatura formatasi.

   A questo punto è compito del pistone e delle valvole, provvedere allo smaltimento del calore. Il pistone, grazie alla sua conformazione, smaltisce circa un 70% del calore generato, mentre il restante 30%  è adibito alle valvole.
    Per quanto resistenti possano essere i materiali, il funzionamento con carburanti diversi dalla benzina rende più stressante il loro compito.

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Cosa succede alle valvole
    Le valvole compiono la loro "corsa" all'interno di sedi specifiche (lo si vede nel video sopra). Nelle auto, di solito, queste sedi sono rinforzate (acciaio sinterizzato) onde evitare l'usura precoce.
   
    Tuttavia con l'innalzarsi delle temperatura e a causa di altri fattori, col tempo è possibile che le valvole inizino ad arretrare nelle loro sedi (in particolar modo quelle di scarico) e il gioco alla camma si riduce (si tirano). A questo punto la valvola non chiude più  perfettamente. Le valvole quando si tirano non fanno rumore, quindi possiamo dire che il degrado può avvenire in modo subdolo, nel tempo, senza magari che ce ne accorgiamo. Se non viene corretto in tempo questo "gioco" che si è creato, le valvole e le sedi lasceranno passare troppo calore e si degraderanno molto rapidamente, fino al punto in cui il motore perde compressione (non si accende più a freddo e non tiene bene il minimo) (da non confondere con problemi di filtri sporchi).
   
    Se le sedi sono troppo rovinate bisognerà rifare la testa, sostituendo le vecchie sedi con inserti di materiale più resistente dell'originale. Se invece vengono effettuati dei controllo regolari, sarà possibile controllare il gioco delle valvole e regolarlo di conseguenza alcune volte, se nei limiti delle tolleranze.

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Il rapporto stechiometrico
    Oltre al problema della temperatura c'è anche la necessita di controllare il giusto rapporto stechiometrico per la combustione. Il rapporto stechiometrico è il peso esatto per la combustione fra aria e combustibile.  (Ad esempio sono necessari 14,7 Kg di aria per bruciare 1 Kg di benzina)

    I rapporti stechiometrici per i carburanti
    Benzina : 14,7
    Gpl : 15,5
    Metano : 17,4

    Dato che non è possibile aumentare la quantità d'aria immessa per il Gpl o Metano in camera di combustione, è necessaria una regolazione della quantità di Gpl/Metano. Questa regolazione, se ben fatta,  porta ad un valore stechiometrico preciso e quindi ad una combustione perfetta della miscela con combustibili diversi dal benzina. Avremo quindi un'ottimizzazione delle prestazioni.

   Il problema per gli impianti a Gpl / Metano è che una miscela stechiometrica avrebbe un aumento delle prestazioni ma potrebbe "smagrire" a tal punto da avvicinarsi allo "stechiometrico-magro" e aumentare quindi il cimento termomeccanico (sommarsi dei carichi termici e meccanici). Questo porta le temperature ad innalzarsi, influenzando così la durate delle sedi delle valvole che saranno sottoposte ad uno stress maggiore.    
    Una miscela NON stechiometrica produrrà meno energia a causa di una combustione non perfetta e quindi meno temperatura. Il fatto di non avere una miscela stechiometrica con il Gpl / Metano spinge a regolare l'anticipo d'accensione per sopperire ai problemi di perdita di prestazioni.

    Ne consegue quindi la necessità di avere una "via di mezzo" tra prestazioni e temperatura, onde evitare l'usura precoce delle parti meccaniche e allo stesso tempo di avere l'auto perfettamente funzionante. Per questo motivo, come sempre si ribadisce, è importantissimo che l'installatore sappia il fatto suo e regoli l'auto nel migliore dei modi.

Vedi prova di calcolo stechiometrico sul forum Metanoauto

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Lubrificazione del Gpl / Metano
    Il Gpl / Metano non è "secco" come si potrebbe pensare, perché sembra che vengano introdotte delle piccole percentuali di agenti onde evitare l'usura esagerata delle parti meccaniche. Paragonato con la benzina tuttavia non ha una grande capacità di lubrificare ( quindi anche raffreddare). Aumenta così il rischio d'innalzamento del cimento termomeccanico. Questo fattore (l'innalzamento della temperatura), anche se pur in minima parte, può influire sull'usura delle valvole.

    Esistono degli additivi o olii che sembrano ovviare a questo problema. Il loro scopo è quello di creare una leggera lubrificazione nella camera di scoppio, in particolare sulle valvole, per abbattere leggermente la temperatura interna e allo stesso tempo lubrificare le sedi per ridurne l'attrito.
    Tra i prodotti in commercio è particolarmente rilevante il Flashlube, analizzato in Recensione : Flashlube Valve Saver Fluid.

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Controllo delle valvole
    Come detto sopra le sollecitazioni a cui sono sottoposte le parti meccaniche del motore, soprattutto dopo il passaggio ad un carburante alternativo, influiscono in particolar modo sul punto più debole del sistema : le sedi delle valvole.
    Una temperatura d'esercizio più elevata, una minor lubrificazione, un comportamento diverso rispetto a quello per cui era stato pensato il componete, porta la valvola, nel corso del tempo, ad arretrare dalla sua sede.
    Per questo motivo sono consigliati dei controlli periodici onde stabilire e regolare possibili malfunzionamenti.

Per curiosità vedi foto lavorazione regolazione delle punterie Per curiosità vedi consigli lavorazione regolazione delle punterie

    Non esiste una tipologia particolare di auto che soffre di più o di meno di questo problema. Alcune presentano il problema molto presto 20.000 - 30.000 Km, altre fanno 150.000Km senza avere nessun problema. L'efficacia degli additivi, tipo FlashLube (articolo in fase di scrittura), non è confermata ma sembra funzionare.

    Si ritiene che una buona manutenzione dell'auto, cambi olio, candele adatte e sopratutto una buona installazione da parte dell'officina sia essenziale per la lunga durata dell'impianto e dell'auto.

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Informazioni addizionali collegate e approfondimenti             Recensione : Flashlube Valve Saver Fluid         Recensione : TuneUp additivo (in fase di scrittura)         Discussione valvole Omniauto : "Molto Tecnico"

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