Motori a 5 valvole per cilindro: a cosa servono e perché non ci sono più

Più performance agli alti giri, eppure dopo il boom degli anni '90 sia Audi sia Ferrari sono tornate indietro...

14 Dicembre 2020 alle 10:30

Se vi capitasse di aprire il cofano di una Audi TT "prima generazione", a meno che non vi sia capitata per le mani una 3.2, trovereste impressa sul coperchio del motore la scritta "5V". Non vuol dire che i cilindri sono 5 a V (architettura che comunque è esistita davvero all'interno del Gruppo VW), ma che il motore in questione ha 5 valvole per cilindro.

Già, nel corso degli Anni '90, quando molti motori sono stati evoluti con il passaggio ai doppi alberi a camme e alle 4 valvole, qualcuno ha addirittura pensato di montarne 5 per farlo "respirare" ancora meglio. Tra di essi, oltre ai 1.8 delle già citate Audi TT (e A3) e ad alcuni V6 2.7, ricordiamo anche qualche bolide come la Ferrari F355 (l'ultima cifra indica proprio quello), la Ferrari 360, la Ferrari F50 e la Bugatti EB110. Ma quali erano i vantaggi e - soprattutto - perché questa soluzione è scomparsa?

Più potenza ad elevati giri

Guardando i modelli che abbiamo citato poc’anzi, viene subito da pensare che l’utilizzo di uno schema a 5 valvole per cilindro possa in qualche modo portare un aumento delle prestazioni. E in effetti è proprio così.

Il vantaggio principale che si ottiene utilizzando 3 valvole in aspirazione, nonostante siano più piccole rispetto a quelle utilizzate in cilindri con 4 valvole totali, è dato dalla maggiore portata d’aria complessiva. Oltretutto le valvole in aspirazione possono essere aperte anche in tempi differenti. Lo dimostra il sistema utilizzato da Ferrari sulla F355, in cui la valvola centrale si apriva 10° dopo le due valvole esterne.

Un altro dei punti fondamentali è che questi motori possono lavorare ad alti regimi di rotazione senza incorrere a spiacevoli fenomeni di sfarfallamento, cioè quando le valvole non riescono a chiudere il condotto rapidamente provocando perdite di potenza. Ma in che modo? Semplice.

Utilizzando valvole di dimensioni più piccole si ha a che fare con una minor quantità d’inerzia, con un minor peso e con una molla della valvola più piccola. Tutto questo si traduce in una maggior capacità della valvola di seguire gli alti regimi di rotazione.

Progettazione complicata

Ma perché allora questa soluzione tecnica non è più utilizzata ai giorni nostri? Uno dei motivi principali è sicuramente lo spazio a disposizione nella camera di combustione: l’avvento dell'iniezione diretta ha portato benefici enormi in termini di efficienza e prestazioni ma allo stesso tempo ha anche richiesto uno studio complesso circa il posizionamento degli elementi.

Ricordiamo, infatti, che in linea generale sulla testa del cilindro sono posizionate le 4 valvole, l’iniettore ad alta pressione e la candela che garantisce l’accensione. Con la quinta valvola, i buchi iniziavano a diventare troppi per non comprometterne la robustezza strutturale.

A questo si aggiunge che il vantaggio finale in termini di potenza della tecnologia a 5 valvole rispetto alle 4 valvole è sempre stato messo in discussione a causa del maggiore numero di componenti utilizzati, che non solo ne aumentavano la difficoltà di progettazione e manutenzione, ma anche la massa e l’attrito complessivi. Oltre ai costi elevati nella realizzazione della testata e della camera di combustione necessari ad avere un’efficiente propagazione della fiamma.

A conferma dei vari "contro", quando Ferrari ha evoluto nel 2005 la 360 Modena nella F430, il V8 3.6 a 5 valvole da 400 CV ha lasciato il posto ad un 4.3 da 490 CV, tornato nuovamente alle 4 valvole. Mentre, a metà degli anni 2000, anche Audi ha iniziato a passare ai motori a 4 valvole, sostituendo gli innovativi motori - tra cui il V6 2.7 a 30 valvole delle S4 e RS4 - con i nuovi FSI a iniezione diretta.