Cosa causa la recessione della valvola di scarico in un motore? - Notizie sull'aviazione generale

Sep 12, 2023

Di Ben Visser · 23 novembre 2022 · 8 commenti

Questa è una domanda che ricevo spesso ed è un'ottima domanda.

Ma come per tante cose nell’aviazione – e nella vita – non esiste una risposta definitiva.

Ci sono state diverse teorie sulla causa, inclusa una che afferma che il piombo nel carburante agisce come un lubrificante per proteggere la sede della valvola dall'usura.

Questo può essere vero, ma non spiega perché quando si roda un motore con carburante con piombo e poi si passa a carburante senza piombo, i sedili sono generalmente a posto.

Un'altra teoria è che l'additivo di piombo nell'avgas sia in qualche modo legato al sedile o in qualche modo indurisca il materiale del sedile.

Ancora una volta ciò potrebbe essere possibile, ma la mia limitata conoscenza metallurgica non lo accetta completamente.

Le sedi di scarico in ferro sono generalmente tanto dure quanto possono realizzarle una volta prodotte. Mi è stato detto che se fossero stati resi più duri, sarebbero fragili e inclini a rompersi. Un po' di piombo morbido probabilmente non aiuterebbe.

Allora qual è la risposta?

La teoria che ha più senso per me è che il piombo aiuta a sigillare e migliora il trasferimento di calore termico.

Quando la sede e la valvola sono installate, sono presenti piccole imperfezioni nelle superfici di accoppiamento dovute al processo di rettifica. Ciò consente a una piccola quantità di gas di fuoriuscire oltre la valvola, aumentando la temperatura della valvola e della sede.

Si tratta di una quantità molto piccola, ma come l'anello di tenuta della parete del cilindro, necessita di un po' di usura per "rodare" la sede.

I sottoprodotti della combustione del piombo riempiono quelle imperfezioni e forniscono una migliore tenuta per la valvola.

La seconda parte è il trasferimento termico del calore alla sede della valvola.

Quando la valvola di scarico si apre alla fine del ciclo di combustione, viene colpita dal fronte di fiamma surriscaldato proveniente dal processo di combustione. Ciò aumenta la temperatura della valvola di scarico, in particolare i bordi della valvola e l'area della sede.

Per raffreddare la valvola, gran parte del calore viene trasferito lungo lo stelo alla zona della guida della valvola e persino all'olio nella zona della molla della valvola.

Questo è il motivo per cui alcuni motori sono dotati di valvole riempite di sodio per migliorare la velocità di trasferimento del calore della valvola.

Ma il bordo della valvola o l'area della sede ricevono la maggior parte del calore dai gas di scarico. Per raffreddare quell'area, gran parte del calore viene trasferito alla sede della valvola durante i cicli di aspirazione, compressione e accensione.

Quando durante il rodaggio viene utilizzato un carburante con piombo, i sottoprodotti della combustione del piombo riempiono le minuscole valli lasciate dal processo di macinazione. Ciò migliora la velocità di trasferimento del calore che, a sua volta, aiuta a mantenere sotto controllo la temperatura dei bordi della valvola di scarico.

In assenza di piombo, una faccia della valvola molto più calda colpisce la sede che, nel tempo, può causare erosione.

Ci sono molti fattori che influenzano il processo di recessione. Uno è carico.

Questo è il motivo per cui molte automobili non furono colpite quando costrette a utilizzare carburanti senza piombo negli anni '70. Funzionano con un fattore di carico molto inferiore rispetto a un motore aeronautico durante la crociera.

Inoltre, la maggior parte di essi è nata con carburanti a base di piombo e i carburanti con piombo venivano ancora prodotti negli anni '80.

Un altro fattore sono gli RPM. Più basso è il range operativo del numero di giri, migliore è la velocità di trasferimento del calore al sedile.

Questo è il motivo per cui veicoli come i trattori agricoli che funzionano a 1.000-1.200 giri al minuto non hanno avuto problemi significativi nel passaggio ai carburanti senza piombo. Sono inoltre tutti raffreddati a liquido, quindi la temperatura nell'area della sede della valvola potrebbe essere controllata meglio.

Il problema più significativo riguardava i camion a benzina. Anche se erano raffreddati a liquido, funzionavano a regimi più elevati e con carichi più elevati.

La recessione delle valvole sarà un problema negli aerei alimentati con carburante senza piombo?

Penso che ci sia una possibilità, soprattutto negli aerei più vecchi dopo essere stati revisionati utilizzando nuove parti di vecchio stock.