Perché l'albero a camme è stato spostato in testa?

Storia dell'Automobile a Combustione Interna
Autore: Deniz Erkan
Creazione: 22 Ottobre 2026

Lo spostamento della fascia sul monoblocco è stato il lato vincente della più longeva battaglia ingegneristica di 130 anni del motore a combustione interna.

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La questione di dove collocare le valvole nel motore e con quale meccanismo comandarle ha alimentato una delle più longeve battaglie ingegneristiche della storia del motore a combustione interna. La risposta; dal disegno L-head che teneva le valvole nel blocco, all' OHV in cui l'albero a camme nel blocco apriva le valvole in testa tramite aste di spinta, e da lì alle architetture OHC e DOHC che spostavano l'albero a camme nella testata, ha seguito una linea evolutiva di 130 anni. Questo articolo esamina le pietre miliari di quell'evoluzione e il reale bilancio pro-contro di ogni progetto con i suoi dati tecnici.

In evidenza

1876: Il primo motore a quattro tempi funzionante di Nikolaus Otto utilizzava valvole a scandaglio ereditate dai motori a vapore.
1894: Il prototipo di Diesel presentò il primo motore OHV noto, con schema albero a camme + asta di spinta + bilanciere.
1904: La Buick Model B fu il primo motore OHV prodotto in serie al mondo; negli stessi anni la Marr Auto-Car utilizzò uno dei primi motori OHC conosciuti.
1980: L'Alfa Romeo Spider 2000 fu il primo motore di serie con fasatura variabile delle valvole; l'idea affonda le sue radici nel brevetto Cadillac del 1903.
1994: Il motore pushrod 500I della Mercedes-Benz vinse la Indianapolis 500 con un ampio margine contro i rivali che usavano l'OHC.

Perché l'albero a camme è stato spostato nella testata? L'origine del problema

La domanda sembra semplice: le valvole devono stare il più vicino possibile alla camera di combustione, perché più corta è la distanza che il fronte di fiamma deve percorrere, più controllata risulta la combustione. Ma l'albero a camme richiede una trasmissione; deve essere azionato dall'albero motore tramite ingranaggi o catena. Se collocate le valvole nel blocco, cioè sotto la camera di combustione, potete mettere l'albero a camme nel blocco e mantenere tutto il meccanismo corto e semplice. Se portate le valvole in testata, dovete o lasciare l'albero a camme nel blocco costruendo una lunga catena di trasmissione, o spostare l'albero a camme in testata allungando il sistema di azionamento. Le guerre dell'architettura delle valvole sono interamente fatte di soluzioni diverse a questa tensione tra semplicità ed efficienza.

I primi attori partirono al di fuori di questa tensione. Il primo motore Otto funzionante del 1876 operava con valvole a scandaglio ereditate dalla tradizione dei motori a vapore. Man mano che il motore a combustione interna maturava, le valvole a scandaglio cedettero il posto alle valvole a fungo nel senso attuale; un progetto con piccola superficie d'attrito e alta reattività. Nei primi veicoli come la Daimler Reitwagen del 1885 si vede una forma intermedia interessante: le valvole di aspirazione erano in testata ma non venivano aperte dall'albero a camme, bensì dal vuoto della corsa di aspirazione, cioè in modo atmosferico; le valvole di scarico erano invece ancora nel blocco e comandate dall'albero a camme.

L-head: L'età dell'oro e il limite della semplicità

Nel disegno detto flathead o L-head entrambe le valvole si trovano sotto la camera di combustione, all'interno del blocco. L'albero a camme è nel blocco e apre le valvole direttamente; non ci sono aste di spinta, bilancieri né catena di trasmissione attraverso la testata. È un motore economico da produrre, facile da manutenere e di montaggio quasi gratuito. Negli Stati Uniti questa semplicità fu trovata così attraente che i motori flathead mantennero la loro diffusione fino alla metà e alla fine degli anni '50.

Ma la semplicità aveva un prezzo: poiché le valvole erano costrette ai margini della camera di combustione, la camera assumeva una strana forma a L rovesciata. Il fronte di fiamma si allunga, il rendimento termico cala e la mancanza di respiro agli alti regimi diventa inevitabile. Il desiderio degli ingegneri di mantenere la camera di combustione compatta e sferica è la fonte di ogni spinta a portare le valvole in testa. Questa spinta finì per relegare l'L-head al museo della storia.

Bisogna poi ricordare un ibrido intermedio: nel dispositione F-head o IOE (intake-over-exhaust), per cilindro una valvola sta nel blocco e l'altra in testa. Prodotto per anni come pragmatica via di mezzo che portava la valvola di aspirazione in alto evitando parte della complessità meccanica.

OHV: Perché l'America Scelse il Pushrod?

Pushrod motoru Amerika'yı fethetti çünkü düşük kaput, düşük ağırlık merkezi ve bol tork sunuyordu; bedeli ise yüksek devirde supap yüzmesiyle ödendi.

L'architettura OHV è un astuto compromesso: le valvole salgono in testa, la camera di combustione assume una forma corretta; ma l'albero a camme resta nel blocco e comanda le valvole attraverso una catena di punterie, aste di spinta (pushrod) e bilancieri. È proprio in questa catena che si gioca la partita. Il vantaggio della catena è indiscutibile:

l'altezza del cofano si riduce, il baricentro scende; nei motori a V il vantaggio di pacchetto è notevole.
L'albero a camme è vicino al cigognaletto; viene azionato da una catena corta o da un collegamento diretto ad ingranaggi, senza il complesso cinghia-catena-tenditore delle OHC.
La lubrificazione si semplifica: bastano i bilancieri, le aste di spinta possono essere cave, serve una pompa dell'olio più piccola.
Abbondanza di coppia a bassi regimi e robustezza; un piatto forte per pickup e muscle car.

Il prezzo però è nascosto nel numero di parti mobili del valvetrain. L'inerzia della massa formata da punterie, pushrod e bilancieri fa sì che agli alti regimi le valvole non riescano a seguire la camma, causando la galleggiamento delle valvole (valve float). Inoltre, lo spazio occupato dai pushrod in testa fissa di fatto a due il numero di valvole per cilindro; una testa OHV a quattro valvole è così difficile da considerarsi praticamente impossibile.

Anche la cronologia storica è interessante: l'OHV è un'idea più antica di quanto pensiamo. Il prototipo Diesel del 1894 è il primo motore OHV noto, con valvole a poppet superiori comandate dalla catena albero a camme-pushrod-bilanciere. Nel 1896 William F. Davis ottenne un brevetto USA per un OHV con testa raffreddata a liquido (senza mai costruire un modello funzionante); nel 1898 Walter Lorenzo Marr produsse il suo trike con motore OHV e tra il 1899 e il 1902 maturò questo progetto presso quella che allora era la nascente Buick. Il risultato fu la Buick Model B del 1904: il primo motore OHV prodotto in serie al mondo, un flat-twin a due valvole per cilindro. Nel 1905 ne furono vendute 750 unità e da quel giorno Buick rimase praticamente sempre OHV. Nel 1911 perfino Chevrolet produceva quasi esclusivamente OHV, proprio come Buick.

Vanno annotati due episodi che mostrano il tetto dell'OHV. Alla Indianapolis 500 del 1994 il Team Penske, partito dalla pole position con il motore pushrod Mercedes-Benz 500I, dotato di vantaggi di cilindrata e boost nati da una lacuna regolamentare, superò di ampio margine i rivali con motori OHC. Nel 2008 invece la quarta generazione della Dodge Viper debuttò con il primo motore pushrod di produzione di serie a utilizzare il VVT; 21. All'inizio del secolo GM e Chrysler aggiungevano la disattivazione dei cilindri ai loro pushrod V8 per ridurre i consumi di carburante. In ogni periodo in cui si disse che il pushrod era morto, questo respirò ancora una volta.

L'ascesa dell'OHC: La sfida arrivata dall'Europa

La storia dell'OHC è antica quanto quella dell'OHV e paradossalmente passa per lo stesso nome: La 1904 Marr Auto-Car, che portava l'eredità progettuale di Walter Marr, utilizzava uno dei primi motori OHC conosciuti. L'albero a camme si trova nella testata e opera subito sopra le valvole; la catena di pushrod scompare e la fasatura delle valvole acquisisce una precisione rigorosa. Ma per decenni questa soluzione fu riservata solo ai veicoli ad alte prestazioni; era troppo costosa per l'economia della produzione di serie.

Bilanciamento 20. seconda metà del secolo cambiò. L'OHC si diffuse dal 1950 agli anni '90 con una curva lenta ma costante, e nel 21. secolo (ad eccezione di alcuni V8 del Nord America) la maggior parte dei motori automobilistici veniva prodotta con la camma spostata in testata. Occorre distinguere i due livelli: Nella configurazione SOHC c'è una sola camma per ogni fila di cilindri; comanda insieme aspirazione e scarico, spesso limitata a due valvole per cilindro, è economica e facile da manutenere. La DOHC invece utilizza due camme separate per aspirazione e scarico; quattro valvole per cilindro, flusso d'aria superiore, tolleranza agli alti regimi e supporto al VVT sono il territorio naturale di questa configurazione.

Una piccola nota a margine complica anche la classificazione architettonica: in alcuni progetti come il Ford CVH e l'Opel CIH la camma si trova in testata ma è posizionata sotto o accanto alle valvole. Dal punto di vista della realtà meccanica questi sono da considerarsi in sostanza OHV - determinante è la catena di comando quanto la posizione fisica della camma.

Quante valvole per cilindro? La nascita della corsa all'efficienza

Quando la camma si trasferì in testata, la mossa successiva era evidente: più valvole per ogni cilindro. Le radici dei design multivalvola risalgono fino alle auto da corsa del 1912, ma perché il concetto diventasse di fatto uno standard si dovette attendere la metà degli anni '80. La Ferrari 308 GTB Quattrovalvole (1982) e la BMW M635CSi (1983) furono i modelli che dimostrarono come le quattro valvole per cilindro fossero diventate quasi obbligatorie nel mondo delle alte prestazioni. Quattro valvole; significavano ottimizzazione separata di aspirazione e scarico, la prossimità della candela di accensione al centro della camera e una maggiore capacità respiratoria agli alti regimi.

Anche quattro valvole non furono il tetto: Nel periodo che va dagli anni '80 ai primi anni 2000, i motori a cinque valvole rimasero popolari ma sempre fuori dal comune. Man mano che la complessità aumentava, i guadagni diminuivano; le cinque valvole rimasero una dimostrazione di ingegneria, senza diventare uno standard industriale.

L'elenco degli esempi iconici della DOHC è ampio: La Alfa Romeo Twin Cam (1954), la Chrysler Hemi (1964) e l'architettura CVCC introdotta da Honda nel 1972 sono i classici di questo elenco. Il CVCC, entrando in produzione di serie con la Civic del 1975, portò Honda a una posizione di leadership nell'innovazione della trasmissione della potenza e divenne il simbolo della sfida globale dell'ingegneria giapponese all'architettura delle valvole. La stessa Honda annunciò nel 1989 il VTEC, lanciato con la Integra; il programma, iniziato a marzo 1984, aveva già visto un primo esempio anticipatorio nella City del 1987. Le regolazioni DOHC di fasatura e alzata della valvole del VTEC erano paragonabili ai motori da corsa dello stesso Honda.

Fasatura Variabile delle Valvole: Un'Idea lunga 80 Anni

Il VTEC è considerato rivoluzionario, ma l'età dell'idea della fasatura variabile delle valvole è sorprendente. La Cadillac Runabout del 1903 è il primo esempio registrato con un brevetto per un meccanismo a valvole variabili; le fonti dell'epoca riferiscono che Cadillac fosse già allora nella produzione di un VVT controllato dal guidatore, e ciò risale a tre anni prima della nascita di Soichiro Honda. Dal 1903 al 1979 Cadillac, Porsche e Fiat sperimentarono diversi progetti VVT ma nessuno raggiunse la produzione di serie.

La soglia fu superata con la Alfa Romeo Spider 2000 del 1980: il primo motore di serie con VVT. Anche in Giappone la classifica è diversa da quanto pensa la maggioranza; in Giappone l'azienda che produsse il primo motore con VVT non è Honda ma Nissan. Il sistema NVCS (Nissan Valve-Timing Control System) di Nissan risale al 1986 e fu utilizzato per primo sul V6 da 3.0 litri a 24 valvole VG30DE. Il VTEC di Honda invece trae origine dal sistema REV (Revolution-modulated valve control) introdotto sulla motocicletta CBR400. Quindi il VVT non è la storia di un singolo inventore o di un singolo marchio; È la storia di un'idea brevettata nel 1903 che maturò lentamente fino a diventare uno standard industriale negli anni '80.

Valvole Desmodromiche: Impasse o Ricchezza di Chi Rinuncia alla Molla?

La soluzione più marginale dell'architettura delle valvole affronta il problema in modo radicalmente diverso: non usare molle per chiudere la valvola. Nel sistema desmodromico la valvola a fungo viene aperta e chiusa positivamente da un sistema di camme e bilancieri al posto della molla. Il vantaggio in teoria è chiaro: scompare la debolezza delle molle delle valvole e, senza il rischio di rottura della molla, si consente un'accelerazione e decelerazione delle valvole molto più elevate. Risparmia potenza anche ad alti regimi e non è un sistema così complesso come molti pensano.

Anche l'argomento contrario è altrettanto solido: ciò che determina il limite reale di giri di un motore non è il rischio della molla, ma la massa e la geometria del valvetrain. La metallurgia e la scienza dei materiali moderne hanno reso il controllo delle valvole molto più fluido rispetto al passato; man mano che la resistenza meccanica delle molle è aumentata, il vantaggio che il desmo portava di per sé si è dissolto. Il Desmo oggi può essere definito una soluzione che sopravvive principalmente per la sua eleganza meccanica e il suo valore di marketing, con una giustificazione tecnica sempre più debole.

Quale Architettura delle Valvole è Migliore? Confronto

Architettura	Posizione dell'albero a camme	Numero tipico di valvole	Punto di forza	Punto debole
L-head (flathead)	Nel blocco, le valvole nel blocco	2 per cilindro	Semplicità di produzione e manutenzione	Camera di combustione inefficiente, limiti di giri bassi
OHV (aste e bilancieri)	Nel blocco, valvole in testa	2 per cilindro	Pacchetto compatto, coppia a bassi regimi, azionamento semplice	Float delle valvole ad alti regimi, difficoltà con 4 valvole
SOHC	In testa, un solo albero a camme	2 per cilindro	Semplice, economico, facile da manutenere	Flusso d'aria limitato rispetto al DOHC
DOHC	In testa, aspirazione e scarico separate	4 per cilindro (di solito)	Flusso superiore, alti regimi, supporto VVT	Sistema di azionamento complesso e costoso

Dalla tabella non emerge un solo vincitore; è anche questa la conclusione a cui giungono le fonti. Per applicazioni orientate alla coppia, al lavoro pesante e ai V8, l'OHV resta comunque una scelta ragionevole; per la produzione di serie equilibrata il SOHC è sufficiente; se si parla di prestazioni ed efficienza nei consumi, il DOHC, con fasatura delle valvole più evoluta e miglior flusso d'aria, è in genere la scelta più efficiente. Dietro l'insistenza di GM sul pushrod c'è un calcolo ingegneristico simile: produzioni elevate e vantaggio di spazio nel vano motore possono combinarsi nello stesso motore.

L'equilibrio di 130 anni: Dove siamo oggi?

Il capitolo conclusivo delle guerre dell'architettura delle valvole non ha proclamato un unico vincitore. Il flathead è svanito nella storia; l'OHV si è ritagliato una base ristretta ma solida nel mondo dei pickup nordamericani e dei V8; la combinazione di DOHC e VVT è invece diventata lo standard di fatto per prestazioni ed efficienza. Il trasferimento dell'albero a camme nella testata iniziò nel 1904 come una curiosità ingegneristica, divenne in mezzo secolo un privilegio di prestazioni e negli anni '90 si trasformò nell'impostazione predefinita dell'industria. La domanda su dove debba stare la valvola è progredita in parallelo con quella su quanto efficiente, reattivo e duraturo sarà il motore - e dopo 130 anni non è ancora del tutto chiusa.