La valvola a fungo (in inglese poppet valve o mushroom valve) nei motori a combustione interna del tipo a quattro tempi, lavora e viene progettata assieme alla propria sede valvola per poter regolare l'immissione o emissione delle miscele gassose, come la miscela aria - combustibile o i gas di scarico, senza che questi ritornino indietro o fuoriescano dal cilindro durante le fasi di compressione e scoppio.
Le valvole a fungo vengono costruite con varie leghe:
Oltre a necessitare di caratteristiche di elevata resistenza e bassa dilatazione, le valvole devono disperdere in modo opportuno il calore. Per le valvole lato scarico, che sono soggette a temperature dei gas di scarico particolarmente elevate, la loro normale temperatura d'esercizio deve attestarsi intorno ai 800 °C[1]; se superassero queste temperature, provocherebbero una accensione spontanea della miscela combustibile. Alcune valvole a fungo di scarico per migliorarne il raffreddamento all'interno del corpo valvola (stelo o stelo e valvola) è cavo e riempito in parte con il sodio (che diventa liquido a 97,8 °C), che alle temperature di esercizio si fonde trasportando il calore dal fungo allo stelo per convezione mentre viene ripetutamente shakerato da un estremo all'altro della valvola.[2]
Nei modelli più sportivi o nei ricambi aftermarket (non di primo impianto) sono disponibili valvole al titanio, che rispetto alle valvole costruite con la classica lega, garantiscono una maggiore leggerezza e qualità meccaniche, ma risultano notevolmente costose.
Tale valvola per lavorare correttamente deve avere una determinata sede, la quale può essere integrata (nei motori in ghisa) o riportata tramite inserti in acciaio, ghisa o bronzo e quindi essere un elemento a sé stante da alloggiare per interferenza, il quale deve essere profilato in modo da poter garantire una corretta chiusura del condotto[3], nel caso si debba sostituire uno di questi componenti o farne la revisione, si deve o è consigliato la smerigliatura degli stessi, in modo da ripristinarne il funzionamento ottimale.[4]
Le valvole a fungo possono essere disposte in due modi:
Il movimento d'apertura delle valvole è del tipo lineare, ma nel caso queste valvole siano più di due, possono assumere nomi diversi a seconda del loro movimento rispetto al centro del cilindro:
Tali valvole possono essere azionate tramite diversi sistemi:
Per far ritornare le valvole a fungo alla loro sede e chiudere il passaggio dei gas si possono utilizzare varie tecniche:
Il richiamo della valvola è molto importante, in quanto una ridotta velocità di richiamo non permette alla valvola di copiare il profilo della camma e di non seguire in modo corretto la sua legge d'alzata, allo stesso modo una scarsa forza di richiamo (precarico) in condizione di valvola chiusa può indurre ad uno sfarfallio della valvola a fungo, in quanto rimbalza sulla sede per via della sua componente elastica e delle masse che la compongono.
La qualità del richiamo delle valvole oltre a dipendere strettamente dal sistema utilizzato per il richiamo, è strettamente correlato anche al peso delle singole valvole, motivo per cui nei motori sportivi che lavorano a regimi più elevati si prediligono valvole più leggere, generalmente utilizzando schemi con un numero maggiore di valvole.
Le valvole possono avere dimensioni:
Per esempio in un motore aspirato si hanno diverse dimensioni delle valvole rispetto all'alesaggio, dove nel caso l'angolo tra le valvole sia di 0° si ha:[5]
Mentre la distanza tra valvola e bordo del cilindro è pari a 0,03 rispetto al diametro, mentre la distanza tra le valvole di aspirazione o aspirazione e scarico è pari a 0,12, mentre la distanza tra valvole di scarico è pari 0,133.
Questi valori cambiano qualora l'angolo tra le valvole cresce, difatti all'aumentare dell'inclinazione (massimo 90°) si aumenta la superficie a disposizione, il che permette l'uso di valvole a diametro maggiore e di conseguenza cresce anche la sezione di passaggio, per fare un esempio una distribuzione a 4 valvole rispetto ad una distribuzione a 2 valvole risulta vantaggiosa sulla sezione totale di passaggio solo se l'angolo tra le valvole è inferiore a 68°[6], il che si ripercuote anche dal punto di vista fluidodinamico e quindi della respirazione del motore, in quanto la portata d'aria è strettamente correlata con la sezione di passaggio totale.
Ritornando ai valori riferiti alle valvole inclinate di 0° si ha che la distribuzione a 4 valvole lato aspirazione ha uno svantaggio del 9% rispetto ai sistemi a 3 valvole, mentre ha un vantaggio del 12,5% rispetto ai sistemi a 2 valvole, mentre sul lato scarico ha uno svantaggio del 6,5% rispetto ai sistemi a 3 valvole, mentre ha un vantaggio del 16,5% rispetto ai sistemi a 2 valvole.
Durante gli ultimi decenni del secondo millennio sono stati provati anche distribuzioni con 5 valvole per cilindro su svariati motori sportivi, ma si è arrivati ad usare anche 6 valvole per cilindro, in questo caso solo da Maserati con brevetto del 1985 e prototipo 6.36, altra casa che ha effettuato tale soluzione è la Ducati nella seconda metà degli anni Novanta[7]