Corso di Tecnologia A.S. 2011- 2012

Cos’è il motore a scoppio

Un motore è una macchina il cui funzionamento prevede l’assorbimento di energia da una sorgente e la sua trasformazione in lavoro meccanico. Il motore a combustione interna (endotermico) è chiamato così perché la combustione avviene internamente. Il motore endotermico è la macchina termica più diffusa e versatile mai creata dall’uomo.

Il motore a scoppio è sicuramente il motore più largamente utilizzato, oggigiorno.E’ un motore di tipo volumetrico, poiché il ciclo termodinamico avviene in un volume ben definito, chiamato cilindrata (volume per il numero dei cilindri).

Il motore endotermico è alimentato da una miscela di aria e benzina, che viene trasformata in lavoro meccanico mediante il processo di combustione, che produce calore e pressione. Esistono molteplici tipologie di motori a combustione interna, che si differenziano per alimentazione, funzionamento o architettura.

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Il funzionamento del motore a quattro tempi è basato su un ciclo termodinamico chiamato “ciclo Otto”, che prende il nome da un famoso ingegnere tedesco. Il ciclo Otto è un ciclo di trasformazioni termodinamiche effettuate su un combustibile con lo scopo di trasformare ENERGIA TERMICA in ENERGIA MECCANICA.

Funzionamento di un motore a scoppio a 4 tempi

Il sistema biella-manovella

Il sistema biella-manovella è il meccanismo che trasforma il moto rettilineo in moto rotatorio.Il cilindro e munito di due snodi, uno collegato al pistone e uno all’albero motore.Il numero dei cilindri può variare da:1 (monocilindrico), 2 (bicilindrico), 3, 4, 6, 8, 10, 12.

I pistoni possono essere allineati, a V o disposti orizzontalmente.

Il disegno rappresenta un ciclo di funzionamento di un motore a scoppio a quattro tempi:1. Aspirazione: il pistone, dal punto morto superiore (PMS), procede verso il basso aspirando la miscela attraverso le valvole di aspirazione; 2. Compressione: le valvole si chiudono; una volta raggiunto il punto morto inferiore (PMI), il pistone risale verso la testa comprimendo il fluido;3. Scoppio: la candela provoca l’accensione della miscela compressa,nell’istante appena successivo al raggiungimento, da parte del pistone, del punto morto superiore (PMS); in camera di scoppio si raggiungono elevatissime temperature e pressioni;

Le fasi del motore

Le fasi del motore

In seguito all’esplosione della miscela, il pistone viene spinto verso il basso fino al PMI e la sua temperatura decresce notevolmente; questa è la fase attiva del ciclo, l’unica durante la quale viene prodotto lavoro; Scarico dei gas: il pistone si trova al PMI si aprono le valvole di scarico il pistone opera l’ultima corsa ascendente, grazie alla quale vengono espulsi i rimanenti gas combusti, e termina il ciclo;

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L’ animazione a lato mostra dettagliatamente come si compie un ciclo in un motore a quattro tempi.

Il filmato evidenzia il movimento dell’albero a camme.

Albero a camme

Il motore, nel suo insieme, è essenzialmente costituito da un cilindro entro cui scorre uno stantuffo (pistone) al quale sono collegati biella ed albero motore, incaricati di trasformare il moto alternato in moto circolare da trasmettere alle ruote motrici.

Qui sopra è riportato il cinematismo del funzionamento di un motore a scoppio, composto da quattro cilindri in linea (quadricilindrico). Sono evidenziate in azzurro le bielle e in verde l’albero motore, i bilancieri e il volano.

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Dal Carburatore all’iniezione elettronica

Il carburatore:forma una miscela di aria e benzina il più possibile omogenea in maniera

tale da agevolare la combustione nel motore;Nella sua forma più elementare è composto da:una vaschetta a livello costante, uno spruzzatore, un diffusore ed una

valvola a farfalla.

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L’Iniezione elettronica

Il carburante viene iniettato sotto pressione direttamente nei cilindri o nei condotti di aspirazione;

Assicura in qualsiasi condizione di funzionamento del motore un’esatta dosatura del carburante;

Assicura un’uniforme distribuzione del carburante nei vari cilindri.Consente di ottenere potenze specifiche elevate, bassi consumi specifici e

gas di scarico meno inquinanti.

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Confronto iniezione - carburatore

Principali vantaggi iniezione:

miglior controllo del rapporto aria combustibile in tutte le condizioni di funzionamento.

precisa distribuzione del combustibile tra i vari cilindri;più elevato coefficiente di riempimento;ottimizzazione della geometria dei condotti di aspirazione;minor pericolo di detonazione.

Svantaggi:

maggiore complessità costruttiva,costi iniziali e costi dei ricambi.

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La Centralina elettronica

E’ un vero e proprio microcalcolatore che, in base a una serie di istruzioni in esso memorizzate (la cosiddetta mappatura) e alle informazioni ricevute da vari sensori, è in grado di controllare le più disparate funzioni di un motore.