Appunti Motori Termici per la Trazione

MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA

Motore macchina motrice che fornisce lavoro utilizzando un meccanismo biella manovella, per questo si parla di motori alternativi. Si definisce inoltre a combustione interna perché il fluido motore è lo stesso in cui avviene la combustione.

CLASSIFICAZIONE

Possiamo distinguere i motori in base al combustibile utilizzato liquidi (gasolio, benzina, nafta), gassosi (metano, gpl, idrogeno). Inoltre si distinguono in volatili (benzina, alcool, gas) e non volatili (gasolio, nafta).

MOTORI AD ACCENSIONE COMANDATA

Si verifica un pre-miscelamento subito a monte della camera di combustione. Possiamo avere due differenti tipologie di iniezione: 1) diretta e 2) indiretta.

1. L'iniezione di aria avviene direttamente nel cilindro;
2. L'iniezione di aria avviene nel collettore di iniezione a monte del cilindro.

Questi tipi di motori utilizzano combustibili volatili che vengono miscelati con aria che funge da combustente, mentre il combustibile funge da carburante; quest'ultimo viene miscelato con aria prima della combustione.

CICLO LIMITE

Le ipotesi fondamentali sono che il gas sia reale mentre il funzionamento ideale. Inoltre si assume che il ciclo sia percorso da un gas

Motori a combustione interna

Motore: macchina motrice che fornisce lavoro utilizzando un manovellismo biella - manovella. Per questo si parla di motori alternativi. Si definisce inoltre a combustione interna perché il fluido motore è lo stesso in cui avviene la combustione.

Classificazione

Possiamo distinguere i motori in base al combustibile utilizzato liquidi (gasolio, benzina, nafta), gassosi (metano GPL, idrogeno).Inoltre si distinguono in volatili (benzina, alcool, gas) e non volatili (gasolio, nafta).

Motori ad accensione comandata

Si verifica un preriscaldamento subito a monte della camera di combustione. Possiamo avere due differenti tipi di iniezione: 1) diretta e 2) indiretta.

1. L'iniezione di aria avviene direttamente nel cilindro;
2. L'iniezione di aria avviene nel collettore di iniezione a monte del cilindro.

Questi tipi di motori utilizzano combustibili volatili che vengono miscelati con aria che funge da comburente, mentre il combustibile funge da carburante: quest'ultimo viene miscelato con aria prima della combustione.

Ciclo limite

Le ipotesi fondamentali sono che il gas sia reale mentre il funzionamento ideale. Inoltre si assume che il ciclo sia percorso da un gas

reale ma con un funzionamento privo di perdite.

Le ipotesi di partenza sono le seguenti:

1. I fenomeni dissipativi sia fluidodinamici che meccanici sono trascurabili;
2. Gli scambi termici nelle fasi di compressione ed espansione sono trascurabili (macchina isoterma);
3. Il gas reale è termicamente perfetto ma non caloricamente perfetto;
4. Il processo di combustione è completo, ovvero non abbia una produzione di gas incombusti, tutte le molecole di combustibile si ossidano;
5. In ogni punto del ciclo si raggiunge l'equilibrio chimico.

Definiamo alcuni rendimenti utili per il calcolo del ciclo.

• M_e:

^L_u/_Lr rendimento termodinamico interno

• η_e:

^Le/_Lu rendimento limite

• η_i:

^η_oη_e/ rendimento indicato

• η_u:

^L_u/_Le rendimento utile

• η_w:

^{L_u - L_e}/_{Li - Le} = η_oη_o η_e

• M_o:

^L_u/_Li rendimento organico

• η_m:

^L_i/_Lu

Per il ciclo limite le trasformazioni sono reversibili, non ci sono perdite fluidodinamiche e non vi sono perdite per scambio termico.

Le reazioni chimiche inoltre raggiungono la condizione di equilibrio in ogni punto del ciclo.

Il fatto che il gas non sia caloricamente perfetto ci porta a tener conto del calore che viene occultato per effetto della la dissociazione come negli esempi seguenti:

CO₂ ⇒ 2CO + O₂ - 13.000 Kcal Kmol {calore occultato}

H₂O ⇒ 2H₂ + O₂ - 116.000 Kcal Kmol

Le curve caratteristiche per un motore sono le curve di coppia, potenza e consumo specifico.

_ma è il numero di giri corrispondente alla coppia massima.

_mb è il numero di giri corrispondente alla potenza massima.

_mc è il numero di giri corrispondente al consumo specifico minimo.

L'andamento di una effetto della coppia è dovuto all'inf