Motori Termici per la Trazione

CARATTERISTICHE DEI MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA

I motori a combustione interna sono macchine motrici termiche che si propongono di convertire gran parte dell'energia generata dalla combustione di un combustibile entro la macchina stessa, in lavoro meccanico: il fluido mediante compressione o espansione scambia energia con gli organi mobili della macchina. Questo è formato da aria e combu- stibile prima della combustione e dai prodotti dell'ossi- dazione del combustibile in aria dopo la stessa combu- stione. Diciamo "interna" poiché tutto il processo avviene all'interno della macchina stessa che è priva dei componenti esterni quali caldaie in cui fare avvenire la reazione di ossidazione e allo stesso tempo la sorgente di calore è interna al fluido di lavoro. Questi motori presentano il grande vantaggio di non avere scambiatori di calore sia tra i prodotti della combustione (sorgente ad alta temperatura) ed il fluido di lavoro sia tra quest'ultimo e l'ambiente (sorgente - bassa temperatura); ciò limita le caratte- ristiche del combustibile che deve eseguire la combu-stione nei modi e nei tempi giusti. Aspetto positivo è la semplificazione dell'impianto e l'eliminazione delle perdite inerenti al trasferimento di calore fra due fluidi in uno scambiatore di area finita.

Caratteristiche dei motori a combustione interna

I motori a combustione interna sono macchine motrici termiche che si propongono di convertire gran parte dell'energia generata dalla combustione di un combustibile entro la macchina stessa, in lavoro meccanico: il fluido mediante compressione o espansione scambia energia con gli organi mobili della macchina. Questo è formato da aria e combustibile prima della combustione e dai prodotti dell'ossidazione del combustibile in aria dopo la stessa combustione. Diciamo "interna" poiché tutto il processo avviene all'interno della macchina stessa che è priva di componenti esterni quali caldaie in cui fare avvenire la reazione di ossidazione e allo stesso tempo la sorgente di calore è interno al fluido di lavoro.

Questi motori presentano il grande vantaggio di non avere scambiatori di calore sia tra i prodotti della combustione (sorgente ad alta temperatura) ed il fluido di lavoro sia tra quest'ultimo e l'ambiente (sorgente a bassa temperatura); ciò limita le caratteristiche del combustibile che deve eseguire la combustione nei modi e nei tempi giusti. Aspetto positivo è la semplificazione degli impianti e l'eliminazione delle perdite inerenti al trasferimento di calore tra due fluidi in uno scambiatore di area finita.

Una classificazione dei motori può essere quella sul modo di avviare la combustione: avremo una ACCENSIONE COMANDATA (AC) quando la miscela di aria e di vapori di benzina viene accesa da una scintilla fatta scoccare tra gli elettrodi di una candela, realizzando così una combustione molto più rapida (idealmente a volume costante). Questi motori sono chiamati motori Otto.

ACCENSIONE SPONTANEA (AS) quando il combustibile viene iniettato, finemente polverizzato, in seno dell’aria calda e compressa, in modo da provocarne l’autocombustione e dare origine ad una combustione più lenta e graduale (idealmente a pressione costante). Questi motori vengono chiamati Diesel.

Altra classificazione può essere quella riguardante il numero di corse per completare il ciclo; nei motori a 2 Tempi, la sostituzione della carica di aria con una carica fresca avviene in due corse o tempi del pistone che corrispondono ad un solo giro dell’albero di manovella portando cosí ad uno scambio di fluidi di lavoro meno soddisfacente. Nei motori 4 Tempi, invece, più adatto del ciclo di lavoro che dura quattro corse del pistone ovvero due giri dell’albero di manovella, è dedicata al rinnovo della carica ovvero espulsione dei gas combusti e aspirazione della carica fresca ad opera del pistone, realizzando cosí un buon ricambio del fluido rispetto al caso precedente.

Altra classificazione è quella che riguarda l’alimentazione dell’aria, motori aspirati cioè ad aspirazione naturale o

sovralimentati dove attraverso un turbocompressore ne

aumentiamo la potenza.

Altra classificazione importante è quella dell'alimentazio

ne combustibile cioè a carburazione ovvero mediante

carburatore, a iniezione indiretta (nei collettori di aspira

zione) a iniezione diretta (nel cilindro).

La differenza tra le due tipologie di iniezione è che

nel primo caso il combustibile viene iniettato nei colle

ttori di aspirazione che si trovano a monte del cilindro

mentre nel secondo caso direttamente nel cilindro stesso.

Possiamo classificare i motori in base agli organi mobili,

alternativi, rotativi o oscillanti.

Anche il tipo di raffreddamento classifica i mot