Paniere Motori a combustione interna

GEMETRIA VARIABILE.

Per ottenere curve di coppia accettabili su un ampio campo di numero di giri è possibile far variare

la legge di apertura delle luci sia con il numero di giri, che con il regime del motore. Per fare ciò si

utilizza il sistema di funzionamento dell’aspirazione a geometria variabile. Questo sistema è

presente in molte vetture di serie. Nello specifico questo sistema vede la scelta di un solo collettore

a monte è posizionata la valvola a farfalla. Dal collettore si dividono per ogni cilindro due condotti,

uno lungo (dove è posizionata la valvola) e uno corto. I condotti lunghi sono utilizzati per i bassi-

medi regimi di rotazione, mentre i regimi di rotazione elevato si utilizzano i condotti corti poiché la

lunghezza favorisce lo sfruttamento dei fenomeni dinamici a regime di rotazione elevati.

03. SCHEMATIZZARE E DESCRIVERE VANTAGGI E SVANTAGGI DELLE POSSIBILI

CONFIGURAZIONI DEI COLLETTORI DI SCARICO.

Analogamente a quanto visto per i condotti di aspirazione in un motore a più cilindri è conveniente

unire anche i collettori di scarico. Anche qua, l’obiettivo saranno i fenomeni inerziali e i fenomeni

d’onda andando a diminuire l’interferenza. Le configurazioni 5 e 6 permettono di avere condotti

primari della stessa lunghezza in modo tale da poter ottimizzare gli effetti dinamici anche sul punto

di scarico. La 5 è ottenuta congiungendo gli scarichi di un cilindro a due a due e riunendoli poi in

un solo condotto; la 6 collegando direttamente tutti 4 in un solo collettore. Di fatto la 6 è quella che

si preferisce nel caso di motori sportivi, perché permette un guadagno di potenza massima anche in

un ristretto campo di regime. La configurazione 1 è la più semplice; la 2 è un miglioramento dal

punto di vista delle interferenze. Per motori longitudinali si preferiscono le configurazioni 3 e 4

poiché sono meno ingombranti.

LEZIONE 34

05. DESCRIVERE I VANTAGGI E GLI SVANTAGGI DEL RAFFREDDAMENTO

LIQUIDO RISPETTO A QUELLO AD ARIA.

I vantaggi che si hanno nel preferire il raffreddamento ad aria rispetto a quello liquido:

• I motori raffreddati ad aria hanno un peso inferiore di circa il 15-30% in meno rispetto a

quello raffreddati a liquido a parità di potenza

• La temperatura di regime la raggiungono in un tempo sensibilmente inferiore

• La temperatura alle pareti interne del cilindro è più elevata dunque influenza positivamente

il rendimento

Però, si hanno che dei vantaggi nell’utilizzare il raffreddamento a liquido infatti:

• Nei motori a raffreddamento ad aria per colpa delle elevate temperature di funzionamento di

ha un basso coefficiente di riempimento

• I motori a raffreddamento ad aria sono caratterizzati da grandi carichi sugli organi che

circondano il volume di lavoro del gas

• I motori a raffreddamento ad aria sono caratterizzati da rumorosità in esercizio.

06. DESCRIVERE IL FUNZIONAMENTO DI RAFFREDDAMENTO LIQUIDO.

Il raffreddamento dei cilindri ha l’obiettivo di delimitare le temperature sotto i valori imposti dai

problemi di resistenza dei materiali e di possibilità di lubrificazione. Nel caso dei motori Otto, si

deve anche far si che non ci siano accensioni anomale della miscela. Tramite il raffreddamento a

liquido, viene sottratto calore dai cilindri mettendo a contatto il fluido refrigerante con la loro

superficie esterna e raffreddandolo con aria esterna dentro uno scambiatore di calore, comunemente

detto, radiatore. Per far si che il motore venga raffreddato, vengono ricavate nel motore delle

intercapedini e canalizzazioni nelle quali si assicura che vengano raggiunte le zone termicamente

interessate da parte del liquido refrigerante. Questo liquido è una miscela di acqua e glicole

etilenico a cui vengono aggiunti additivi anticorrosivi e detergenti che hanno lo scopo di diminuire

la temperatura di solidificazione e allungare la durata a agli organi di circuito. La pressurizzazione

del circuito, fa si che il refrigerante raggiunga alte temperature senza raggiungere la temperatura di

ebollizione.

07. DESCRIVERE IL FUNZIONAMENTO DI RAFFREDDAMENTO AD ARIA.

Il raffreddamento dei cilindri ha l’obiettivo di delimitare le temperature sotto i valori imposti dai

problemi di resistenza dei materiali e di possibilità di lubrificazione. Nel caso dei motori Otto, si

deve anche far si che non ci siano accensioni anomale della miscela. Nel raffreddamento ad aria, si

ha che essa prende calore direttamente dalle pareti esterne del cilindro e della testata. Tale

raffreddamento ha i seguenti vantaggi:

• I motori raffreddati ad aria hanno un peso inferiore di circa il 15-30% in meno rispetto a

quello raffreddati a liquido a parità di potenza

• La temperatura di regime la raggiungono in un tempo sensibilmente inferiore

• La temperatura alle pareti interne del cilindro è più elevata dunque influenza positivamente

il rendimento

Però, hanno anche degli svantaggi non indifferenti come:

• per colpa delle elevate temperature di funzionamento di ha un basso coefficiente di

riempimento

• sono caratterizzati da grandi carichi sugli organi che circondano il volume di lavoro del gas

• sono caratterizzati da rumorosità in esercizio.

LEZIONE 35

05. DESCRIVERE I PRINCIPALI REQUISITI CHE DEVE AVERE UNA BENZINA PER

ESSERE RITENUTA ADEGUATA ALLA ALIMENTAZIONE DI UN m.c.i. AD

ACCENSIONE COMANDATA.

La benzina è una miscela di idrocarburi liquidi che è utilizzata per alimentare i motori a

combustione interna ad accensione comandata. La miscela deve avere sei requisiti principali per far

si che sia adeguata all’alimentazione del motore. Essi sono:

Il primo principio indica che si può avere una modesta alimentazione all’interno dei condotti o negli

organi di alimentazione per non creare bolle di vapore che si disinnescano dopo la pompa di

alimento del combustibile oppure una diminuzione di portata sotto il valore richiesto dal motore. Se

si verificasse una vaporizzazione elevata, si andrebbe a verificare un tappo di vapore detto vapour-

lock, che implica delle anomalie nel funzionamento che portano all’arresto del motore. Questo

fenomeno non è dipeso solo dalla benzina, bensì dipende anche dal disegno della struttura e dalla

posizione degli organi di alimentazione del combustibile.

Il secondo principio è la curva di distillazione. Si cerca di rendere minima la quantità di idrocarburi

ad una temperatura di ebollizione elevata la quale, in determinate condizioni, può trovarsi in camera

di combustione ancora allo stato liquido e dunque dare il via a combustioni incomplete o irregolari.

Il terzo principio dice che si può avere un calore di vaporizzazione basso e quindi che non

determina un abbassamento di temperatura nel condotto di aspirazione che avvii una formazione di

ghiaccio che andrebbe a mutare le condizioni di funzionamento del motore fino a renderle

impossibili, visto che si avrebbe un’ostruzione del passaggio della miscela dei cilindri

Il quarto principio prevede una tendenza minima alla formazione di gomme. Le gomme si stanziano

sugli organi di alimentazione ed intralciano il passaggio della miscela ai cilindri

Il principio cinque ci segnala l’assenza di fenomeni di corrosione nei confronti delle parti metalliche

con cui la benzina viene a contatto, per far si che non si danneggino e che nei cilindri non vengano

immessi i prodotti della corrosione.

L’ultimo principio indica la possibilità di bruciare completamente senza formare depositi e

incombusti nocivi.

06. DESCRIVERE IL FENOMENO DELLA DETONAZIONE.

Una possibile combustione anomala è la detonazione. Essa consiste nell’accensione istantanea di

una parte della carica che deve ancora bruciare dopo che è stata innescata la scintilla e mentre la

combustione normale è già in atto. Andiamo a descrivere questo fenomeno più nel dettaglio.

Quando avviene lo scocco della scintilla, la combustione delle particelle vicine alla candela

provocano un’onda di pressione che si sposta rapidamente verso le zone più lontane dalla camera di

combustione. In tal modo si generano elevati aumenti di pressione e temperatura prima del

raggiungimento di queste zone dalla normale propagazione di fiamma. Di solito accade che tutta la

miscela si trova nello stesso momento a una temperatura superiore di quella di autoaccensione e

quindi si accende bruscamente davanti al fronte di fiamma che sta avanzando. Questa combustione

repentina e aggressiva comporta un funzionamento anomalo: in alcuni casi si parla di battito in testa

del motore. Questo malfunzionamento comporta un calo del rendimento a ad un aumento delle

sollecitazioni meccaniche, in particolar modo sulla testa dei pistoni, che in certi casi portano alla

fusione quando si ha una detonazione lunga e violenta. La detonazione va dunque evitata. Per far

ciò bisogna aumentare la velocità di propagazione del fronte di fiamma e utilizzare dei combustibili

resistenti alla detonazione. Una miscela aria-combustibile alle condizioni di accensione non brucia

subito ma dopo un lasso di tempo, anche se piccolo, che dipende dalle caratteristiche chimico-

fisiche del combustibile. Questo intervallo di tempo è chiamato tempo di incubazione o ritardo di

accensione. Più è grande il ritardo di accensione, più è difficile avere una combustione detonante.

Combustibili caratteristici sono le benzine super o in ogni caso i combustibili caratterizzati da un

elevato Numero di Ottano ossia caratterizzati da valori elevati del ritardo di accensione.

LEZIONE 36

05. DESCRIVERE IN COSA CONSISTE IL FENOMENO DELL’ACCENDIBILITÀ NEI

MOTORI AS.

Prendendo in considerazione un motore ad accensione per compressione uno dei problemi è il

controllo del ritardo all’accensione del combustibile iniettato nel cilindro. Se il ritardo è troppo

lungo, gran parte del combustibile è introdotto prima dell’accensione, con velocità di reazione

troppo elevate e di conseguenza, non appena ha inizio la combustione, i picchi di pressione sono

incontrollabili. La durate del ritardo dipende sia dalle condizioni di funzionamento del motore che

dalle proprietà chimico-fisiche del combustibile. Dunque si ha che l’accendibilità del gasolio è un

fattore importante quando dobbiamo determinare: prestazioni, rendimento, dolcezza di

funzionamento, emissioni di fumo, rumore e facilità di avviamento del motore. L’accendibilità

dipende dalle caratteristiche chimiche e fisiche che vanno ad influenzare i processi di

vaporizzazione e diffusione. L’accendibilità viene misurata dal numero di Cetano. Confrontando il

numero di Cetano con il numero di Ottano. Si può vedere come Cetano misura la capacità di un

combustibile ad accendersi, mentre il numero di Ottano indica la re