IL MOTORE A DUE TEMPI composizione e funzionamento (TEMA 2 PER VERIFICA)

IL MOTORE A DUE TEMPI composizione e funzionamento.

Il ciclomotore è mosso dal motore a scoppio a due tempi. questo motore è usato anche per muovere aeromodelli, motoseghe, gruppi elettrogeni di piccola potenza ecc...

Il motore a due tempi ha una struttura meccanica semplice e pertanto può essere costruito anche di dimensioni molto ridotte.

Questo motore a combustione interna fu costruito nel 1891 da D. Clerk, apportando adeguate modifiche al motore a quattro tempi che Nicolas Otto aveva sperimentato nel 1867.

E' importante ricordare che il carburante, che ne permette il funzionamento, non è benzina pura, ma una miscela di benzina ed olio.

Questi elementi non entrano direttamente nella camera di scoppio, ma fanno un giro particolare: passano prima nel carter, dove l'olio lubrifica le parti in movimento (biella, manovella), poi entrano nella camera di scoppio attraverso un circuito laterale.

Quindi la lubrificazione degli organi meccanici presenti nel carter, avviene ad opera dell'olio aggiunto al carburante in una percentuale (2% - 7%) fissata dal costruttore.



Le aperture presenti nel cilindro, sono dette luci. Esse vengono aperte e chiuse dal movimento del pistone, che di solito nella parte superiore è leggermente convesso. Questa forma guida verso l'alto la miscela in entrata, verso il basso i gas in uscita e permette una maggior compressione del combustibile nella camera di scoppio.

L'apertura e la chiusura delle luci non è perfetta e causa sempre qualche perdita di miscela o l'incompleto riempimento del cilindro. Quindi il motore a due tempi è poco adatto ad essere impiegato dove la potenza richiesta è medio-grande.

Nel motore a due tempi il pistone svolge il suo lavoro scorrendo con movimento rettilineo alternato all'interno del cilindro, in una successione di fasi.

Due fasi si compiono in un mezzo giro dell'albero motore e corrispondono ad un tempo. Le quattro fasi o due tempi, che si completano in un giro dell'albero motore, costituiscono un ciclo.



Nel primo tempo (movimento del pistone verso il basso) denominato scoppio-espansione-scarico, lo stantuffo giunto al punto morto superiore, ha compresso la miscela nella camera di scoppio. Nello stesso istante, la nuova miscela di benzina, olio ed aria entra nel carter, perché è aperta la luce di aspirazione. Questa miscela proviene dal carburatore: un dispositivo nel quale il carburante, sotto forma di goccioline piccolissime, viene mescolato con l'aria in proporzioni ben precise.

Il combustibile compresso nella camera di scoppio si è riscaldato ed in questo momento la candela produce la scintilla che fa bruciare la miscela. I gas prodotti dalla combustione si espandono spingendo il pistone, che è l'unica parte mobile, verso il basso, facendogli così compiere la sua fase attiva.

Questo movimento fa fare mezzo giro all'albero motore. Lo stantuffo scendendo apre la luce di scarico ed i gas combusti, giungono tramite un condotto alla marmitta.

Il carburante bruciando consente la trasformazione dell'energia chimica posseduta dalla benzina in energia meccanica a livello della biella-manovella e dell'albero motore, che si mettono in rotazione.

Collegato all'albero motore si trova il volano, costituito da una ruota pesante che accumula energia in questa fase, per poi cederla all'albero motore nella fase passiva, permettendo così la salita del pistone al punto morto superiore.

Il secondo tempo consiste nella salita del pistone verso l'alto ed è detto alimentazione del cilindro e compressione. Il pistone che si trova al punto morto inferiore ha aperto il circuito laterale. La miscela presente nel carter, che lo stantuffo ha compresso nella sua discesa, entra attraverso questo condotto nel cilindro, favorendo la completa fuoriuscita dei gas combusti. Ora il pistone sale chiudendo tutte le luci e comprimendo la miscela nella camera di scoppio. Questo meccanismo giunto quasi al punto morto superiore, apre la luce di aspirazione, attraverso la quale entra nuova miscela nel carter, proveniente dal carburatore. La forza che permette l'afflusso del combustibile è prodotta dalla depressione che si crea nel carter quando lo stantuffo sale al punto morto superiore. Nella camera di scoppio tra un istante scoccherà una nuova scintilla ed il ciclo si ripeterà.

TESTO 1 UTILE PER un ti VERIFICA "COMPOSIZIONE E FUNZIONAMENTO DEL MOTORE A 4 TEMPI

COMPOSIZIONE E FUNZIONAMENTO DEL MOTORE

QUATTRO TEMPI

Il motore a scoppio,detto anche motore a combustione interna, fu costruito per la prima volta nel 1877 dal tedesco Nikolas Otto. Questa è una macchina termica in quanto trasforma in modo continuo l’energia termica (calore) in lavoro. Ma non tutto il calore a disposizione viene convertito in lavoro: una parte è inevitabilmente dispersa.

Dal punto di vista strutturale,il motore è fondamentalmente formato da: (fig. a fianco)

· Carburatore o pompa a iniezione elettronica, in cui si forma la miscela di aria e benzina;

· Uno o più cilindri,nei quali scorrono i pistoni;  Valvola di aspirazione,per l’ingresso della miscela,e valvola di scarico, per l’uscita dei gas di combustione, entrambe collocate nella testata del cilindro;

· Candela, necessaria per l’accensione della miscela;

· Camera di combustione; che è lo spazio tra la testata e il pistone quando quest’ultimo si trova nella posizione più vicina alla testata;

· Biella e manovella,che trasformano il movimento ripetitivo di andirivieni dei pistoni nella  rotazione dell’albero motore.

Il funzionamento di un motore a combustione interna può essere schematizzato tramite una serie di trasformazioni che prende il nome di Ciclo Otto. Il ciclo viene comunemente definito anche “CICLO A QUATTRO TEMPI”, dal momento che, ogni quattro movimenti del pistone tutto ricomincia da capo. Si parla anche di motore a Quattro tempi.

 PRIMO TEMPO

· Aspirazione

La valvola di aspirazione A è aperta e la valvola di scarico S è chiusa. Il pistone scende verso il

Punto Morto Inferiore  (PMI), in cui si determina il massimo volume ,e, a causa della

decompressione che si crea nel cilindro,tramite la valvola A aspira una miscela formata da aria e benzina nebulizzata,proveniente dall’impianto di alimentazione (carburatore o iniettore).

SECONDO TEMPO

· Compressione

Una volta che la miscela è entrata nel cilindro, la valvola A si chiude e il pistone inizia a risalire

verso il Punto Morto Superiore  (PMS), in cui si determina il volume minimo V2 del cilindro,

compreso fra il pistone e la testata,zona che costituisce la camera di combustione, comprimendo la miscela. In questa fase la pressione e la temperatura aumentano.                                                      

TERZO TEMPO

· Scoppio ed espansione

Entrambe le valvole A e S sono chiuse. Il pistone è nel PMS e attraverso la candela viene fatta scoccare la scintilla, per cui la miscela brucia nella camera di combustione; la miscela brucia molto rapidamente (scoppio) e tutta insieme, si ha un aumento violento della temperatura e della pressione dei gas presenti nella camera di combustione: Il pistone viene spinto verso il basso fino al PMI .

Durante la combustione della miscela (che a questo punto non è più tale, ma si è trasformata nei gas di combustione. E’ questa l’unica fase in cui li sistema compie lavoro. (FASE ATTIVA).

                                                                      

QUARTO TEMPO

· Apertura della valvola di scarico ed espulsione.

Mentre il pistone è al PMI, si apre la valvola si scarico S e i gas combusti defluiscono all’esterno attraversando il tubo di scarico.

Il pistone risale dal PMI al PMS, completando l’espulsione dei prodotti della combustione .

     

I quattro tempi del motore a scoppio appena descritto si ripetono di continuo in modo tale che il moto di andirivieni del pistone (chiamato perciò moto alternativo), grazie al meccanismo BIELLA-MANOVELLA, viene trasformato in movimento rotatorio e trasmesso all’albero motore, poi alla trasmissione e quindi alle ruote.

In ogni caso, non tutto il lavoro nella fase 3  4 è reso disponibile in uscita, in quanto una parte serve al motore stesso per il suo funzionamento durante la altre fasi del ciclo. Quindi il lavoro reso effettivamente disponibile all’uscita dalla macchina termica viene indicato come Lavoro Utile (LU).

Supponiamo di avere due macchine termiche con caratteristiche tecniche diverse, in conseguenza delle rivali, a parità di calore assorbito, esse forniscono un lavoro diverso. Riteniamo quindi, più produttiva fra le due quella che compie un lavoro maggiore. Per tenere conto di questa possibilità e per quantificarla, viene introdotta una grandezza che prende il nome di Rendimento(ή).Il rendimento misura l’efficienza con cui una macchina termica converte il calore in lavoro.

Il motore a 2 tempi

   Data la semplicità costruttiva, tutti sono portati a credere di conoscere tutto o quasi su questi motori, ma in verità sono pochi quelli che li conoscono a fondo. Il loro funzionamento, nonché i problemi di messa a punto, sono talmente lontani dai motori a 4 tempi, che sono poche le analogie che si possono fare tra questi due mondi.

Particolarità costruttive

   Prendendo a riferimento un motore a 4 tempi, diverse sono le particolarità che lo contraddistinguono:

• manca completamente il complesso della distribuzione (albero a camme, valvole, bilancieri, ecc.), che viene sostituito dalle cosiddette 'luci' o meglio feritoie ricavate sul cilindro, le quali vengono aperte/chiuse dal moto alternativo del pistone.
• per ogni cilindro esiste un proprio carter del manovellismo (o carter pompa), che deve essere a perfettamente a tenuta e indipendente dagli altri.
• salvo casi particolari, non esiste un impianto vero e proprio di lubrificazione, ma la stessa avviene per lavaggio e a perdere, in quanto l'olio viene immesso in/direttamente sul collettore di aspirazione e pertanto accompagna la miscela di carburante in tutte le sue fasi.
• mentre nel motore a 4 tempi abbiamo una fase attiva ogni due giri dell'albero motore, nel 2 tempi si ha una fase attiva ogni giro.

Ciclo teorico (fasi controllate dal pistone)

Aspirazione
   Nella corsa di salita, il pistone determina una depressione nel carter, la quale richiama la miscela (aria/benzina) dalla 'luce' 'A' per tutto il periodo per il quale rimane scoperta dal pistone
Precompressione/Travaso
   Nella fase di discesa, dopo l'occlusione della luce di 'A', il pistone crea una pressione nel carter che determina il successivo travaso della miscela nel momento che si apre la luce di travaso 'T'
Compressione
   Durante la risalita, dopo la chiusura delle luci 'T' e 'S', avviene la vera compressione, che raggiunge il massimo nel punto massimo superiore o meglio, allo scoccare della scintilla sulla candela.

Espansione (fase attiva)
   A seguito dell'innesco della miscela avviene l'espansione dei gas (non lo scoppio, non è un cannone), e successiva onda di pressione che tramite l'insieme pistone/manovellismo si trasforma in moto rotatorio sull'albero motore.
Scarico
   Durante la discesa nell'istante che viene scoperta la luce di scarico 'S', termina diciamo la fase espansione ed inizia quella di scarico. Sfruttando ancora l'energia dei gas, gli stessi vengono espulsi dalla camera di combustione verso l'esterno.

Considerazioni

   Come è possibile notare, da questa breve descrizione, rispetto ad un motore a quattro tempi, dove le fasi sono ben definite, qui abbiamo un vero accavallamento: la fase di aspirazione è contrapposta alla compressione, il travaso all'espansione ecc.
Dato che abbiamo una fase attiva per ogni giro dell'albero motore, si potrebbe dedurre di poter ricavare una potenza specifica doppia rispetto a quella ottenuta da un analogo motore con ciclo a 4 tempi.
Le cose purtroppo non sono così semplici, anzi i problemi di rendimento che pone questo motore sono notevoli, tanto da limitare considerevolmente la sua potenza utile.
Vero tallone di Achille, il famoso incrocio tra la miscela e i gas di scarico. In tale situazione, come è ovvio immaginare, una parte dei gas di scarico rimane nella camera e parte della miscela fresca (in arrivo dai travasi) fuoriesce dallo scarico.

   Senza contare il problema legato (almeno per questa tipologia) alla cosidetta simmetria della distribuzione delle fasi di aspirazione e scarico. Come è possibile notare nell'esempio sopraesposto, la fasatura imposta dalle luci di aspirazione e scarico è per così dire ruotata di 90° rispetto alle relative fasi teoriche, inoltre l'inizio e la fine delle rispettive fasi risulta simmetrico rispetto al piano orizzontale. Non è possibile ottimizzare l'angolo di anticipo dell'inizio, senza penalizzarne la fine.

Tipologie dei motori

   Nel corso dello sviluppo di questo motore, i costruttori si sono adoperati alla meglio per ottimizzarne le prestazioni dello schema sopraesposto, con varie soluzioni più o meno efficienti, arrivando ai giorni nostri ad uniformarsi in ulteriori due tipologie che si differenziano per il tipo di aspirazione adottato: a disco rotante e a valvole lamellari.

Valvola rotante:

In questa tipologia, il collettore di aspirazione è direttamente connesso al carter pompa e pertanto la fase di aspirazione viene controllata dalla cosiddetta 'valvola rotante'. In pratica tale valvola assume la forma di un disco solidale all'albero motore, che con un opportuno profilo controlla la fase di aspirazione. Nella tavola sottostante, tale disco è stato ricavato direttamente in una semimanovella dell'albero motore (vedi motori Piaggio: Ciao, Vespa, ecc.), altri costruttori hanno adottato tecniche alternative più o meno efficienti, ma che rispettano lo stesso principio.

E' indubbio che tale tipologia di distribuzione permette un controllo pressoché completo dell'aspirazione. Il progettista è libero di scegliere l'angolo di apertura e chiusura più ottimale, senza essere vincolato al cosiddetto diagramma simmetrico.

LA STRADA E LE REGOLE

La strada

Educazione stradale

La strada è l'area del suolo pubblico destinata alla circolazione dei pedoni, dei veicoli e degli animali.

La strada, l'automobilista ed il veicolo sono le principali componenti della "sicurezza stradale".

La sua conformazione è varia e dipende da numerose variabili, quali lo stato dei luoghi attraversati, la tecnica di costruzione, il tipo di traffico cui è destinata.

Sofisticati mezzi tecnici hanno permesso di vincere sia ostacoli naturali, mediante infrastrutture quali ponti e gallerie, sia di costruire strade più sicure, con pavimentazioni in grado di migliorare l'aderenza dei pneumatici, barriere capaci di contenere l'urto di veicoli pesanti, ed altro.

Insieme alle tecniche di progettazione e costituzione sono stati predisposti strumenti tecnici e normativi finalizzati a garantire un "uso" corretto e sicuro della strada. I primi sono costituiti dalla segnaletica stradale che impone o consiglia l'utente su come regolare la propria condotta di guida; i secondi sono costituiti dalle norme che disciplinano la circolazione stradale, in cui sono fissati i comportamenti, le condotte di guida e le sanzioni in caso di violazioni.

L'articolo 2 del C.d.S. classifica la strada in:

a) autostrada
b) strada extraurbana principale
c) strada extraurbana secondaria
d) strada urbana di scorrimento
e) strada urbana di quartiere
f) strada locale
g) Itinerari ciclopedonali

Le strade possono essere ancora distinte in statali, regionali, provinciali e comunali.

Alcuni consigli per chi guida

Rispettate i limiti di velocità e tenete una condotta di guida adeguata alla strada (tipo e andamento), alle condizioni atmosferiche e di luce, alle possibilità tecniche della vostra auto. Mostrate maggiore cautela nei centri abitati ed in prossimità degli stessi.

Rispettate le distanze di sicurezza dagli altri veicoli.

Effettuate il sorpasso soltanto nei casi di completa visibilità e se la manovra non costituisce pericolo o intralcio per gli altri utenti. Il conducente che viene sorpassato deve sempre agevolare la manovra senza provocare intralci.

Rispettate le norme di precedenza. Rallentate sempre agli incroci, anche se vi spetta la precedenza.

Davanti alle strisce pedonali rallentate e date la precedenza ai pedoni.

Non sostate con l'auto in prossimità di curve. In condizioni di scarsa visibilità non fermatevi senza aver azionato prima gli opportuni segnali luminosi.

Di notte guidate con particolare prudenza in prossimità degli incroci, soprattutto quando i semafori non sono funzionanti.

Prima di intraprendere un lungo viaggio prestate attenzione alle informazioni trasmesse per radio.

In caso di incidente prestate immediatamente il vostro aiuto e segnalate il sinistro alle Autorità competenti (Polizia Stradale, Carabinieri, Polizia Municipale), ma se verificate la presenza di soccorritori non fermatevi a curiosare, rischiereste di ostacolare o di rallentare l'intervento delle squadre di soccorso.

In caso di nebbia, la cosa più importante è essere notati. Anche di giorno, accendete gli anabbaglianti, le luci posteriori antinebbia e, se il veicolo ne è dotato, i fendinebbia. Ricordate che non sempre accendere gli abbaglianti aiuta la visibilità, anzi può essere dannoso.

In caso di sosta di emergenza a lato della carreggiata, soprattutto in condizioni di scarsa visibilità, è opportuno che tutti gli occupanti escano dal veicolo e si dispongano al di là del guard-rail.

E' sempre preferibile fermarsi per parlare al cellulare, anche se durante la guida è consentito l'uso di apparecchi a viva voce o auricolari purché:

il conducente abbia adeguata capacità uditiva ad entrambe le orecchie;

gli stessi apparecchi non richiedano per il loro funzionamento l'uso delle mani.

Il ciclomotore

Educazione stradale

Il ciclomotore

I ciclomotori sono veicoli a motore a due o tre ruote con motore di cilindrata non superiore a 50 cm cubici, se termico, e capacità di sviluppare su strada orizzontale una velocità fino a 45 km/h (art. 52 c.d.s.).

Per costruzione devono avere (art. 74 c.d.s.):

un contrassegno di identificazione, solidamente fissato al veicolo stesso. Il contrassegno permette di risalire all'intestatario responsabile della circolazione ed è pertanto strettamente legato alla persona: perciò non segue il veicolo; una targhetta di identificazione impressa sul telaio; tale numero deve essere riprodotto in modo tale da non poter essere cancellato o alterato.

ll ciclomotore si può guidare a quattordici anni al conseguimento di certificato di idoneità alla guida (art. 116 c.d.s.)

COSA NON DOVETE FARE ...
 impennare, visto che con una ruota soltanto è facile perdere l'equilibrio;

utilizzare l'auricolare o le cuffiette per ascoltare la musica a tutto volume, perché rischiate di restare isolati dall'ambiente che vi circonda, i cui rumori, invece, possono esservi da aiuto per prevenire situazioni di emergenza; "zigzagare" nel traffico ed affiancarvi sulla destra dei veicoli (a causa del punto morto di visuale che impedisce al conducente di vedere chi gli si affianca a destra fino a che non lo ha quasi superato); distrarvi o essere imprudenti nella guida;

omettere di segnalare gli spostamenti, anche se limitati a cambi di corsia (attenzione quando svoltate a sinistra); truccare il motore per renderlo più veloce. Tra le tante conseguenze una dovrebbe farvi ragionare più delle altre: l'assicurazione non copre i danni se provocati da un "veicolo" diverso, per caratteristiche, da quello assicurato.

CONSIGLI UTILI 

Non correte, nel rispetto vostro e degli altri.

Mantenete sempre, da chi vi precede, una distanza di sicurezza tale da consentirvi di evitare eventuali tamponamenti. In questi casi va sempre considerato il cosiddetto "SPAZIO DI REAZIONE". In cosa consiste è presto detto: è lo spazio percorso dal motorino nel tempo che il guidatore reagisce al pericolo (viene anche definito "percorso al buio", durante il quale il veicolo continua nel suo procedere, ovviamente alla velocità che fino ad allora il guidatore gli aveva impresso) ed è esemplificato con la formula V*T, dove V è la velocità espressa in m/s e T è il tempo espresso in secondi per ora.

Per quanto attiene alla velocità, ricordiamo che, al massimo, potete viaggiare a 45 Km/h. Tanto per darvi un'idea dei danni che un'elevata velocità comporta, vi basti questo semplice esempio: un urto a 50 Km/h su un ostacolo fisso crea gli stessi danni di una caduta libera dal 3° piano di una casa e l'urto a 130 Km/h equivale ad una caduta dal 22° piano. Chi si lancerebbe, volontariamente e senza paracadute, dal 22° piano o anche soltanto dal 3° piano?

Per finire, il consiglio più importante: "fatevi vedere". Una delle scuse più comuni che i conducenti investitori adducono in loro difesa è quella di non aver visto il ciclomotorista. Per prevenire casi del genere è raccomandato l'uso, soprattutto fuori città, di giubbotti colorati e di accessori rifrangenti, oltre il corretto funzionamento delle luci del veicolo.