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.