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.