Motore a pistoni

PARTI E NOMENCLATURA Fig. 2 - 1

Il motore è costituito da un involucro di 3 parti: il basamento, il cilindro, la testata.

Il basamento contiene l'albero motore e il manovellismo che lo collega.

 

Il cilindro contiene il pistone che scorre al suo interno con un movimento alternativo entro 2 posizioni estreme dette punto morto superiore (pms), e punto morto inferiore (pmi).

La tenuta tra il pistone e il cilindro è ottenuta tramite anelli d'acciaio elastici montati in apposite scanalature ricavate nel pistone.

 

Nella testata sono montate le valvole di aspirazione e scarico, nonché la candela di accensione.

La distanza tra il pms e il pmi si chiama corsa del pistone, mentre il diametro interno del cilindro si chiama alesaggio.

 

Il volume descritto dal pistone con quella determinata corsa e quel determinato alesaggio si chiama cilindrata.

Il volume racchiuso tra la testata e il cielo del pistone quando si trova al pms si chiama camera di scoppio.

Facendo il rapporto tra volume totale della camera di scoppio-cilindrata, e il volume della sola camera di scoppio, si ottiene un numero chiamato rapporto di compressione.

Il suo valore viene fissato dal costruttore in base alle caratteristiche che lo stesso vuole conferire al motore.

 

In aviazione si usano motori pluricilindrici da quattro a otto, dove l'elica è applicata direttamente all'albero motore, dal quale perciò conserva la stessa velocità di rotazione.

Nei motori invece di elevate potenze dove è indispensabile ridurre i giri dell'elica si usa interporre tra l'albero e l'elica dei riduttori a ingranaggi, che di solito sono di tipo epicicloidale.

 

IL CICLO TERMICO Fig. 4 - 3

L'andamento della pressione nel cilindro segue 4 fasi:

nella posizione 1 avviene la fase di aspirazione, nel quale il pistone si abbassa e aspira nel cilindro la miscela aria-benzina da bruciare.

La valvola di aspirazione è aperta, mentre la valvola di scarico è chiusa.

 

Nella posizione 2 avviene la fase di compressione, con la salita del pistone che va appunto a comprimere la miscela, entrambe le valvole sono chiuse.

 

Nella posizione 3 sta avvenendo lo scoppio, provocato dalla scintilla della candela, con la conseguente espansione dei gas della combustione e la spinta del pistone verso il basso. E' questa l'unica fase del ciclo che produce lavoro, cioè la trasformazione da energia termica a energia meccanica. Le valvole sono entrambe chiuse.

 

Nella posizione 4, lo scarico, si vedrà il pistone risalire spingendo all'esterno i gas combusti; la valvola di scarico è aperta, quella di aspirazione chiusa.

 

A questo punto il pistone può ricominciare il ciclo da capo. Abbiamo visto quindi che mentre il pistone fa quattro corse (4 tempi), l'albero motore fa 2 giri completi.

 

LA DISTRIBUZIONE Fig. 5 - 1

Essa consiste in un albero a camme, il quale viene posto in rotazione dall'albero motore mediante un collegamento rigido (di solito a ingranaggi), che ha un rapporto di trasmissione 2 : 1. Infatti in 4 fasi del pistone le valvole devono aprirsi 2 volte.

L'apertura e la chiusura delle valvole avvengono in tempi più o meno diversi da quelli teorici. Difatti il ritardo della chiusura della valvola di aspirazione viene disposti al fine di permettere al cilindro di riempirsi di miscela aria-benzina, la quale, come tutti i fluidi, ha una certa viscosità e una certa inerzia e quindi viene frenata nei condotti di aspirazione, per cui se le valvola si chiudesse al pmi, parte del volume della miscela non potrebbe entrare nel cilindro, con conseguente calo nell'erogazione di potenza da parte del motore.

Per il motivo opposto quindi la fase di scarico viene anticipata per favorire al massimo la fuoriuscita dei gas.