Lo schema di un motore è sicuramente un qualcosa di molto complesso da capire ed assimilare eppure rappresenta uno schema da assimilare perché è argomento d’esame per la patente.

Come funziona il motore

Il rendimento dei motori termici dipende dalla temperatura iniziale e finale del loro ciclo, e per un dato salto di temperatura sarà comunque minore di quello del ciclo di Carnot allo stesso salto di temperatura.

Il diesel: cosa cambia nello schema?

Il funzionamento dei motori Diesel si basa sulla combustione interna. Tale combustione scaturisce dalla compressione della miscela dell’aria nel cilindro e la relativa accensione della miscela avviene attraverso un innalzamento della temperatura. Il principio di base consta nel fatto che quando un gas viene compresso la temperatura aumenta facendo avviare con la combinazione aria-carburante.

Quelli con ciclo a 4 tempi hanno un processo di accensione differente rispetto ai due tempi utilizzati esclusivamente in ambito navale.
In questi motori l’aria è inserita nel cilindro dove è compressa dalla spinta ascendente dello stesso pistone.

Le diverse tipologie di iniezione

Esistono due diversi tipi di iniezion: diretta e indiretta. Quelli con iniezione diretta immettono il carburante nella camera di scoppio in modo diretto, senza cioè che sia prevista alcuna precamera per l’immissione. Per tale ragione, l’intero sistema di propulsione funziona a pressioni alte. Al contempo sono, in genere, meno rumorosi rispetto a quelli a iniezione indiretta. Tra i sistemi a iniezione diretta ci sono: il common rail, iniettore pompa che ha sostituito i primissimi motori diesel a pompa rotativa.

I motori diesel a iniezioni indiretta prevedono l’uso di una precamera per l’immissione del carburante in cui avviene la combustione. All’interno della precamera vi è una candeletta elettrica che ha la funzione di semplificare l’avvio del motore. I vantaggi sono: diminuzione del ritardo di accensione, meno rumore e minor pressione sui componenti. Tra gli svantaggi vi è però la perdita di calore e quindi una minore efficienza generale del propulsore.

La principale differenza con quelli a benzina sta nel fatto che per ottenere un pari livello di potenza, i diesel hanno bisogno di una cilindrata superiore. Al contempo, a parità di potenza sviluppata, questi ultimi sono più efficienti ( + 15% rispetto ai normali a benzina).

Le valvole del motore hanno il compito di regolare l’immissione e l’emissione delle miscele di aria e combustibile, garantendo che queste non tornino indietro o fuoriescano dal cilindro.

La valvola a farfalla è una parte del sistema di alimentazione dei motori a combustione interna. Viene utilizzata sia nei motori con sistema di alimentazione combustibile a carburatore, sia nel sistema ad iniezione indiretta. Si può eliminare nei sistemi ad iniezione diretta, come nel motore Diesel (il carico viene disciplinato modificando la quantità di combustibile iniettato).

Come funzionano?

Questo tipo di valvole nei motori, si aprono e si chiudono, causando una caduta di pressione nel condotto di alimentazione dell'aria e permettendo la regolazione del regime del motore stesso. I motori a combustione interna più evoluti hanno invece un sistema ad iniezione diretta elettronica del combustibile.

La valvola è legata con un filo al pedale dell'acceleratore: nel momento in cui si preme il pedale essa si apre (se si preme meno si crea una strozzatura nel condotto di aspirazione che causa una caduta di pressione). Introducendo meno miscela nel cilindro abbiamo meno potenza all'albero, per cui una riduzione del carico del motore.

A cosa servono?

L’impiego delle valvole penalizza il rendimento complessivo del motore ai carichi parziali. Nel Diesel sono assenti perché il carico viene regolato variando la quantità di combustibile iniettato, mantenendo la quantità d'aria aspirata pressoché costante.

La tipologia lamellare regola invece l'immissione di gas freschi nella camera di manovella e/o combustione di un motore a due tempi, mentre per altre applicazioni come i compressori d'aria sono costituite dalla sola lamella. La valvola di aspirazione nei motori a combustione interna infine serve per immettere la miscela combustibile nel cilindro o carter pompa, per impedire che la miscela stessa ritorni indietro.

Tipologie di valvole

In un motore ci sono due tipi di valvole nei motori a combustione interna: d’aspirazione e di scarico. La prima ha la funzione di immettere la miscela combustibile nel cilindro o carter pompa, per impedire che la miscela stessa ritorni indietro. La seconda, invece, si occupa di regolare lo svuotamento del cilindro così da prepararlo al ciclo successivo.

Esistono varie tipologie di valvole di aspirazione:

  • a differenza di pressione;
  • a comando meccanico diretto;
  • a funzionamento misto;
  • a comando meccanico remoto: la più comune è la valvola a fungo che viene installata nella maggior parte dei motori a 4 tempi e in alcuni a 2 tempi.

Per quanto riguarda le valvole di scarico, esistono solo due categorie:

  • esclusivamente per motore a due tempi: sono specifiche per quei motori che presentano alte prestazioni a bassi o medi regimi;
  • sia per motori a due che a quattro tempi: sono sottoposte ad alte temperature e sollecitazioni meccaniche. Anche in questo caso, la più comune è quella a fungo, ma è più piccola rispetto alla gemella d’aspirazione.

Cambiare le valvole

Per alcune ragioni può essere necessario dover cambiare le valvole del motore perché bruciate. Questo può essere dovuto ai troppi chilometri percorsi che ne ha determinato l’usura oppure ad una scarsa manutenzione (riguarda la regolazione del gioco).
In genere si cambiano solo le valvole di scarico poichè sono soggette a temperature elevate e quindi si bruciano spesso.
Ma come capire quando è arrivato il momento di cambiarle? Ci sono due sintomi in particolare che ci segnalano che qualcosa non va: il rumore e la perdita di potenza. Nel primo caso si sente un rumore provenire dalla zona in cui sono alloggiate le valvole, nella parte alta del motore. Nel secondo, invece, si nota una abbassamento della potenza sia a basso che ad alto regime.
La soluzione a questi problemi è quella di accertarsi dell’effettivo danno e quindi procedere con lo smontaggio e la revisione.

Motore a 4 tempi

Come già detto, le valvole a fungo svolgono bene la loro funzione nei motori a 4 tempi, i più comuni installati nelle auto.
Il nome deriva dal fatto che il suo ciclo, in cui avviene la combustione, si esplica in quattro momenti: aspirazione, compressione, espansione e scarico.
Come si può notare, le valvole svolgono la loro funzione nella prima fase, con l’introduzione di aria o aria e combustibile nel cilindro, e nella quarta con l’espulsione dei gas combusti. Nelle altre due fasi, le valvole tengono chiuso il cilindro.



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