Il motore Benzina (ciclo Otto)

Il motore a scoppio è costituito da un cilindro entro il quale scorre a tenuta un pistone, munito di biella e manovella, che trasforma il moto rettilineo alternato del pistone nel moto rotatorio dell’albero motore.

motore

Nella parte superiore del cilindro è posta la testata, nella quale si trovano la camera di scoppio ed i condotti di aspirazione e di scarico per le relative valvole; nella camera di scoppio è disposta la candela che serve per l’accensione del combustibile mediante scintilla elettrica fatta scoccare tra gli elettrodi di cui è provvista; la posizione più alta che può raggiungere il pistone durante la sua corsa è detta punto morto superiore, mentre quella più è detta punto morto inferiore; il volume della camera cilindrica tra il punto morto inferiore e quello superiore costituisce la cilindrata che è uguale alla differenza tra il volume della camera cilindrica ed il volume della camera di scoppio.

In questi motori il combustibile impiegato è una miscela di vapori di benzina e di aria, preparata in un apposito dispositivo detto carburatore.

Con riferimento alle immagini, possiamo per semplicità immaginare che l’albero a gomiti e quelli a camme, girino in senso antiorario. La loro velocità è differente, in particolare ogni due giri dell’albero a gomiti le camme ne compiono uno solo.

otto2

  1. Aspirazione: La prima cosa che deve succedere nel motore è quella di far entrare l’aria e la benzina. Quindi è necessario che si apra la valvola di aspirazione e che il pistone scendendo richiami dal condotto di aspirazione la miscela. Così accade e il pistone percorre tutto il tragitto dal Pms al Pmi, con la valvola del condotto di aspirazione completamente aperto, riempiendo completamente di miscela fresca.
  2. Compressione: Appena il pistone raggiunge il punto morto inferiore, il pistone si ferma di nuovo, e ricomincia a salire e comprime i gas. Per evitare che la miscela appena entrata riesca dal condotto di aspirazione, è necessario che la valvola di aspirazione si chiuda. Il pistone quindi comprime tutto il volume di gas che era presente nel cilindro, comprimendolo in quella piccola parte di spazio rimasta libera tra il cielo del pistone e la testa del cilindro. In genere , il rapporto di compressione, cioè il rapporto tra il volume iniziale e quello finale della compressione, è intorno a 1:10 , con valori che arrivano vicini a 1:20 per i motori più prestazionali.
  3. Scoppio: Una volta raggiunto il punto morto superiore, la benzina e l’aria sono al massimo della compressione e sono tutte contenute in un piccolo spazio intorno alla candela. E’ facile immaginare che se si fa passare corrente sulla candela, si genera una scintilla che fa prendere fuoco al gas. Precisamente si dovrebbe dire che esplode, cioè il volume dei gas incrementano di migliaia di volte generando una pressione incredibile che va a spingere il pistone verso il basso, ed è questa pressione che tramite la biella e l’albero a gomiti si trasforma nella potenza utile che fa avanzare il veicolo. Immediatamente dopo lo scoppio, la pressione dei gas spingono il pistone verso il basso fino a che il pistone è nel Pmi in cui tutta l’energia dei gas si è convertita in potenza utile.
  4. Espulsione a volume costante(scarico): A questo punto il pistone ha raggiunto il Pmi, l’energia rilasciata dall’esplosione ha quasi esaurito la sua energia e il pistone è pronto a risalire. Inizia così la fase di scarico. Lo scopo di questa fase è quella di espellere i gas combusti per poter riportare il motore nelle condizioni iniziali, per poi ricominciare da capo. Per far questo si apre la valvola di scarico, e il pistone nella sua risalita spinge fuori il gas combusto, che così si dirigono verso la marmitta. Quando il pistone arriva al Pms, tutti i gas sono stati espulsi, si chiude la valvola di scarico, si apre quella di aspirazione e siamo pronti a ricominciare a immettere nuova miscela fresca.