La tecnologia automobilistica ha fatto molta strada da quando Henry Ford ha lanciato il suo primo Modello T nel 1908.
Oggi abbiamo il controllo elettronico del motore, gli airbag, le trasmissioni automatiche e persino un lettore CD che funge anche da telefono. Ma l'unica cosa che la Model T e le automobili moderne hanno in comune è il motore a combustione interna .
Sebbene i controlli utilizzati per farlo funzionare siano cambiati drasticamente, il funzionamento del motore di base è rimasto lo stesso.
Il gioco finale del motore dell'auto è far girare l'albero a gomiti . La forza che mette in moto l'auto parte dall'albero a gomiti.
Per capire come funziona l'albero a gomito, immagina una bicicletta che viene pedalata lungo la strada. I pedali sono sfalsati rispetto al centro del pignone. Quando si preme il pedale destro, la ruota dentata gira e il pedale sinistro si sposta in posizione per essere anche premuto. Mentre il pedale sinistro viene premuto, continua a girare il pignone, portando il pedale destro in posizione. Questo ciclo si ripete continuamente, ruotando il pignone e facendo avanzare la bicicletta.
Questo è fondamentalmente come funziona un albero a gomiti. Invece dei pedali, un albero a gomiti è azionato da pistoni . I pistoni si muovono su e giù, ciascuno sollevando l'altro in posizione per essere il prossimo in linea per girare l'albero motore.
Per capire cosa fa muovere i pistoni, devi prima capire la configurazione del motore a combustione interna .
Il blocco motore è fuso in metallo, solitamente ferro o alluminio. Costruito nel blocco sono cilindri. I cilindri hanno solitamente un diametro da tre a cinque pollici e una lunghezza da cinque a dieci pollici. Questi numeri variano notevolmente a seconda della cilindrata del motore. I motori delle automobili possono avere da due a dodici cilindri in un blocco motore. In questo articolo parleremo del motore a quattro cilindri in linea .
Il motore a quattro cilindri è progettato con tutti e quattro i cilindri in linea retta. L'albero a gomiti si trova sotto i cilindri in modo che ogni pistone, mentre si muove su e giù nel suo cilindro, possa girare l'albero a gomiti, come i pedali di una bicicletta.
I pistoni, con l'ausilio di fasce elastiche, si incastrano perfettamente nei cilindri. È fondamentale che l'aria non possa superare i pistoni mentre si muovono nel cilindro. I pistoni sono collegati all'albero motore con bielle. Il pistone spinge l'asta, l'asta spinge l'albero a gomiti e l'albero a gomiti gira. Proprio come, beh, hai capito.
La parte superiore dei cilindri è sigillata ermeticamente con una testata. All'interno della testata sono presenti due valvole per cilindro, una valvola di aspirazione e una valvola di scarico. Anche filettata nella testa è una candela per cilindro. La testa sigilla il cilindro così bene che quando le valvole sono chiuse, l'aria non può entrare nell'area sopra il pistone e sotto la testata. Questo spazio è chiamato camera di combustione.
Quindi cosa costringe il pistone a scendere lungo il cilindro e girare l'albero a gomiti in un motore per auto a combustione interna? La risposta è:combustione interna .
Ogni pistone completa una sequenza di quattro tempi. Una corsa è definita come il pistone che sposta la lunghezza del cilindro, indipendentemente dal fatto che si tratti di una corsa verso l'alto o verso il basso. I quattro tempi sono:Aspirazione, Compressione, Potenza e Scarico . Dopo aver completato questi quattro colpi, la sequenza ricomincia.
Durante la corsa di aspirazione il pistone si sposta verso il basso. Poiché l'aria non può entrare nell'area sopra il pistone (la camera di combustione), viene creato un vuoto mentre il pistone si sposta verso il basso. La valvola di aspirazione si apre e il vuoto creato dal pistone aspira la miscela aria/carburante nel cilindro attraverso la valvola di aspirazione. La miscela aria/carburante dovrebbe essere di circa 14,7 parti di aria per 1 parte di benzina. Quando il pistone arriva al fondo della corsa di aspirazione, il cilindro è pieno della miscela aria/carburante.
La valvola di aspirazione si chiude e il pistone inizia la sua corsa verso l'alto, durante la corsa di compressione. Poiché entrambe le valvole sono chiuse e nulla può oltrepassare i pistoni, non c'è posto per la miscela aria/carburante, quindi viene schiacciata. Questo si chiama compressione. La miscela aria/carburante viene compressa contro la testata, quindi la candela si accende.
La candela crea una scintilla che accende la miscela aria compressa/carburante. I gas in espansione della miscela aria/carburante che bruciano uniformemente spingono il pistone verso il basso, applicando coppia all'albero a gomiti, facendolo girare. Questo è il colpo di forza.
Probabilmente hai sentito l'ustione nel cilindro chiamata esplosione. Non è un'esplosione. Un'esplosione nella camera di combustione è chiamata detonazione ed è una cosa molto negativa. La miscela aria/carburante brucia in modo uniforme e completo.
Quando il pistone raggiunge il fondo della corsa di potenza, ciò che rimane nel cilindro è carburante e aria bruciati. Questi gas devono essere rimossi dal cilindro mentre il pistone si dirige verso l'alto durante la corsa di scarico. Quando il pistone risale il cilindro, la valvola di scarico si apre e il pistone spinge tutti i gas di scarico fuori dal cilindro attraverso la valvola di scarico aperta e fuori dal tubo di scappamento.
Quindi ecco i tuoi quattro colpi:
Colpo di assunzione :La valvola di aspirazione si apre, il pistone aspira la miscela aria/carburante nel cilindro.
Colpo di compressione :Il pistone comprime il carburante nella camera di combustione
Colpo di potenza :La candela accende la miscela, i gas in espansione spingono il pistone verso il basso per far girare l'albero motore.
Corsa di scarico :I gas di scarico vengono evacuati dal cilindro
È importante che durante la corsa di scarico tutti i gas vengano rimossi dal cilindro. Non sarebbe possibile per la corsa di aspirazione, che viene successiva, creare un vuoto se c'è qualcosa nel cilindro. Un vuoto, per definizione, è uno spazio assolutamente privo di materia.
Mentre l'albero a gomiti gira, tutti i cilindri hanno una corsa diversa in un dato momento. In un motore a quattro cilindri, due pistoni sono contemporaneamente in alto, uno sulla corsa di compressione e uno sulla corsa di scarico. Nella stessa posizione dell'albero motore, gli altri due pistoni sono in basso, uno sulla corsa di potenza e l'altro sulla corsa di aspirazione.
Le valvole sono aperte da un albero a camme. Quando l'albero a camme gira, i lobi eccentrici spingono sulla valvola, costringendola ad aprirsi. L'albero a camme è azionato da una cinghia di distribuzione o da una catena di distribuzione, che è azionata dall'albero motore. La fasatura dell'albero a camme in relazione alla posizione dei pistoni, è fondamentale per il funzionamento di tutto questo.
Quindi queste sono le basi di come funziona il motore di un'auto. Non abbiamo nemmeno toccato i sistemi di accensione, i sistemi di erogazione del carburante e il controllo elettronico del motore. Forse la prossima volta. Ma per ora, spero che questo articolo ti aiuti a capire come funziona.
