Come funziona un motore a combustione interna?

Un motore a combustione interna mescola aria e carburante e brucia la miscela risultante per produrre movimento. La sua rotazione svolge un lavoro prezioso, come ad esempio far girare le ruote di un'automobile. Questo articolo spiega tutto sul funzionamento di questi motori, a partire dalla definizione.

Che cos'è un motore a combustione interna?

Un motore a combustione interna è un motore termico dove combustione (combustione del combustibile per liberare energia) avviene al suo interno. Si contrappone al tipo di combustione esterna, che brucia la fonte di combustibile all'esterno.

I motori a combustione interna sono generalmente costituiti da sezioni superiori, chiamate testate, e sezioni inferiori, chiamate blocchi cilindri. La testa contiene le valvole e i componenti di accensione. La sezione inferiore ospita l'albero motore, il pistone e i cilindri.

I motori a combustione interna sono disponibili in diverse configurazioni, principalmente in base al numero di cilindri e alla loro disposizione. Possono essere di tipo monocilindrico e fino a 8 o più cilindri. In base alla disposizione dei cilindri, i tipi di questo motore comprendono:

• In linea o dritto - i cilindri sono disposti in modo da formare una linea retta, uno dopo l'altro
• V Design - hanno i cilindri disposti a formare una forma a V
• Layout piatto - i cilindri sono disposti orizzontalmente su ciascun lato dell'albero motore

Come funziona un motore a combustione interna?

Il principio di funzionamento del motore a combustione interna si basa sulla conversione dell'energia chimica in energia meccanica. L'energia chimica è immagazzinata nel carburante, tipicamente diesel o benzina.

Quando brucia in presenza di aria, il carburante rilascia energia sotto forma di calore, creando gas in rapida espansione che muovono componenti meccanici chiamati pistoni.

Il movimento di salita e discesa dei pistoni muove le aste e trasferisce il movimento all'albero motore. L'albero a gomiti gira e la sua rivoluzione viene utilizzata per azionare un meccanismo esterno, come la trasmissione del veicolo.

Per garantire un funzionamento regolare, i pistoni si attivano a turno. Un sistema di sincronizzazione assicura che le valvole di ciascun cilindro si aprano al momento opportuno.

L'albero a gomiti è dotato di pesi che bilanciano i movimenti dei pistoni, mentre un volano montato esternamente al blocco assicura un numero di giri costante. Il volano si collega anche al motorino di avviamento per far partire i cilindri.

Processo del motore a combustione interna

Un singolo ciclo di combustione, chiamato corsa, vede il pistone salire o scendere. La maggior parte dei motori a combustione interna oggi sono di tipo a quattro tempi. Il loro funzionamento è suddiviso in queste quattro fasi: aspirazione, compressione, combustione e corsa di scarico.

Corsa di aspirazione

La corsa di aspirazione viene chiamata così quando i due ingredienti più essenziali della combustione - carburante e aria- entrare nei cilindri.

• L'aria entra nel collettore di aspirazione dopo essere stata filtrata per rimuovere i contaminanti.
• Qui si mescola con il carburante, anch'esso filtrato per eliminare le sostanze inquinanti.
• Allo stesso tempo, l'albero a camme muove le parti per aprire le valvole di aspirazione.
• Il pistone scende nel cilindro, creando una regione di bassa pressione.
• La miscela viene quindi aspirata nel cilindro

Corsa di compressione

Il processo di combustione può iniziare con l'aria e il carburante nel cilindro. Ma solo dopo che la miscela è stata compressa può essere preparata per una potente esplosione.

• L'albero a camme chiude ora le valvole di aspirazione.
• Il pistone risale, comprimendo la miscela e aumentandone la temperatura.
• In questo modo si creano le condizioni ottimali per la compressione e il massimo rilascio di energia.

Power Stroke

La miscela è ora compressa, riscaldata e pronta per l'accensione. Ciò che accade successivamente dipende dal fatto che il motore utilizzi benzina o diesel.

• In un motore diesel, l'intensa pressione creata nella miscela quando il pistone sale provoca l'autoaccensione della miscela aria-carburante.
• In un motore a benzina, i componenti elettrici chiamati candele accendono il carburante.
• Il carburante brucia in modo aggressivo, liberando energia e producendo gas in espansione.
• I gas in rapida espansione spingono il pistone verso il basso con una forza enorme.
• Un'asta collegata al pistone trasferisce questo movimento all'albero a gomiti, facendolo ruotare.

Corsa di scarico

La miscela esaurita contiene ora i prodotti della combustione. Questi devono uscire dal cilindro per creare lo spazio e le condizioni per il ciclo successivo.

• Il pistone si sposta ora verso l'alto, spingendo i gas esausti verso la parte superiore.
• Nel frattempo, l'albero a camme ha aperto le valvole di scarico.
• Il collettore di scarico raccoglie il prodotti del processo di combustione prima della loro uscita attraverso un unico tubo chiamato tubo di scarico, dotato di un silenziatore per ridurre il rumore

Quanto sono efficienti i motori a combustione interna?

I motori a combustione interna non possono essere considerati efficienti. La maggior parte di essi converte a malapena 50% l'energia della combustione in energia meccanica. Tuttavia, le moderne tecnologie hanno permesso di produrre motori con un'efficienza maggiore.

L'elettronica incorporata temporizza e controlla con precisione vari processi, come l'iniezione di carburante e la fasatura delle valvole, rendendo la combustione più efficace.

Allo stesso tempo, le tecnologie che aumentano la potenza e riducono le emissioni, come la sovralimentazione e l'azione del catalizzatore, sono state incluse nel funzionamento del motore. Queste tecnologie e una corretta manutenzione assicurano all'auto prestazioni ottimali per fornire la massima potenza.

Raffreddamento dei motori a combustione interna

La temperatura del motore a combustione interna può salire molto in alto, il che può essere disastroso se non viene affrontato adeguatamente. Tutti i motori a combustione interna sono quindi realizzati con un materiale che non solo resiste al calore estremo, ma lo dissipa anche.

Soprattutto, hanno una rete di canali che fa circolare il liquido di raffreddamento, un liquido speciale contenente acqua e antigelo. La sua funzione è quella di assorbire il calore dai vari componenti e dissiparlo nel radiatore.

Il radiatore è costituito da un'elaborata rete di tubi sottili e alette di raffreddamento. Il liquido di raffreddamento passa attraverso di esse, disperdendo il calore nell'aria prima di tornare al motore. Una ventola posta vicino al radiatore soffia aria per accelerare il raffreddamento.

Un dispositivo di pompaggio chiamato pompa dell'acqua assicura una circolazione efficiente del liquido di raffreddamento, mentre un termostato aiuta a regolarne la temperatura in base alle esigenze del motore.

Lubrificazione dei motori a combustione interna

Le parti mobili devono essere costantemente lubrificate, altrimenti l'attrito potrebbe provocare un rapido riscaldamento e un grippaggio o un'usura incalcolabile.

I passaggi chiamati gallerie dell'olio forniscono olio lubrificante alle varie parti. Oltre alla lubrificazione, l'olio svolge diverse altre funzioni, come la tenuta e il raffreddamento.

Una pompa dell'olio fa scorrere l'olio secondo le necessità, mentre il "filtro dell'olio" lo libera dai contaminanti. Quando non circola, l'olio si trova nella coppa o coppa dell'olio, un serbatoio nella parte inferiore del motore.

Conclusione

Ora sapete come funzionano i motori a combustione interna, le varie parti che li compongono e i loro sistemi di raffreddamento e lubrificazione. Come avete appreso, il suo funzionamento dipende da molti componenti, alcuni dei quali si usurano con il tempo e devono essere sostituiti.

WanTuo è un produttore e fornitore professionale di parti di motore. La nostra vasta gamma di prodotti comprende alberi a gomito, alberi a camme, testate, pistoni, componenti per valvole e molto altro. Contattateci oggi stesso per visionare il nostro catalogo.