Istituto Tecnico Industriale “Omar” Tesina di Maturità di Corigliano Gianfranco Applicazioni elettroniche nel motore a scoppio Istituto Tecnico Industriale “Omar” di Novara e Progetto “POLIS” Indirizzo Meccanica Anno scolastico 2006-2007

Il Motore a Combustione Interna Un motore è una macchina il cui funzionamento prevede l’assorbimento di energia da una sorgente e la sua trasformazione in lavoro meccanico. Il motore a combustione interna, detto anche endotermico, prende tale nome dal fatto che la combustione della miscela avviene al suo interno.

Funzionamento del motore a scoppio Il motore endotermico è alimentato da una miscela di aria e benzina, che viene trasformata in lavoro meccanico mediante il processo di combustione, che produce calore e pressione.

Il motore è costituito da un cilindro entro cui scorre uno stantuffo al quale sono collegati biella ed albero motore, incaricati di trasformare il moto alternato in moto circolare. Cinematismo del funzionamento di un motore a scoppio. Composto da quattro cilindri in linea.

Richiamo valvole Desmodromico L’ animazione a lato mostra dettagliatamente come si compie un ciclo in un motore a quattro tempi. Il filmato evidenzia il movimento dell’albero a camme. Albero a camme Richiamo valvole Desmodromico

Ciclo di funzionamento di un motore a scoppio a quattro tempi Il funzionamento del motore a quattro tempi è basato su un ciclo termodinamico chiamato “ciclo Otto”, che prende il nome da un famoso ingegnere tedesco. Il ciclo Otto è un ciclo di trasformazioni termodinamiche effettuate su un gas con lo scopo di trasformare ENERGIA TERMICA in ENERGIA MECCANICA.

Il ciclo Otto E’ riferito al funzionamento di un motore ideale, nettamente diverso dal funzionamento di un motore a scoppio reale, dove le trasformazioni avvengono così velocemente da non trovarsi mai in uno stato di equilibrio.

Rendimento = rapporto di compressione v1/v2 k = rapporto Cp/Cv Il rendimento del ciclo OTTO è dato dalla seguente formula: = rapporto di compressione v1/v2 k = rapporto Cp/Cv

Applicazioni elettroniche nel motore a benzina Nascono dall’esigenza di ridurre l’inquinamento prodotto dai motori; Per l’ottimizzazione e la gestione del motore; Per la riduzione dei consumi.

Dal Carburatore all’iniezione elettronica Il carburatore: forma una miscela di aria e benzina il più possibile omogenea in maniera tale da agevolare la combustione nel motore; Nella sua forma più elementare è composto da: una vaschetta a livello costante, uno spruzzatore, un diffusore ed una valvola a farfalla.

L’Iniezione Elettronica

L’Iniezione elettronica Il carburante viene iniettato sotto pressione direttamente nei cilindri o nei condotti di aspirazione; Assicura in qualsiasi condizione di funzionamento del motore un’esatta dosatura del carburante; Assicura un’uniforme distribuzione del carburante nei vari cilindri. Consente di ottenere potenze specifiche elevate, bassi consumi specifici e gas di scarico meno inquinanti.

Confronto iniezione - carburatore Principali vantaggi iniezione: miglior controllo del rapporto aria combustibile in tutte le condizioni di funzionamento. precisa distribuzione del combustibile tra i vari cilindri; più elevato coefficiente di riempimento; ottimizzazione della geometria dei condotti di aspirazione; minor pericolo di detonazione. Svantaggi: maggiore complessità costruttiva, costi iniziali e costi dei ricambi.

La Centralina elettronica E’ un vero e proprio microcalcolatore che, in base a una serie di istruzioni in esso memorizzate (la cosiddetta mappatura) e alle informazioni ricevute da vari sensori, è in grado di controllare le più disparate funzioni di un motore.

Centralina Elettronica OUTPUT INPUT Variatore di fase Sensore di giri Elettroiniettori Sensore fase Bobine accensione Sensore temp.aria asp. Gestione climatizzatore Sensore temperatura motore Centralina Elettronica Elettropompa Sensori detonazione Attuatore regime minimo Potenziometro Farfalla Circuito antievaporativo Sensore velocità Teleruttori Misuratore aria Gestione ventole Sonda Lambda Gestione turbina Sensore barometrico

Schema a blocchi

Schema sistema d’iniezione elettronica a punti multipli (Bosh L-Jetronic)

SENSORI E TRASDUTTORI INPUT

Sensore di giri e PMS E’ di tipo induttivo; Il suo segnale è utilizzato dalla centralina per rilevare la velocità di rotazione del motore; Individua il PMS.

Sensore di fase Permette di riconosce la fase del motore; Normalmente ad effetto Hall.

Sensore di detonazione Segnale generato dal sensore di detonazione, visto all’oscilloscopio E’ di tipo piezoelettrico; rileva il battito in testa del motore; le vibrazioni meccaniche sono trasformate in un segnale di tensione proporzionale all’ampiezza delle vibrazioni.

Misuratore Portata d’aria 1, Coperchi 2, Scheda elettronica 3, Sensore 4, Piastra di supporto 5, Supporto 6, Anello O-Ring Rileva la quantità d’aria aspirata dal motore

Debimetro E’ un dispositivo impiegato in molti sistemi di iniezione, in grado di misurare il flusso dell'aria che viene aspirato dal motore (e di fornire l'informazione relativa alla centralina di controllo del sistema di iniezione stesso).

Sonda Lambda Svolge una funzione fondamentale ai fini dell’inquinamento; rileva la concentrazione di O2 residuo nei gas di scarico generando un segnale di tensione proporzionale; Il segnale viene inviato alla centralina elettronica.

ATTUATORI OUTPUT

Iniettore motore benzina E' il dispositivo impiegato per immettere il combustibile, sotto forma di uno o più getti adeguatamente polverizzati ed opportunamente orientati, nel condotto di aspirazione; Possono essere a solenoide, e in questo caso vengono controllati elettronicamente (elettroiniettori).

Valvola elettronica E’ un dispositivo interamente elettronico. non richiede l’utilizzo dell’albero a camme; possibilità di cambiare la velocità di apertura o chiusura della valvola quasi istantaneamente; si basa su principi elettromagnetici.

Sistema Valvetronic E’ un dispositivo in grado di variare le fasi di apertura e chiusura delle valvole di aspirazione e scarico; calibra l’alzata della valvole di aspirazione elettronicamente; garantisce il massimo riempimento possibile dei cilindri; diminuisce il consumo di carburante.

L’elettronica ricopre un ruolo nel motore fondamentale. Conclusioni L’elettronica ricopre un ruolo nel motore fondamentale. E’ l’unica tecnologia che permette di ottenere le prestazioni richieste a costi contenuti e con ingombri accettabili.

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