Introduzione ai Motori a Combustione Interna Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia Corso di Laurea Triennale in Ingegneria Elettronica ed in Ingegneria Informatica A.A. 2005/2006 – II Periodo di lezione Corso di: Dinamica e Controllo delle Macchine Docente: Prof. Giuseppe Cantore Introduzione ai Motori a Combustione Interna Introduzione ai Motori a Combustione Interna 1

Introduzione ai Motori a Combustione Interna TESTI DI RIFERIMENTO MACCHINE – Appunti tratti dalle lezioni del Prof. Giuseppe Cantore – Autore: Prof. Giuseppe Cantore – Casa editrice Progetto Leonardo – Bologna Appunti e dispense forniti dal docente Introduzione ai Motori a Combustione Interna 2

MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA Classificazione: Modo di avviare la combustione Durata del ciclo Natura del combustibile Alimentazione dell’aria Alimentazione del combustibile Regolazione del carico Tipo di moto delle parti in movimento Sistema di raffreddamento Introduzione ai Motori a Combustione Interna 3

MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA Classificazione: Modo di avviare la combustione Accensione comandata (da una scintilla) Accensione spontanea (per compressione) Introduzione ai Motori a Combustione Interna 4

MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA Classificazione: Durata del ciclo descritto Ciclo completo in quattro corse del pistone: 4 TEMPI Ciclo completo in due corse del pistone: 2 TEMPI Introduzione ai Motori a Combustione Interna 5

MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA Classificazione: Natura del combustibile usato Benzina Gasolio Olio combustibile Gas Alcool Doppio Combustibile (gas come base e liquido per avviare la combustione) Motore poli-combustibile Introduzione ai Motori a Combustione Interna 6

MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA Classificazione: Alimentazione dell’aria Motore aspirato Motore sovralimentato Motore turbocompresso Introduzione ai Motori a Combustione Interna 7

MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA Classificazione: Alimentazione del combustibile Motore a carburazione Motore a iniezione nel cilindro (diretta) Motore a iniezione nei collettori di aspirazione (indiretta) Introduzione ai Motori a Combustione Interna 8

MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA Classificazione: Regolazione del carico per variazione della composizione della miscela (regolando la quantità di combustibile) della quantità di carica introdotta per ciclo (di composizione pressoché costante) per combinazione dei due metodi precedenti Introduzione ai Motori a Combustione Interna 9

MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA Classificazione: Tipo di moto delle parti del motore in movimento Alternativo Rotatorio Oscillante Introduzione ai Motori a Combustione Interna 10

MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA Classificazione: Sistema di raffreddamento Ad aria A liquido Motore adiabatico Introduzione ai Motori a Combustione Interna 11

MOTORE ALTERNATIVO Architettura di un motore alternativo a 4 tempi 12 Introduzione ai Motori a Combustione Interna 12

GRANDEZZE GEOMETRICHE E CINEMATICHE CARATTERISTICHE Punto Morto Inferiore (PMI): posizione angolare in corrispondenza della quale il pistone si trova più lontano dalla testa; Punto Morto Superiore (PMS): posizione angolare in corrispondenza della quale il pistone si trova più vicino alla testa; Alesaggio D: diametro interno del cilindro; Introduzione ai Motori a Combustione Interna 13

GRANDEZZE GEOMETRICHE E CINEMATICHE CARATTERISTICHE Corsa C: spazio percorso dall’asse dello spinotto nel passaggio da un punto morto all’altro coprendo un angolo di manovella di 180°; la corsa è dunque pari a due volte il raggio di manovella, Rm; Volume totale del cilindro Vt: è il volume compreso fra la testa ed il pistone quando questo si trova al PMI ed è uguale al massimo volume del cilindro; Introduzione ai Motori a Combustione Interna 14

GRANDEZZE GEOMETRICHE E CINEMATICHE CARATTERISTICHE Volume della camera di combustione V0: è il volume compreso fra la testa ed il pistone quando questo si trova al PMS ed è uguale al minimo volume del cilindro; Cilindrata unitaria Vc: volume spazzato dal pistone nella sua corsa dal PMS al PMI; Introduzione ai Motori a Combustione Interna 15

GRANDEZZE GEOMETRICHE E CINEMATICHE CARATTERISTICHE Rapporto volumetrico di compressione, : rapporto fra il volume totale del cilindro ed il volume della camera di combustione, ossia: Tipici valori del rapporto di compressione sono compresi tra 8 e 12 per i motori AS e tra 12 e 24 per i motori AC Introduzione ai Motori a Combustione Interna 16

GRANDEZZE GEOMETRICHE E CINEMATICHE CARATTERISTICHE Angolo di manovella, : angolo descritto dalla rotazione della manovella a partire dal PMS; indicata con  la velocità di rotazione dell’albero motore e con n il suo numero di giri nell’unità di tempo si ha: Introduzione ai Motori a Combustione Interna 17

GRANDEZZE GEOMETRICHE E CINEMATICHE CARATTERISTICHE Rapporto corsa/alesaggio, C/D: solitamente nel campo dell’autotrazione vengono assunti valori prossimi all’unità per ragioni di ingombro e di peso. Tuttavia non è raro trovare motori a corsa corta, i quali presentano diversi vantaggi rispetto ad un motore a corsa lunga di pari cilindrata riassumibili in: incremento della potenza (la potenza aumenta con il quadrato del diametro e solo con l’esponente 0.5 della corsa) Introduzione ai Motori a Combustione Interna 18

GRANDEZZE GEOMETRICHE E CINEMATICHE CARATTERISTICHE Rapporto corsa/alesaggio, C/D: solitamente nel campo dell’autotrazione vengono assunti valori prossimi all’unità per ragioni di ingombro e di peso. Tuttavia non è raro trovare motori a corsa corta, i quali presentano diversi vantaggi rispetto ad un motore a corsa lunga di pari cilindrata riassumibili in: possibilità di un migliore alloggiamento delle valvole, possibilità di adottare valvole di maggior diametro, etc. Introduzione ai Motori a Combustione Interna 19

GRANDEZZE GEOMETRICHE E CINEMATICHE CARATTERISTICHE Rapporto corsa/alesaggio, C/D: d’altra parte i motori a corsa lunga offrono anch’essi dei vantaggi soprattutto dal punto di vista termico: camere di combustione più raccolte; più elevati rendimenti; migliore raffreddamento del pistone e del cilindro (maggiore rapporto superficie/volume) Introduzione ai Motori a Combustione Interna 20

NOMENCLATURA MANOVELLISMO Introduzione ai Motori a Combustione Interna 21

SPOSTAMENTO DEL PISTONE Introduzione ai Motori a Combustione Interna Ponendo Introduzione ai Motori a Combustione Interna 22

SPOSTAMENTO DEL PISTONE Introduzione ai Motori a Combustione Interna Inoltre si può ricavare: Legge di spostamento del pistone: Introduzione ai Motori a Combustione Interna 23

NOMENCLATURA MANOVELLISMO Introduzione ai Motori a Combustione Interna 24

SPOSTAMENTO DEL PISTONE Introduzione ai Motori a Combustione Interna Spostamento del pistone sp: ponendo: Rm = raggio di manovella Lb = lunghezza di biella C = corsa Introduzione ai Motori a Combustione Interna 25

Introduzione ai Motori a Combustione Interna VELOCITÀ DEL PISTONE Velocità media del pistone vmp: n = regime di rotazione del motore Velocità del pistone vp: Introduzione ai Motori a Combustione Interna 26

ACCELERAZIONE DEL PISTONE Introduzione ai Motori a Combustione Interna Velocità del pistone semplificata: Accelerazione del pistone ap:  = velocità angolare del motore Introduzione ai Motori a Combustione Interna 27

Introduzione ai Motori a Combustione Interna ESEMPIO APPLICATIVO Introduzione ai Motori a Combustione Interna 28

SPOSTAMENTO DEL PISTONE Introduzione ai Motori a Combustione Interna ESEMPIO APPLICATIVO SPOSTAMENTO DEL PISTONE Introduzione ai Motori a Combustione Interna 29

Introduzione ai Motori a Combustione Interna ESEMPIO APPLICATIVO VELOCITÀ DEL PISTONE Introduzione ai Motori a Combustione Interna 30

ACCELERAZIONE DEL PISTONE Introduzione ai Motori a Combustione Interna ESEMPIO APPLICATIVO ACCELERAZIONE DEL PISTONE Introduzione ai Motori a Combustione Interna 31

Introduzione ai Motori a Combustione Interna PARAMETRI MOTORE Introduzione ai Motori a Combustione Interna 32

Introduzione ai Motori a Combustione Interna PARAMETRI MOTORE Introduzione ai Motori a Combustione Interna 33