Soggetti:
- Funzionamento del motore a benzina a quattro tempi
- Sequenza di cottura (schema di lavoro)
- Iniezione indiretta e diretta
- Iniettore elettromagnetico (MPI)
- Iniettore piezoelettrico (DI)
- Strategie di iniezione del sistema ad iniezione diretta
- Misurazione della tensione e della corrente sugli iniettori
Funzionamento del motore a benzina a quattro tempi:
Il motore a benzina fu inventato nel 1876 da Nikolaus Otto e per questo viene anche chiamato “motore Otto”. In questo motore a miscela, l'energia chimica viene convertita in energia meccanica. Ciò richiede aria, benzina e una scintilla. Esistono varie tecniche per ottenere quanta più aria possibile e una quantità controllata di carburante nel cilindro. Un elevato grado di riempimento si ottiene con l'aiuto della fasatura variabile della valvola o del riempimento a pressione. L'iniezione del carburante può essere ottenuta mediante due diversi sistemi di iniezione; iniezione diretta e indiretta. Ne parleremo più avanti.
Nonostante tutte le tecnologie innovative, il funzionamento del motore a benzina si basa sempre sullo stesso principio. Durante un ciclo di lavoro completo, la combustione della benzina provoca una rotazione dell'albero motore. L'albero motore è collegato alla trasmissione. Le diverse fasi del ciclo di lavoro sono suddivise in quattro fasi; l'aspirazione, la compressione, la potenza e la corsa di scarico.
Corsa di aspirazione: il pistone si sposta dal punto morto superiore (TDC) al punto morto inferiore (ODP). La valvola di aspirazione si apre contemporaneamente al movimento verso il basso del pistone. Il pistone aspira quindi aria nel cilindro. L'aria proviene dal collettore di aspirazione e dal filtro dell'aria. A seconda del tipo di motore, il carburante viene iniettato anche tramite un iniettore. Dopo che il pistone raggiunge l'ODP, la valvola di aspirazione si chiude.
Corsa di compressione: le valvole di aspirazione e scarico vengono chiuse e il pistone si sposta al PMS. La miscela di aria e carburante viene compressa (spremuta).
Colpo di potenza: pochi gradi prima che il pistone raggiunga il PMS, la candela produce la scintilla. Poiché la benzina è molto esplosiva e vi è sufficiente ossigeno, avviene la combustione. La forza rilasciata spinge il pistone verso il basso.
Corsa di scarico: dopo la corsa di potenza il pistone ha raggiunto l'ODP. La valvola di scarico si apre e il pistone risale; i gas combusti (gas di scarico) vengono espulsi.
Una volta che il pistone raggiunge il PMS, la valvola di scarico si chiude e la valvola di aspirazione si apre. In questa situazione le valvole sono entrambe leggermente aperte; la velocità con cui i gas di scarico escono dal cilindro influisce sull'aria in entrata oltre la valvola di aspirazione. L'aria viene quindi già aspirata mentre il pistone non si è ancora spostato verso l'ODP. Questo è anche chiamato “sovrapposizione delle valvole”.
Il processo del circuito è descritto nella pagina Processo Seiliger. L'animazione seguente mostra il processo a quattro tempi di un motore a benzina.
L'animazione mostra il processo a quattro tempi di un solo cilindro. Nella tecnologia automobilistica i motori sono spesso dotati di quattro cilindri. Vengono spesso utilizzati anche tre, cinque, sei e otto cilindri. Alcuni produttori utilizzano anche dieci, dodici o addirittura sedici cilindri. Le fasi di potenza dei cilindri si susseguono: in un motore a quattro cilindri, ad ogni rotazione dell'albero motore si verificano due fasi di potenza. L'ordine è importante qui; questo è descritto nella sezione successiva.
Corsa di aspirazione (1)
Corsa di compressione (2)
Colpo di potenza (3)
Corsa di scarico (4)
Sequenza di cottura (schema di lavoro):
I motori hanno sempre un ordine di accensione fisso. Ad ogni corsa di potenza la potenza di combustione viene trasmessa all'albero motore tramite il pistone. La manodopera deve essere distribuita in modo ottimale durante la rotazione dell'albero motore, altrimenti possono verificarsi movimenti irregolari (ovvero vibrazioni aggiuntive e rotazione irregolare).
Con un motore a quattro cilindri (sia benzina che diesel), l'ordine di accensione è 1-3-4-2. Ciò significa che la corsa di potenza avviene prima nel cilindro 1, poi mezza rotazione dell'albero motore nel cilindro 3, un'altra mezza rotazione nel cilindro 4 e un'altra mezza rotazione nel cilindro 2. L'albero motore è stato quindi ruotato di 2 rotazioni (720 gradi). . Si ha quindi un ciclo di combustione completo.
Il diagramma di lavoro seguente mostra quali cilindri stanno lavorando su quale corsa; Quando il cilindro 1 esegue la sua corsa di potenza, la corsa di scarico avviene nel cilindro 4. Per informazioni; le frecce rosse indicano il momento della scintilla della candela.
L'immagine è di un motore a quattro tempi dove il primo cilindro (che è determinato dal lato distribuzione) inizia la sua corsa di aspirazione. Il pistone si sposta quindi dall'alto verso il basso.
Lo schema di lavoro sopra mostra che il cilindro 2 deve iniziare la corsa di compressione. È corretto, perché è ancora nell'ODP (punto morto inferiore). Il cilindro 3 inizia la fase di scarico e il cilindro 4 inizia la fase di potenza (in questo momento si crea la scintilla della candela, che spinge il pistone verso il basso per mezzo della forza dovuta alla combustione della miscela benzina-aria).
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