| APPARATI MOTORE |
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 Generalità
Funzionamento motori a scoppio
Funzionamento motori diesel
Funzionamento dei motori a due tempi
Generalità
Vengono detti apparati motore a combustione interna quelli dove il calore necessario ad ottenere il lavoro meccanico viene sviluppato all'interno dello stesso apparato.
Tra questi, quelli maggiormente adoperati per la realizzazione di motori marini sono:
- i motori "a scoppio", detti anche ad "accensione comandata";
- i motori a "combustione graduale", detti anche ad "accensione per compressione" o, più comunemente, "Diesel".
Questi motori sono costituiti, in maniera schematica, da uno o più cilindri, all'interno dei quali scorre uno stantuffo (pistone) a tenuta di gas. Il moto rettilineo dello stantuffo viene successivamente trasformato in movimento rotatorio da un meccanismo biella-manovella.
Viene definito corsa del pistone lo spazio percorso da questo nel portarsi dal punto più basso del cilindro (punto morto inferiore PMI) al punto più alto (punto morto superiore PMS).
Il volume del cilindro corripondente alla corsa dello stantuffo è detto cilindrata; il volume corrispondente alla parte del cilindro compresa tra la parte superiore dello stantuffo (quando questo giunge al punto morto superiore) e la testata dello stesso cilindro costituisce è detto "camera di combustiuone".
Indicando con V' il volume del cilindro (dalla parte superiore sino al PMI) e con V" il volume della camera di combustione, il loro rapporto V'/ V" viene chiamato rapporto di compressione.
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Generalità
Sia i motori a scoppio che quelli diesel possono compiere il loro ciclo di funzionamento in uno o in due giri dell'albero motore, al quale corrispondono rispettivamente due o quattro corse complete del pistone. Distinguiamo pertanto queste macchine in motori con ciclo a due tempi e motori con ciclo a quattro tempi.
In entrambi i tipi di motore la fase utile è soltanto una, pertanto, per quanto detto prima, nei motori a due tempi ciò avviene ogni due corse del pistone, mentre nei motori a quattro tempi ogni quattro corse.
Funzionamento di un motore a quattro tempi ad accensione comandata (a scoppio).
Come detto, il ciclo si svolge in due giri completi dell'albero motore e in quattro corse dello stantuffo, che corrispondono ad altrettante fasi; queste sono:
- fase di aspirazione, durante la quale il pistone si porta dal PMS al PMI, si apre la valvola di aspirazione ed il cilindro si riempie di miscela (benzina ed aria nelle proporzioni di 1:18 circa); durante questa fase la valvola di scarico resta chiusa.
- fase di compressione, durante questa fase il pistone si porta dal PMI al PMS, comprimendo la miscela precedentemente aspirata. Durante questa fase resta chiusa sia la valvola di aspirazione che quella di scarico.
- fase di espansione questa fase è quella utile e segue immediatamente lo scoppio della miscela aria-benzina, che avviene perchè, quando il pistone raggiunge il PMS, scocca una scintilla dagli elettrodi di una candela disposta nella camera di combustione; la pressione che si esercita nel cilindro spinge il pistone al PMI.
- fase di scarico; questa fase chiude il ciclo, il pistone si porta dal PMI al PMS, si apre la valvola di scarico ed i gas combusti vengono eliminati. Il pistone, una volta raggiunto il PMS, è pronto a compiere un nuovo ciclo.
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Funzionamento di un motore a quattro tempi ad accensione per compressione (diesel)
In questo motore non vi è la candela che provoca la scintilla che fa scoppiare la miscela aria-benzina e la sostanza utilizzata per ottenere la combustione è il gasolio.
- fase di aspirazione, durante la quale il pistone, portandosi dal PMS al PMI, aspira aria attraverso la valvola di aspirazione.
- fase di compressione, durante la quale l'aria contenuta nel cilindro viene fortemente compressa dal pistone che si porta dal PMI al PMS. Questa compressione avviene a valori piuttosto elevati (30 - 40 atm.) e l'aria, per tal motivo, raggiunge temperature prossime ai 700° - 800°.
- fase di espansione, provocata dalla combustione graduale del gasolio, che è stato finemente polverizzato all'interno della camera di combustione da un apposito organo detto iniettore e causata dalla elevata temperatura dell'aria.
- fase di scarico dei gas di combustione attraverso la valvola di scarico che si è aperta e ultima corsa del pistone, che si porta dal PMI al PMS.
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Funzionamento dei motori a due tempi
Con le differenze che abbiamo visto per i motori a scoppio ed i motori diesel, il motore a due tempi è caratterizzato dal fatto che il ciclo completo si compie in due corse dello stantuffo e, pertanto, in un giro dell'albero motore.
Questi motori non hanno valvole in testa, ma aperture lungo le pareti del cilindro, opportunamente disposte, dette luci; attraverso queste si ha la fase di aspirazione e quella di scarico, che non si verificano per effetto della spinta o della depressione creata dallo stantuffo nella sua corsa, bensì per la pressione leggermente superiore a quella atmosferica, che viene fornita da un organo esterno detto pompa di lavaggio.
In altre parole, nel motore a due tempi le fasi di aspirazione e di scarico risultano sovrapposte, originando quella che viene chiamata fase di lavaggio.
Durante una corsa del pistone si compiono pertanto due fasi e precisamente:
- PISTONE IN DISCESA - Lo stantuffo si trova nel PMS, dopo aver effettuato la sua fase di compressione. Se si tratta di un motore a combustione comandata dalla candela, scocca la scintilla che provocherà la combustione, se, invece, il motore è del tipo a combustione graduale, gli iniettori polverizzano finemente il gasolio, che, a contatto con aria a temperatura e pressione elevata, comincia la sua combustione graduale originando così la prima fase detta di espansione.
L'espansione spinge in basso lo stantuffo che scopre le luci di scarico consentendo ai gas della combustione, che posseggono ancora una certa pressione, di defluire.
Continuando la sua corsa di discesa, lo stantuffo scopre anche le luci di lavaggio (più basse delle precedenti) e comincia ad entrare, nel cilindro, l'aria o la miscela (se trattasi di motore a combustione comandata), che riempie il cilindro e spinge fuori gli ultimi residui dei gas combusti; si ha cioè la fase di scarico e lavaggio.
- PISTONE IN SALITA - Comincia ora la seconda corsa dello stantuffo, che si porta dal PMI al PMS; durante tale corsa il pistone chiude da principio le luci di lavaggio e così ha termine l'immissione di aria o di miscela e lascia ancora aperte le luci di scarico, dalle quali, inevitabilmente, si ha una perdita di aria o di miscela. Una volta chiuse anche le luci di scarico, si ha la fase di compressione, durante la quale l'aria o la miscela vengono compresse fino a che lo stantuffo non giunge al PMS, pronto a cominciare una nuova corsa.
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