2 - Contesto

2.2 - Casi particolari

2.2.2 - Configurazione meccanica dei motori termici

2.2.2.1 - I motori alternati a benzina, a quattro e a due tempi

Il motore alternato a benzina è un motore a carburatore e a accensione spontanea.

Il carburante è principalmente la benzina, ma può essere anche un prodotto sostitutivo, come il GPL (gas petrolio liquefatto).

La miscela può essere effettuata sia nel carburatore, sia indirettemante nell'inettore presa d’aria calda, sia direttamente nel cilindro nel quale il carburante è iniettato ciclicamente.

La miscela è periodicamente compressa in un cilindro di lavoro fino a pressioni varianti da 15 a 25 bar.

La temperatura di compressione che ne risulta e che varia tra 400° e 600°C, è ancora inferiore alla soglia d'autocombustione, in modo che il carburante debba essere acceso per ottenere la trasformazione da carburante in energia termica.

L'accensione, provocata da una scintilla, avviene a velocità molto elevata. Si genera così un aumento di pressione pari a circa 7 volte la pressione ottenuta a fine compressione, sebbene la pressione media efficace è uguale a quella ottenuta a fine compressione.

Questi valori non possono essere ottenuti esattamente a causa dell'alto numero di variabili in azione simultaneamente. Questa è una delle ragioni per le quali la fabbricazione dei motori a benzina è largamente condizionata dall'empirismo.

In un motore a quattro tempi il carburante è iniettato dalle valvole di iniezione, mentre in un motore a due tempi ciò avviene grazie a degli orifizi disposti in prossimità del punto morto inferiore.

Il lavoro generato è trasformato grazie ad un meccanismo di bielle in una coppia motore disponibile all'estremità dell'albero motore. Questo meccanismo è complesso, e necessita che il motore giri al minimo a 800/1200 giri al minuto per non fare bloccare il motore.

Ciò genera un consumo di carburante importante, sopratutto in situazioi dove la circolazione non è fluida.

Si può comunque costatare che:

- il rapporto tra lo sforzo massimo che subiscono i componenti meccanici sottommessi alla pressione massima e lo sforzo medio degli stessi è uguale al rapporto tra la pressione massima e la pressione media;

- il dimensionamento dei componenti meccanici è determinato dalla pressione di punta più un margine di sicurezza e non dalla pressione media efficace, che porta alla concezione di componenti molto sovradimensionati.

I vantaggi dei motori a benzina sono:

- una concezione sviluppata da decenni;

- delle strutture economiche e indistriali basate su questo motore;

- una configurazione pistone/cilindro che favorisce le alte pressioni.

Gli svantaggi invece sono:

- il bisogno di carburanti sofisticati;

- un basso rapporto p_max/p_me basso;

- un rendimento relativamente basso: solamente il 30% dell'energia termica contenuta nel carburante è trasformata in energia cinetica;

- le emissioni tossiche relativamente elevate: NO, HC, CO;

- la rumorosità;

- il bisogno della scatola del cambio.

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