Quando si tratta del funzionamento di a motore a quattro tempi, di solito viene chiarito se stai descrivendo il tuo ciclo teorico o il suo ciclo pratico. Una differenza di cui bisogna tener conto perché, mentre quella teorica è una semplificazione per spiegarne il funzionamento, quella pratica aggiunge molti più fattori fisici che si verificano nella realtà.
Se impostiamo il distribuzione di un motore con il ciclo teorico, molto probabilmente non potrebbe funzionare. In tal caso, oltre ad avere difficoltà di avvio, le sue prestazioni sarebbero molto scarse e il suo comportamento molto instabile.
Ciclo pratico del motore 4 tempi
Questo è il motivo per cui il ciclo pratico tiene conto di diversi fattori e modifica il momento in cui agiscono i componenti del motore. Questi fattori che lo differenziano da ciclo teorico Possono essere riassunti nei seguenti punti:
- Le valvole non si aprono e non si chiudono completamente immediatamentema richiedono un certo tempo
- Anche la combustione della miscela non è immediata, ma sono necessari alcuni millisecondi cruciali per il funzionamento del motore
- I gas hanno inerzia, quindi impiegano del tempo per iniziare a muoversi e continuano a muoversi per un po' di tempo dopo aver agito su di loro
Per questo motivo il momento in cui le valvole si aprono e chiudono o il momento della combustione non è quello indicato dal ciclo teorico. Vedremo come è effettivamente nelle diverse fasi del motore a quattro tempi:
Fase di ammissione in pratica
Contrariamente al ciclo teorico, le valvole le valvole di aspirazione non si aprono quando il pistone è al punto morto superiore (PMS). Come abbiamo detto prima, le valvole impiegano tempo per aprirsi, quindi affinché siano completamente aperte quando il pistone inizia a scendere, iniziano ad aprirsi quando il pistone è ancora in salita. In caso contrario, non tutta l'aria possibile entrerebbe in fase di aspirazione e il motore perderebbe capacità.
Dopo di che, il pistone si sposta fino al punto morto inferiore (PMI), a quel punto il ciclo teorico dice che le valvole di aspirazione sono chiuse, ma in pratica questo non è vero. Non si chiudono ancora perché l'aria porta inerzia e continua ad entrare anche quando il pistone inizia a salire.
Inoltre, quando il motore gira ad alti regimi, l'aria porta tanta velocità che ne entra più quantità quando il pistone sta già salendo, rispetto a quando scendeva per aspirarlo.
Fase di compressione in pratica
Le valvole di aspirazione si chiudono al momento ottimale in cui non entra più aria (ad un certo punto della salita del pistone). Da lì inizia la fase di compressione vera e propria, e il pistone continua a salire per comprimere l'aria.
Questo è il momento in cui entra in gioco iniezione nei motori ad iniezione diretta. Spruzzano il carburante nel cilindro in modo che si mescoli con l'aria. Ecco perchè, da qui non si dice più aria, se non mix, che continua ad essere compresso dal pistone.
Nei motori ad iniezione indiretta, l'aria che entra attraverso l'aspirazione trasporta già il carburante, che è stato precedentemente iniettato nella collettore di aspirazione.
Fase di combustione in pratica
La combustione della miscela viene prodotta quando il pistone sta ancora salendo. Cioè, prima che salga a Top Dead Center (TDC). Questo è così, perché la miscela richiede tempo per bruciare e quindi richiede tempo per produrre un'esplosione pienamente sfruttabile. Se la miscela si accendesse al PMS, il pistone si abbasserebbe già quando i gas si espandono. Pertanto, non sarebbero usati bene per spingere il pistone verso il basso.
Questo è chiamato anticipo di accensione y, più velocemente gira il motore, più devi anticipare la combustione mescolare. In caso contrario, l'esplosione sarebbe arrivata sempre più tardi a spingere il pistone verso il basso, causando un'enorme perdita di efficienza. Questo è gestito da sistema di iniezione elettronico delle auto attuali. I vecchi avevano sistemi di anticipo dell'accensione meccanica che funzionavano a vuoto, a forza centrifuga.
Fase di fuga in pratica
Le valvole di scarico si aprono quando il pistone sta ancora scendendo. In particolare quando l'esplosione è già stata utilizzata correttamente e l'energia cinetica non andrà più persa aprendo le valvole. Così, quando il pistone supera il BDC e inizia a salire, le valvole sono completamente aperte per far uscire i gas di scarico.
Il pistone continua a salire fino al TDC per espellere i gas, ma ancora una volta si tiene conto dell'inerzia dei gas. Ecco perchè, valvole di scarico non sono chiusi in quel momento, ma restano aperti ancora un po' mentre il pistone si abbassa.
Ecco un dettaglio importante da notare: in questo momento la fase di scarico e la fase di aspirazione coesistono. Se si guarda alla prima fase (Fase di aspirazione in pratica), l'apertura delle valvole di aspirazione è anticipata quando il pistone è ancora in salita (Fase di scarico in pratica). Quindi c'è un momento in cui le valvole di aspirazione e scarico sono aperte contemporaneamente, un momento che viene chiamato attraversamento di valvole.
Se i gas di scarico non escono dalle valvole di aspirazione è perché portano l'inerzia per uscire dalle valvole di scarico. Inoltre, l'aria o miscela che entra aiuta i fumi della combustione a fuoriuscire, occupando il loro spazio.
I gradi di avanzamento del ciclo pratico
Come puoi vedere, il ciclo pratico è ricco di anticipi nell'apertura delle valvole o nell'accensione. Ha anche un ritardo nella chiusura per sfruttare la vena di gas con inerzia in modo che continuino ad entrare (o uscire).
tutto Questi anticipi sono misurati e regolati nei gradi di rotazione effettuati dal albero motore. Tutto dipende dal motore, ma esiste una gamma di qualità comune per ciascun componente del motore. Questi sono:
- El Anticipo di apertura dell'ammissione (AAA): l'apertura delle valvole di aspirazione viene solitamente eseguita tra 10º e 25º prima del PMS.
- El Ritardo chiusura ammissione (RCA): chiudono tra 20º e 45º dopo il PMI, per far entrare tutta l'aria possibile che continua a passare per inerzia.
- El Avanzamento dell'apertura di scarico (AAE): più esagerato è l'anticipo di apertura delle valvole di scarico che si aprono tra 30º e 60º prima del PMI.
- El Ritardo chiusura scarico (RCE): si chiudono tra 10º e 20º dopo il PMS per sfruttare la loro inerzia di uscita e finire di spingere l'aria o la miscela di aspirazione.
- La iniezione di carburante Viene eseguito tra 7º e 26º prima del PMS (nei motori a iniezione diretta). Che non è un anticipo di per sé, ma lo citiamo perché è tarato in base all'anticipo di accensione.
- El Anticipo di accensione (AE): Logicamente l'anticipo di accensione è qualcosa dopo l'iniezione di carburante. Nella benzina si tratta di far avanzare la scintilla del candela. Un modo per ottenere un effetto simile nei motori diesel è aumentare il rapporto di compressione. Poiché il carburante diesel viene acceso dalla pressione e dal calore della camera di combustione, l'aumento della compressione anticipa l'accensione della miscela.
Il ciclo pratico nei motori ad aspirazione variabile
I motori a fasatura variabile delle valvole sono in grado di modificare ampiamente il momento di apertura e chiusura delle valvole. In questo modo possono adattarsi meglio alle esigenze imposte dai regimi del motore e dalle condizioni atmosferiche.
Quando il motore gira a 1.000 giri/min non necessita della stessa apertura della valvola di aspirazione che a 6.000 giri/min. Ecco perchè, quando salgono le rivoluzioni può modificare la fasatura del motore in modo che resta aperto più a lungo.
Vedrai molti posti spiegarlo dicendo che "mantiene le valvole aperte più a lungo", tuttavia è facile fraintenderlo. Il motore gira molto più velocemente, quindi il tempo di apertura della valvola può essere ancora inferiore anche se la fasatura viene modificata. In realtà un modo più accurato per esprimerlo è quello le valvole rimangono aperte a più gradi di rotazione dell'albero motore. Che non è la stessa cosa che rimanere aperti più a lungo.
Se vuoi saperne di più su questo tipo di motori, ti consigliamo l'articolo Distribuzione variabile: cos'è e qual è la sua funzione.
Il ciclo teorico dei motori a quattro tempi
Ricordiamo brevemente com'è il ciclo teorico di questi motori, in modo che la differenza con il ciclo pratico sia chiara. Ricordiamoci che si tratta di una semplificazione teorica che cerca di spiegare il funzionamento del motore. Quindi di solito viene utilizzato solo per scopi didattici che pongono le basi, per comprendere poi bene il ciclo pratico. Le fasi del ciclo teorico sintetizzate sono:
- ammissione: Il pistone è al PMS, le valvole si aprono e il pistone si abbassa al BDC
- compressione: le valvole di aspirazione si chiudono, il pistone sale da BDC a PMS per comprimere l'aria, durante il processo viene iniettato carburante.
- Espansione: quando il pistone è in PMS, la miscela viene fatta esplodere con la candela e l'esplosione riporta il pistone in PMI
- Fuga: le valvole di scarico si aprono e il pistone sale da PMI a PMS per rimuovere i gas di scarico attraverso di esse. Quando raggiunge la cima, le valvole si chiudono.
Come puoi vedere, vengono tralasciati tutti gli anticipi e i ritardi delle valvole e dell'accensione, quindi non ha nulla a che fare con ciò di cui un motore ha bisogno per funzionare in pratica.
In ciò che notiamo le differenze, è nei tempi che il diverse valvole di sistema.
Queste velocità sono modificate dal miscela carburata e la quantità di gas bruciata, generalmente molto bassi, che nel ciclo teorico sono solo contemplati «situazioni ideali» (qualcosa di molto simile al Fisica elementare)
Invece, queste velocità lo sono proporzionale alla velocità di rotazione, qualcosa che con l'evoluzione della tecnologia e alla ricerca del raggiungimento potenze più alte possibile è diventato completamente obsoleto.
Un altro dettaglio che dobbiamo tenere in considerazione è che quando un gas si muove ad alta velocità, interagisce con vari forze di resistenza o di attrito che generano una lentezza prima di un cambio di velocità, generando a perdita di pressione e un'altra serie di fenomeni che nel ciclo teorico non vengono presi in considerazione.
In questo modo, e a seconda della quantità di miscela carburata, ottieni il potenza del motore, generando un maggiore quantità di gas aspirato, massa più reazionaria e lavoro più grande.
Ciao, mi chiamo David Arredondo, quanti gradi di anticipo aprirà prima la valvola?