Consentendo il movimento dopo la combustione del carburante, il motore di un autoveicolo è un elemento meccanico essenziale per la motorizzazione delle ruote. È anche naturalmente considerato il componente principale e centrale di un autoveicolo. Esistono due famiglie principali di motori: motori termici e motori elettrici. La differenza principale dipende dal tipo di energia utilizzata. In ogni caso, si ricorda che l'unità di potenza è espressa in cavalli vapore, kilowatt o coppia.
Per quanto riguarda i motori termici, è necessario utilizzare la combustione di una fonte di energia come la benzina o il diesel. Per convertire l'energia chimica in energia meccanica, è essenziale la presenza di un sistema di alimentazione. Allo stesso tempo, a differenza dei motori termici, quelli elettrici non hanno affatto pistoni. Il loro funzionamento si basa essenzialmente sull'uso di forze elettromagnetiche, che consentono al movimento di prodursi. Il motore elettrico è quindi alimentato dalla batteria incaricata di fornire energia al motore elettrico. Il quale converte l'energia elettrica in energia meccanica, che viene utilizzata per spingere il veicolo in avanti.
Un motore è una macchina complessa composta da molte parti, ognuna delle quali ha una forma e una funzione diverse. Tra gli elementi che compongono un motore a benzina è possibile elencare:
- Il blocco motore: è una struttura che ha la funzione di ospitare i pistoni e le parti più importanti del motore. Deve essere progettato per resistere a una pressione superiore a quella dei gas di scarico. I blocchi motore possono essere soggetti a depositi carboniosi, derivanti dall'accumulo d'idrocarburi incombusti. Ciò influenzerà il normale funzionamento del sistema.
- Il filtro dell'aria: può essere considerato come il polmone di un'auto: se si sporca, la qualità dell'aria che circola nel motore sarà scarsa, il che può finire per impedire al carburante di bruciare in condizioni adeguate.
- La distribuzione: include il meccanismo che garantisce l'ingresso e l'uscita dei gas nei cilindri di un motore termico. Alberi a camme, valvole o cinghie di distribuzione sono un elenco non esaustivo degli elementi che compongono la distribuzione.
- La pompa dell'acqua: la sua funzione è quella di garantire la circolazione del liquido di raffreddamento e di raffreddare il motore. Per questo motivo, la pompa dell'acqua impedisce il surriscaldamento del motore dell'auto.
- Il blocco di aspirazione: ha il compito di fornire a ciascun cilindro la quantità d'aria necessaria per la completa combustione del carburante.
È grazie a questi diversi elementi e ad altri, che il motore è in grado di convertire l'energia in movimento.
I motori termici o a combustione interna funzionano generalmente in quattro fasi, da cui il nome "motore a quattro tempi". I 4 tempi sono composti dall'aspirazione (viene aspirata la miscela aria-benzina), dalla compressione (viene compressa la miscela aria-benzina), dallo scoppio e dallo scarico (consente lo scarico dei gas di combustione). Si hanno motori a due tempi su motociclette, tosaerba e alcune auto d'epoca.
Come funziona un motore a quattro tempi?
La stragrande maggioranza dei motori installati nelle automobili sono motori a quattro tempi. Come suggerisce il nome, il loro funzionamento si articola in una serie di 4 diverse azioni, che si ripetono l'una dopo l'altra.
Primo stadio: aspirazione aria e carburante
Durante la prima fase del processo, la camera di combustione riceve una miscela di aria e carburante dall'aspirazione d'aria.
Seconda fase: compressione del pistone
Nella seconda fase, il pistone preme la miscela aria-carburante contro la candela con una pressione di circa 30 bar.
Terza fase: scoppio ed espansione
Nella terza fase, pistone e candela quasi si toccano. Si crea un arco e la scintilla accende la miscela di aria e carburante. Il pistone viene quindi spinto verso il basso dalla forza dello scoppio, innescando un nuovo ciclo di movimento meccanico.
Ultima fase: scarico
Una volta che l'aria compressa e il carburante vengono accesi nella camera di combustione, rimane solo il fumo della combustione. Il fumo viene spinto indietro dal movimento verso l'alto del pistone verso il collettore di scarico. Il fumo continua quindi attraverso il foro di scarico nel tubo di scappamento e viene poi rilasciato nell'atmosfera.
I motori diesel non hanno necessariamente gli stessi componenti dei motori a benzina. Infatti, poiché la sola pressione accende il carburante, il motore non ha bisogno di candele di accensione standard, ma ha comunque bisogno di candelette, che consentono di avviare il motore.
Il principio di funzionamento del motore a due tempi
Come suggerisce il nome, il processo di combustione di un motore a due tempi ha solo due fasi. Questi tipi di motori sono installati principalmente sulle moto e altri tipi di veicoli a due ruote motorizzati.
Prima di tutto: compressione, combustione, espansione e scarico
Il motore comprime una miscela di benzina, aria e olio il cui ruolo è quello di lubrificare l'intero meccanismo. Con l'aiuto delle candele, la combustione avviene nello stesso modo di un motore a quattro tempi. Il pistone si abbassa e i fumi del processo vengono espulsi attraverso lo scarico.
In secondo luogo: ammissione, aspirazione e compressione
La miscela di benzina, aria e olio entra nella camera di combustione con il movimento di aspirazione generato dalla potenza del pistone. La miscela viene nuovamente compressa e sale verso la candela.
Diversi tipi di motori:
È importante notare che più cilindri ha il motore, più potente sarà il veicolo. Tuttavia, la potenza di un veicolo dipende anche dal regime del motore (la velocità del motore, misurata in giri al minuto) e dalla coppia del motore (la forza del movimento rotatorio del motore).
Motore a cilindri in linea
I motori a cilindri in linea sono il tipo più comune di motori automobilistici. Questo tipo di motore ha un banco di cilindri disposto su un lato dell'albero a gomiti.
Economico, è il motore più semplice da configurare. Sebbene occupi poco spazio in larghezza grazie alla configurazione in linea, il motore richiede molto spazio in lunghezza.
Il suo principale svantaggio è lo squilibrio causato dall'allineamento dei cilindri in linea. Un motore sbilanciato può causare forti vibrazioni che sono molto scomode per guidatore e passeggeri. Per evitare questo inconveniente, è stato aggiunto un sistema chiamato "albero di bilanciamento" che funge da contrappeso.
Motore piatto (FLAT)
Come suggerisce il nome, un motore piatto è completamente piatto: i pistoni poggiano su un piano, generalmente orizzontale. Il numero di cilindri è sempre un numero pari e si trova su ciascun lato dell'albero motore.
Questa configurazione del motore è molto pratica perché occupa pochissimo spazio in altezza. Pertanto, il motore piatto può essere posizionato molto in basso sul telaio. Ne risulta un baricentro molto basso, che migliora la maneggevolezza del veicolo.
Inoltre, i pistoni su entrambi i lati dell'albero a gomiti migliorano l'equilibrio del motore, potenziando l'equilibrio del veicolo su strada.
D'altra parte, i motori piatti sono difficili da manutenere, soprattutto se è necessario sostituire le candele.
Motore a V
I motori di configurazione a "V" prendono il nome dalla loro particolarità: hanno una forma a "V". Sono disposti su due file di più cilindri ciascuna. Per il V8 sarebbe un quattro cilindri a due file, per un V6 un tre cilindri a due file, per un V12 un sei cilindri a due file e così via.
Questo tipo di motore ha un albero a gomiti molto corto, che è quindi relativamente leggero, il che riduce le vibrazioni del veicolo. Inoltre, il motore a V fornisce una coppia elevata ai bassi regimi, facilitando l'avviamento e la ripresa dei veicoli pesanti.
Tuttavia, è un motore molto complesso e relativamente costoso da produrre.
Motore a W
I motori di tipo "W" sono gli stessi dei motori di tipo "V" e funzionano allo stesso modo, tranne per il fatto che sono raddoppiati. I cilindri sono disposti a ventaglio. Questo tipo di motore è utilizzato principalmente nell'aviazione o nelle auto di fascia molto alta.
I cilindri in configurazione "W" si possono presentare in due modi:
3 file di cilindri sono disposte a doppia V "congiunta".
4 file di cilindri sono disposte a doppia V "separata".
Il principale vantaggio del motore a W è che può avere un gran numero di cilindri nel minimo spazio perché l'albero motore è più corto del motore a V. Per contro, il motore occupa più spazio in larghezza.
Ancora una volta è un motore molto complicato, soprattutto a livello delle testate. Da qui il costo elevato.
