Il motore dell'autoveicolo consente il movimento dopo la combustione del carburante ed è un elemento meccanico essenziale per la motorizzazione delle ruote. Ovviamente è anche considerato il componente principale e centrale dell'autoveicolo. Esistono due famiglie principali di motori: motori termici e motori elettrici. La differenza principale tra loro è il tipo di energia utilizzata. In ogni caso, è bene sapere che l'unità di potenza viene espressa in cavalli e in kilowatt, oppure in coppia.
Per quanto riguarda i motori termici, è necessario utilizzare la combustione di una fonte di energia come benzina o diesel. Per convertire l'energia chimica in energia meccanica, la presenza di un sistema di alimentazione è essenziale. Allo stesso tempo, a differenza dei motori termici, i motori elettrici non possiedono affatto pistoni. Funzionano essenzialmente in base all'uso di forze elettromagnetiche, che consentono il movimento. Il motore elettrico è quindi alimentato dalla batteria incaricata di fornirgli energia. Il motore converte l'energia elettrica in energia meccanica, che viene utilizzata per spingere il veicolo in avanti.
Il motore è un sistema complesso composto da molte parti, ognuna delle quali ha una forma e una funzione diversa. Tra i vari elementi che compongono un motore a benzina possiamo elencare:
- Blocco motore: È il telaio utilizzato per trattenere i pistoni durante la lavorazione del pezzo. Viene progettato per sopportare una grande resistenza alla pressione dei gas di combustione. I blocchi motore possono essere preda di depositi carboniosi che derivano dall'accumulo d'idrocarburi incombusti. Ciò influenza il normale funzionamento del sistema.
- Filtro dell'aria, che può essere considerato come il polmone dell'auto: Se questo elemento si sporca, la qualità dell'aria che circola nel motore è scadente, il che può finire per impedire al carburante di bruciare in buone condizioni.
- Distribuzione: Include il meccanismo che garantisce l'ingresso e l'uscita dei gas nei cilindri del motore termico. Alberi a camme, valvole o cinghie di distribuzione rappresentano un elenco non esaustivo degli elementi che compongono la distribuzione.
- Pompa dell'acqua: La sua funzione è quella di garantire la circolazione del liquido di raffreddamento, consentendo quindi di raffreddare il motore. Per questo motivo è la pompa dell'acqua che impedisce al motore dell'auto di surriscaldarsi.
- Collettore di aspirazione: Il suo ruolo è fornire a ciascun cilindro la quantità di 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 passaggi, 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), dall'espansione e dallo scarico (consente lo scarico dei gas di combustione). Troviamo invece motori a due tempi su motociclette, tosaerba e alcune auto d'epoca.
Come funziona il motore a quattro tempi?
La stragrande maggioranza dei motori montati sulle 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 una dopo l'altra.
Primo passaggio: Aspirazione aria e carburante
Durante il primo passaggio del processo la camera di combustione riceve una miscela di aria e carburante dal collettore di aspirazione.
Secondo passaggio: Compressione del pistone
Nel secondo movimento il pistone preme la miscela aria-carburante contro la candela con una pressione di circa 30 bar.
Terzo passaggio: Esplosione e Rilascio
Durante il terzo movimento 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 dell'espansione, innescando un nuovo ciclo di movimento meccanico.
Ultimo passaggio: Scarico
Una volta che l'aria compressa e il carburante vengono accesi nella camera di combustione, rimane solo il fumo della combustione. Questo fumo viene spinto indietro dal movimento verso l'alto del pistone in direzione del collettore di scarico. Il fumo continua quindi attraverso la luce di scarico nel tubo di scappamento e viene quindi rilasciato nell'atmosfera.
I motori diesel non montano per forza gli stessi componenti dei motori a benzina. Infatti, visto che la sola pressione accende il carburante, il motore non ha bisogno di candele standard, ma ha comunque bisogno di candelette che consentono al motore di avviarsi.
Principio di funzionamento del motore a due tempi
Come suggerisce il nome, il processo di combustione di un motore a due tempi dispone solo di due passaggi. Questi tipi di motori sono montati principalmente su motocicli e altri tipi di ciclomotori a due ruote.
Innanzitutto abbiamo: Compressione, Combustione, Rilascio e Scarico
Il motore comprime una miscela di carburante, aria e olio il cui ruolo è quello di lubrificare l'intero meccanismo. La combustione avviene allo stesso modo di un motore a quattro tempi tramite le candele. Il pistone si abbassa e i fumi del processo vengono espulsi attraverso lo scarico.
In secondo luogo abbiamo: Ammissione, Aspirazione e Compressione
La miscela di olio, carburante e aria 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 ci sono nel motore, più potente sarà il veicolo. Tuttavia, la potenza di un veicolo dipende anche dalla velocità del motore dell'auto (la velocità di rotazione del motore, misurata in giri al minuto) e dalla coppia del motore (la forza del movimento rotatorio del motore).
Motore a cilindro in linea
I motori in linea sono il tipo più comune di motore automobilistico. Questo tipo di motore ha un banco di cilindri disposto su un lato dell'albero a gomiti.
Questo motore è economico ed è il più semplice da configurare. Sebbene occupi poco spazio in larghezza grazie alla sua configurazione in linea, il motore richiede molto spazio in lunghezza.
Il suo principale svantaggio è lo squilibrio causato dall'allineamento dei cilindri in linea. Se il motore è sbilanciato può causare forti vibrazioni che sono molto scomode per conducente e passeggeri. Per evitare ciò è stato aggiunto un sistema chiamato "contralbero" per fungere da contrappeso.
Motore piatto (FLAT)
Come suggerisce il nome, un motore flat 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 comoda perché occupa pochissimo spazio sopra la testa. Pertanto, il motore piatto può essere posizionato molto in basso sul telaio. Ciò si traduce in un baricentro molto basso che migliora la maneggevolezza del veicolo.
Inoltre, i pistoni su entrambi i lati dell'albero motore migliorano l'equilibrio del motore, agevolando l'equilibrio del veicolo sulla carreggiata.
D'altro canto, però, i motori piatti sono difficili da mantenere nel tempo, soprattutto se bisogna sostituire le candele.
Motore a V
I motori con 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 ci vogliono due file di quattro cilindri, per il V6 due file di tre cilindri, per un V12 due file di sei cilindri, e così via.
Questo tipo di motore ha un albero a gomiti molto corto, 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 vengono posizionati in modo sfalsato. Questo tipo di motore è utilizzato principalmente nell'aviazione o nelle auto di fascia molto alta.
I cilindri in configurazione a "W" possono essere presentati in due modi:
3 file di cilindri sono disposte a doppia V "unita".
4 file di cilindri sono disposte a doppia V "separata".
Il principale vantaggio del motore W è che permette di ottenere un gran numero di cilindri in uno spazio minimo perché l'albero motore è più corto del motore a V. Il motore occupa però più spazio in larghezza.
Ancora una volta è un motore molto complicato da realizzare, soprattutto per quanto riguarda le testate. Ecco perché ha anche un costo elevato.
