Tesina di Maturità di Tesina di Maturità di Corigliano GianfrancoCorigliano Gianfranco

Applicazioni elettroniche nel motore a scoppio

Istituto Tecnico Industriale “Omar”di Novara

eProgetto “POLIS”

Indirizzo Meccanica

Anno scolastico 2006-2007

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Il Motore a Combustione InternaIl Motore a Combustione Interna

Un motore è una macchina il cui funzionamento prevede l’assorbimento di energia da una sorgente e la sua trasformazione in lavoro meccanico.

Il motore a combustione interna, detto anche endotermico, prende tale nome dal fatto che la combustione della miscela avviene al suo interno.

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Funzionamento del motore a scoppioFunzionamento del motore a scoppio

Il motore endotermico è alimentato da una miscela di aria e benzina, che viene trasformata in lavoro meccanico mediante il processo di combustione, che produce calore e pressione.

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Il motore è costituito da un cilindro entro cui scorre uno stantuffo al quale sono collegati biella ed albero motore, incaricati di trasformare il moto alternato in moto circolare.

Cinematismo del funzionamento di un motore a scoppio. Composto da quattro cilindri in linea.

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L’ animazione a lato mostra dettagliatamente come si compie un ciclo in un motore a quattro tempi.

Il filmato evidenzia il movimento dell’albero a camme.

Albero a camme

Richiamo valvole Desmodromico

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Il funzionamento del motore a quattro tempi è basato su un ciclo termodinamico chiamato “ciclo Otto”, che prende il nome da un famoso ingegnere tedesco. Il ciclo Otto è un ciclo di trasformazioni termodinamiche effettuate su un gas con lo scopo di trasformare ENERGIA TERMICA in ENERGIA MECCANICA.

Ciclo di funzionamento di un motore a scoppio a quattro tempi

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Il ciclo OttoIl ciclo Otto

E’ riferito al funzionamento di un motore ideale, nettamente diverso dal funzionamento di un motore a scoppio reale, dove le trasformazioni avvengono così velocemente da non trovarsi mai in uno stato di equilibrio.

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RendimentoRendimento

1k

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r= rapporto di compressione v1/v2

k = rapporto Cp/Cv

Il rendimento del ciclo OTTO è dato dalla seguente formula:

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Applicazioni elettroniche nel motore a benzinaApplicazioni elettroniche nel motore a benzina

Nascono dall’esigenza di ridurre l’inquinamento prodotto dai motori;

Per l’ottimizzazione e la gestione del motore;

Per la riduzione dei consumi.

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Dal Carburatore all’iniezione elettronicaDal Carburatore all’iniezione elettronica

Il carburatore:forma una miscela di aria e benzina il più possibile omogenea in maniera

tale da agevolare la combustione nel motore;Nella sua forma più elementare è composto da:una vaschetta a livello costante, uno spruzzatore, un diffusore ed una

valvola a farfalla.

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L’Iniezione ElettronicaL’Iniezione Elettronica

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L’Iniezione elettronicaL’Iniezione elettronica

Il carburante viene iniettato sotto pressione direttamente nei cilindri o nei condotti di aspirazione;

Assicura in qualsiasi condizione di funzionamento del motore un’esatta dosatura del carburante;

Assicura un’uniforme distribuzione del carburante nei vari cilindri.Consente di ottenere potenze specifiche elevate, bassi consumi specifici e

gas di scarico meno inquinanti.

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Confronto iniezione - carburatoreConfronto iniezione - carburatore

Principali vantaggi iniezione:Principali vantaggi iniezione:

miglior controllo del rapporto aria combustibile in tutte le condizioni di funzionamento.

precisa distribuzione del combustibile tra i vari cilindri;più elevato coefficiente di riempimento;ottimizzazione della geometria dei condotti di aspirazione;minor pericolo di detonazione.

Svantaggi:Svantaggi:

maggiore complessità costruttiva,costi iniziali e costi dei ricambi.

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La Centralina elettronicaLa Centralina elettronica

E’ un vero e proprio microcalcolatore che, in base a una serie di istruzioni in esso memorizzate (la cosiddetta mappatura) e alle informazioni ricevute da vari sensori, è in grado di controllare le più disparate funzioni di un motore.

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Sensore fase

Sensore temp.aria asp.

Sensore temperatura motore

Sensori detonazione

Sensore di giri

Potenziometro Farfalla

Sensore velocità

Misuratore aria

Sonda Lambda

Elettroiniettori

Bobine accensione

Gestione climatizzatore

Elettropompa

Circuito antievaporativo

Teleruttori

Attuatore regime minimo

Gestione ventole

Variatore di fase

Gestione turbina Sensore barometrico

INPUT OUTPUT

CentralinaElettronica

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Schema a blocchiSchema a blocchi

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Schema sistema d’iniezione elettronica a Schema sistema d’iniezione elettronica a punti multipli (Bosh L-Jetronic)punti multipli (Bosh L-Jetronic)

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SSENSORI E TRASDUTTORIENSORI E TRASDUTTORI

IINPUTNPUT

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Sensore di giri e PMSSensore di giri e PMS

E’ di tipo induttivo;Il suo segnale è utilizzato dalla centralina per rilevare la

velocità di rotazione del motore;Individua il PMS.

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Sensore di faseSensore di fase

Permette di riconosce la fase del motore;Normalmente ad effetto Hall.

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Sensore di detonazioneSensore di detonazione

Segnale generato dal sensore di detonazione, visto all’oscilloscopio

E’ di tipo piezoelettrico;rileva il battito in testa del motore;le vibrazioni meccaniche sono trasformate in un segnale di

tensione proporzionale all’ampiezza delle vibrazioni.

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Misuratore Portata d’ariaMisuratore Portata d’aria

1, Coperchi 2, Scheda elettronica 3, Sensore 4, Piastra di supporto 5, Supporto 6, Anello O-Ring

Rileva la quantità d’aria aspirata dal motore

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DebimetroDebimetro

E’ un dispositivo impiegato in molti sistemi di iniezione, in grado di misurare il flusso dell'aria che viene aspirato dal motore (e di fornire l'informazione relativa alla centralina di controllo del sistema di iniezione stesso).

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Sonda LambdaSonda Lambda

Svolge una funzione fondamentale ai fini dell’inquinamento;rileva la concentrazione di O2 residuo nei gas di scarico

generando un segnale di tensione proporzionale;Il segnale viene inviato alla centralina elettronica.

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AATTUATORITTUATORI

OOUTPUTUTPUT

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Iniettore motore benzinaIniettore motore benzina

E' il dispositivo impiegato per immettere il combustibile, sotto forma di uno o più getti adeguatamente polverizzati ed opportunamente orientati, nel condotto di aspirazione;

Possono essere a solenoide, e in questo caso vengono controllati elettronicamente (elettroiniettori).

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Valvola elettronicaValvola elettronica

E’ un dispositivo interamente elettronico. non richiede l’utilizzo dell’albero a camme;possibilità di cambiare la velocità di apertura o chiusura della

valvola quasi istantaneamente;si basa su principi elettromagnetici.

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Sistema ValvetronicSistema Valvetronic

E’ un dispositivo in grado di variare le fasi di apertura e chiusura delle valvole di aspirazione e scarico;

calibra l’alzata della valvole di aspirazione elettronicamente;garantisce il massimo riempimento possibile dei cilindri;diminuisce il consumo di carburante.

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ConclusioniConclusioni

L’elettronica ricopre un ruolo nel motore fondamentale.

E’ l’unica tecnologia che permette di ottenere le prestazioni richieste a costi contenuti e con

ingombri accettabili.

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Domande?Domande?