IL MOTORE ENDOTERMICO

COSA E’ ?

POTENZA NEL MOTO RETTILINEO

P = F * s/t = F *v

• P = Potenza [Watt; W]• L = Lavoro [Joule; J]• t = tempo [secondi; s]• v = velocità [metri/secondo; m/s]

POTENZA NEL MOTO ROTATORIO

P = 2Mn = F *v

• P = Potenza [Watt; W]• M = Momento [Newton metri; Nm]• n = numero giri [giri/s]

NOTA BENE: quando il numero di giri è ESPRESSO in giri/min diventa:

P = 2Mn/60 = Mn *0,105 = F *v

POTENZA NEL MOTO ROTATORIO

POTENZA NEL MOTO ROTATORIO

CARATTERISTICHE COSTRUTTIVE

C = Corsa: distanza tra le 2 posizioni estreme dello stantuffo (PMI e PMS); la corsa è pari a 2 volte il raggio della manovella dell'albero motore su cui è incernierata la biella;

D = Alesaggio: diametro interno del cilindro;

PMI = Punto Morto Inferiore; PMS = Punto Morto Superiore; V1 = Volume complessivo del cilindro

quando lo stantuffo è al PMI; V2 = Volume residuo del cilindro quando lo

stantuffo è al PMS (volume della camera di combustione);

V1-V2 = Cilindrata unitaria (di un cilindro); V1/V2 = Rapporto di compressione.

FASI DEL CICLO A 4 TEMPI DIESEL

Analogia con l’alimentazione animale

ENERGIA GREZZA o LORDAENERGIA GREZZA o LORDA

ENERGIA DIGERIBILEENERGIA DIGERIBILE

ENERGIAENERGIAMETABOLIZZABILEMETABOLIZZABILE

ENERGIAENERGIANETTANETTA

FECIFECI

METANOMETANOURINEURINE

EXTRACALOREEXTRACALORE

USCITEUSCITE

UTILIZZAZIONE DELL’ENERGIA GREZZA

ENTRATEENTRATE

MANTENIMENTOMANTENIMENTOPRODUZIONEPRODUZIONE

ENERGIA UTILEENERGIA UTILE

Analogia tra consumo specifico e indice di trasformazione degli alimenti

Consumo specifico, rendimento e rapporto peso/potenza per alcuni tipi

di motore

Tipo di motore Consumo specifico

Rendimento totale

Rapporto peso /

potenza,

Cs , g/kWh t kg/kW

Ciclo otto

Motocicletta (2 tempi) 400 - 600 0,13 - 0,20 2,5 - 6

Automobile (4 tempi) 290 - 380 0,22 - 0,28 2,0 - 4

Ciclo diesel

Automobile 220 - 270 0,31 - 0,38 5,0 -7

Autocarro 220 - 240 0,34 - 0,38 5,0-9

Trattrice agricola 230 - 270 0,31 - 0,36 6,0-10

Analogia tra consumo specifico e indice di trasformazione degli alimenti

2

npVW mem

dove •V è la cilindrata in m3, •pme la pressione media effettiva all’interno del pistone in Pa, •n il numero di giri in s-1.L'equazione dice in sostanza che la potenza di un motore può essere aumentata:•- aumentando la cilindrata (cilindri più grandi, più cilindri);•- aumentando la pressione media effettiva (aumento del rapporto di compressione, migliore riempimento del cilindro, sovralimentazione);•- aumentando il numero di giri.Ad esempio, si abbia un motore diesel aspira to con pme = 7 bar (= 700.000 Pa), V = 2500 cm3 (= 0,0025 m3), regime massimo n = 2400 n/min (= 40 s-1); la potenza massima sarà Wm = 700.000 · 0,0025 · 40 / 2 = 35.000 W = 35 kW. Lo stesso motore sovralimentato (pme = 9 bar = 900.000 Pa) avrà invece potenza massima = 900.000 · 0,0025 · 40 / 2 = 45 kW.

Si può dimostrare che la potenza di un motore endotermico è data da

FUNZIONAMENTO

TURBOCOMPRESSIONE

FUNZIONAMENTO

FUNZIONAMENTO

• Rappresentazione teorica del ciclo Diesel.

• A-B, aspirazione;• B-C, compressione; • C, inizio combustione;

C-D, combustione; • D-E, espansione; • E-F-G, scarico.

pressioneatmosferica(1 bar)

p

VPMS PMI

A=G B=F

C D

E

FUNZIONAMENTO

Rappresentazione reale di un generico ciclo di un motore endotermico.

• A-B, aspirazione in depressione;

• B-D, compressione; • C, inizio combustione

(scintilla o inizio iniezione);

• D-E, combustione ed espansione;

• E-A, scarico in sovrapressione.

pressioneatmosferica(1 bar)

p

VPMS PMI

AB

C

D

E

Lavoro attivo

Lavoro passivo

TIPI

diesel veloci a 4 tempi, aspirati o sovralimentati (turbocompressi), ad iniezione diretta.

FAMIGLIE DI MOTORI

MOTORE SOVRALIMENTATO A 4 CILINDRI

COMPONENTI

COMPONENTI

COMPONENTI

COMPONENTI

COMPONENTI

COMPONENTI

COMPONENTI

COMPONENTI

COMPONENTI

COMPONENTI

COMPONENTI

COMPONENTI

COMPONENTI

COMPONENTI

Sistema iniezione common rail

COMPONENTIIn rosso il common rail

COMPONENTI

Sistema iniezione common rail

1. Asta di pressione2. Spina3. Ugello4. Bobina5. Valvola pilota6. Otturatore a sfera7. Area di controllo8. Volume di alimentazione9. Volume di controllo10.Ritorno combustibile -bassa pressione11.Condotto di controllo12.Condotto di alimento13.Connessione elettrica14.Raccordo entrata combustibile alta

pressione15.Molla

COMPONENTI

COMPONENTI

COMPONENTI

CURVE CARATTERISTICHE

CURVE CARATTERISTICHE

CURVE CARATTERISTICHE

CURVE CARATTERISTICHE

CURVE CARATTERISTICHE

CURVE CARATTERISTICHE

CURVE CARATTERISTICHE

CURVE CARATTERISTICHE

CURVE CARATTERISTICHE

Riprogrammare la centralina

Oggi i costruttori creano più trattori usando lo stesso motore con diverse regolazioni della centralina per motivi di marketing

EVOLUZIONE