I motori a combustione interna (ICE) sono la forma più comune di motori termici, in quanto vengono utilizzati in veicoli, barche, navi, aerei e treni. Sono chiamati come tali perché il carburante viene acceso per fare lavoro all’interno del motore. La stessa miscela di carburante e aria viene quindi emessa come scarico. Questo può essere fatto usando un pistone (chiamato motore alternativo) o con una turbina.
La legge del gas ideale
I motori termici a combustione interna funzionano secondo il principio della legge del gas ideale: ., Aumentando la temperatura di un gas aumenta la pressione che rende il gas desidera espandere. Un motore a combustione interna ha una camera, che ha aggiunto carburante ad esso che si accende al fine di aumentare la temperatura del gas.
Quando il calore viene aggiunto al sistema, costringe il gas all’interno di espandersi. Con un motore a pistoni, questo fa salire il pistone (vedi Figura 2), e con una turbina a gas, l’aria calda viene forzata nella camera della turbina, ruotando la turbina (Figura 1)., Collegando il pistone o la turbina a un albero a camme, il motore è in grado di convertire una parte dell’energia immessa nel sistema in un lavoro utile. Per comprimere il pistone in un motore a combustione intermittente, il motore scarica il gas. Un dissipatore di calore viene quindi utilizzato per mantenere il sistema in funzione a una temperatura costante. Una turbina a gas, che utilizza la combustione continua, semplicemente esaurisce il suo gas in modo continuo piuttosto che in un ciclo.
Pistoni vs turbine
Figura 1. Un diagramma di un motore a turbina a gas.,
Un motore che utilizza un pistone è chiamato motore a combustione intermittente, mentre uno che utilizza una turbina è chiamato motore a combustione continua. La differenza nella meccanica è ovvia a causa dei nomi, ma la differenza nell’uso è meno ovvia.
Un motore a pistoni è estremamente reattivo, rispetto a una turbina, oltre che più efficiente in termini di carburante a basse uscite. Questo li rende ideali per l’uso nei veicoli, in quanto si avviano anche più rapidamente., Al contrario, una turbina ha un rapporto potenza-peso superiore rispetto a un motore a pistoni e il suo design è più affidabile per le alte uscite continue. Una turbina funziona anche meglio di un motore a pistoni aspirato ad alta quota e temperature fredde. La sua configurazione leggera, l’affidabilità e la capacità di alta quota rendono le turbine il motore di scelta per gli aerei. Le turbine sono anche comunemente utilizzate nelle centrali elettriche per la generazione elettrica.
Motore a quattro tempi
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Mentre ci sono molti tipi di motori a combustione interna il motore a pistoni a quattro tempi (Figura 2) è uno dei più comuni. Viene utilizzato in varie automobili (che utilizzano specificamente benzina come carburante) come auto, camion e alcune moto. Un motore a quattro tempi eroga una corsa di potenza per ogni due cicli del pistone. C’è un’animazione a destra, di un motore a quattro tempi, e ulteriori spiegazioni del processo di seguito.,
- Il carburante viene iniettato nella camera.
- Il carburante prende fuoco (questo accade in modo diverso in un motore diesel rispetto a un motore a benzina).
- Questo fuoco spinge il pistone che è il movimento utile.
- I prodotti chimici di scarto, in volume (o massa) questo è principalmente vapore acqueo e anidride carbonica. Ci possono essere anche inquinanti come il monossido di carbonio dalla combustione incompleta.
Motore a due tempi
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Come suggerisce il nome, il sistema richiede solo due movimenti del pistone per generare potenza. Il principale fattore di differenziazione che consente al motore a due tempi di funzionare con solo due movimenti del pistone è che lo scarico e l’aspirazione del gas avvengono simultaneamente, come si vede nella Figura 3. Il pistone stesso viene utilizzato come valvola del sistema, insieme all’albero motore, per dirigere il flusso dei gas., Inoltre, a causa del suo frequente contatto con componenti in movimento, il carburante viene miscelato con olio per aggiungere lubrificazione, consentendo corse più lisce. Nel complesso il motore a due tempi contiene due processi:
- La miscela aria-carburante viene aggiunta e il pistone si muove verso l’alto (compressione). La porta di ingresso viene aperta a causa della posizione del pistone e la miscela aria-carburante entra nella camera di tenuta. Una candela accende il carburante compresso e inizia la corsa di potenza.
- Il gas riscaldato esercita un’alta pressione sul pistone, il pistone si muove verso il basso (espansione), il calore di scarto è esaurito.,
Motore rotativo (Wankel)
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Figura 4. Ciclo del motore rotativo. Prende aria / carburante, lo comprime, si accende fornendo un lavoro utile, quindi scarica il gas.
In questo tipo di motore, c’è un rotore (cerchio interno etichettato “B” in Figura 4) che è contenuto in un alloggiamento di forma ovale. Esegue i passaggi comuni del ciclo a quattro tempi (aspirazione, compressione, accensione, scarico) tuttavia, questi passaggi si verificano 3 volte per uno spin del rotore, creando tre colpi di potenza per rotazione.,
Per ulteriori letture
- Motore rotativo
- Motore a due tempi
- Motore a quattro tempi
- Legge gas ideale
- O esplorare una pagina casuale