Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia
Corso di Laurea Triennale in Ingegneria Elettronica ed
in Ingegneria Informatica
A.A. 2005/2006 – II Periodo di lezione
Corso di:
Dinamica e Controllo delle Macchine
Docente: Prof. Giuseppe Cantore
Introduzione ai Motori a
Combustione Interna
Introduzione ai Motori a Combustione Interna
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TESTI DI RIFERIMENTO
1) MACCHINE – Appunti tratti dalle lezioni del
Prof. Giuseppe Cantore – Autore: Prof.
Giuseppe Cantore – Casa editrice Progetto
Leonardo – Bologna
2) Appunti e dispense forniti dal docente
Introduzione ai Motori a Combustione Interna
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MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA
Classificazione:
 Modo di avviare la combustione
 Durata del ciclo
 Natura del combustibile
 Alimentazione dell’aria
 Alimentazione del combustibile
 Regolazione del carico
 Tipo di moto delle parti in movimento
 Sistema di raffreddamento
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MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA
Classificazione:
Modo di avviare la
combustione
Accensione comandata (da
una scintilla)
Accensione spontanea (per
compressione)
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MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA
Classificazione:
Durata del ciclo
descritto
Ciclo completo in quattro
corse del pistone:
Ciclo completo in due
corse del pistone:
4 TEMPI
2 TEMPI
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MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA
Classificazione:
Natura del
combustibile usato
Benzina
Gasolio
Olio
combustibile
Doppio Combustibile (gas
come base e liquido per
avviare la combustione)
Gas
Alcool
Motore poli-combustibile
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MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA
Classificazione:
Alimentazione
dell’aria
Motore
aspirato
Motore
sovralimentato
Motore
turbocompresso
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MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA
Classificazione:
Alimentazione del
combustibile
Motore a
carburazione
Motore a
iniezione nel
cilindro
(diretta)
Motore a iniezione
nei collettori di
aspirazione
(indiretta)
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MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA
Classificazione:
Regolazione del carico
per variazione
della
composizione
della miscela
(regolando la
quantità di
combustibile)
della quantità di
carica
introdotta per
ciclo (di
composizione
pressoché
costante)
per combinazione
dei due metodi
precedenti
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MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA
Classificazione:
Tipo di moto delle
parti del motore in
movimento
Alternativo
Rotatorio
Introduzione ai Motori a Combustione Interna
Oscillante
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MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA
Classificazione:
Sistema di
raffreddamento
Ad aria
A liquido
Motore adiabatico
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MOTORE ALTERNATIVO
Architettura di un
motore alternativo
a 4 tempi
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GRANDEZZE GEOMETRICHE E
CINEMATICHE CARATTERISTICHE
 Punto Morto Inferiore (PMI):
posizione angolare in corrispondenza
della quale il pistone si trova più
lontano dalla testa;
 Punto Morto Superiore (PMS):
posizione angolare in corrispondenza
della quale il pistone si trova più
vicino alla testa;
 Alesaggio D: diametro interno del
cilindro;
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GRANDEZZE GEOMETRICHE E
CINEMATICHE CARATTERISTICHE
 Corsa C: spazio percorso dall’asse
dello spinotto nel passaggio da un
punto morto all’altro coprendo un
angolo di manovella di 180°; la corsa è
dunque pari a due volte il raggio di
manovella, Rm;
 Volume totale del cilindro Vt: è il
volume compreso fra la testa ed il
pistone quando questo si trova al PMI
ed è uguale al massimo volume del
cilindro;
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GRANDEZZE GEOMETRICHE E
CINEMATICHE CARATTERISTICHE
 Volume della camera di
combustione V0: è il volume
compreso fra la testa ed il pistone
quando questo si trova al PMS ed è
uguale al minimo volume del cilindro;
 Cilindrata unitaria Vc: volume
spazzato dal pistone nella sua corsa dal
PMS al PMI;
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GRANDEZZE GEOMETRICHE E
CINEMATICHE CARATTERISTICHE
 Rapporto volumetrico di
compressione, : rapporto fra il
volume totale del cilindro ed il volume
della camera di combustione, ossia:
Vt V0  Vc


V0
V0
Tipici valori del rapporto di
compressione sono compresi tra 8 e 12
per i motori AS e tra 12 e 24 per i
motori AC
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GRANDEZZE GEOMETRICHE E
CINEMATICHE CARATTERISTICHE
 Angolo di manovella, : angolo
descritto dalla rotazione della
manovella a partire dal PMS; indicata
con  la velocità di rotazione
dell’albero motore e con n il suo
numero di giri nell’unità di tempo si
ha:
   t  2    n  t
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GRANDEZZE GEOMETRICHE E
CINEMATICHE CARATTERISTICHE
 Rapporto corsa/alesaggio, C/D:
solitamente nel campo
dell’autotrazione vengono assunti
valori prossimi all’unità per ragioni di
ingombro e di peso. Tuttavia non è
raro trovare motori a corsa corta, i
quali presentano diversi vantaggi
rispetto ad un motore a corsa lunga di
pari cilindrata riassumibili in:
 incremento della potenza (la
potenza aumenta con il quadrato del
diametro e solo con l’esponente 0.5
della corsa)
Introduzione ai Motori a Combustione Interna
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GRANDEZZE GEOMETRICHE E
CINEMATICHE CARATTERISTICHE
 Rapporto corsa/alesaggio, C/D:
solitamente nel campo
dell’autotrazione vengono assunti
valori prossimi all’unità per ragioni di
ingombro e di peso. Tuttavia non è
raro trovare motori a corsa corta, i
quali presentano diversi vantaggi
rispetto ad un motore a corsa lunga di
pari cilindrata riassumibili in:
 possibilità di un migliore
alloggiamento delle valvole,
possibilità di adottare valvole di
maggior diametro, etc.
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GRANDEZZE GEOMETRICHE E
CINEMATICHE CARATTERISTICHE
 Rapporto corsa/alesaggio, C/D:
d’altra parte i motori a corsa lunga
offrono anch’essi dei vantaggi
soprattutto dal punto di vista termico:
 camere di combustione più
raccolte;
 più elevati rendimenti;
 migliore raffreddamento del
pistone e del cilindro (maggiore
rapporto superficie/volume)
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NOMENCLATURA MANOVELLISMO
sB  l  r  l  cos       r  cos 
sB  l  r  l  cos   r  cos 
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SPOSTAMENTO DEL PISTONE
l  sen   r  sen 
sen     sen 
Ponendo
r

l
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SPOSTAMENTO DEL PISTONE
 Inoltre si può ricavare:
2
2
2

cos   1  sen    1    sen 
 Legge di spostamento del pistone:


1


2
2
sB  r  1  cos    1  1    sen  



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NOMENCLATURA MANOVELLISMO
Introduzione ai Motori a Combustione Interna
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SPOSTAMENTO DEL PISTONE
 Spostamento del pistone sp:
C 
1
1
2
2 
s p   1   cos    1    sen  
2  


ponendo:
C
Rm 
2
Rm

Lb
 Rm = raggio di manovella
 Lb = lunghezza di biella
 C = corsa
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VELOCITÀ DEL PISTONE
 Velocità media del pistone vmp:
v mp  2  C  n
 n = regime di rotazione del motore
 Velocità del pistone vp:

 
  sen2
v p  v mp    sen 

2
2
2 
2  1    sen  
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ACCELERAZIONE DEL PISTONE
 Velocità del pistone semplificata:
 


v p  v mp    sen   sen2 
2 
2

 Accelerazione del pistone ap:
C
ap      cos     cos2
2
2
  = velocità angolare del motore
   t
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ESEMPIO APPLICATIVO
DATI MOTORE
Corsa [cm]
6.960
Lunghezza di biella [cm]
13.130
Regime di rotazione [rpm]
4000
Raggio di manovella [cm]
3.480
Rapporto  [adim.]
0.265
Regime di rotazione [giri/s]
66.667
Velocità angolare [rad/s]
418.88
Velocità media del pistone [cm/s]
928.00
Velocità media del pistone [m/s]
9.28
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ESEMPIO APPLICATIVO
SPOSTAMENTO DEL PISTONE
sp [cm]
8.0
6.0
4.0
2.0
0.0
-180
-120
-60
0
60
Introduzione ai Motori a Combustione Interna
120
 [°ATDC]
180
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ESEMPIO APPLICATIVO
VELOCITÀ DEL PISTONE
vp [cm/s]
2400
1200
0
-1200
-2400
-180
-120
-60
0
60
Introduzione ai Motori a Combustione Interna
120
 [°ATDC]
180
30
ESEMPIO APPLICATIVO
ACCELERAZIONE DEL PISTONE
ap [cm/s2]
1.25E+06
6.25E+05
0.00E+00
-6.25E+05
-1.25E+06
-180
-120
-60
0
60
Introduzione ai Motori a Combustione Interna
120
 [°ATDC]
180
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PARAMETRI MOTORE
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PARAMETRI MOTORE
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