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Il diagramma polare è uno strumento grafico molto utile per rendere conto delle differenze fra il ciclo ideale e quello reale di un motore a combustione interna.
Esso si costruisce tenendo conto del movimento del pistone e della manovella: mentre il pistone compie un moto rettilineo di andata e ritorno la manovella compie un moto rotatorio. In pratica quando il pistone compie un moto di andata o di ritorno, la manovella compie mezzo giro, cioè percorre un angolo di 180 gradi. Un ciclo completo di un motore quattro tempi si conclude con due moti di andata e due di ritorno del pistone e quindi con due giri completi della manovella. Per descrivere il moto totale della manovella bisognerebbe quindi disegnare due circonferenze sovrapposte rendendo il disegno incomprensibile. Si disegna invece una spirale di due giri sulla quale si rappresentano i momenti più importanti del ciclo.
Nella figura sono riportati i punti morti 1 - 2 - 3 - 4 - 5 con l'intesa che i punti 1 - 3 - 5 sono sovrapposti e così pure i punti 2 - 4. Mentre il pistone compie la prima corsa (ammissione da P.M. S. a P.M.I.) la manovella descrive l'angolo da 1 a 2, eccetera.
L'angolo g (gamma) rappresenta l'anticipo dell'iniezione; l'angolo b (beta) è l'angolo di anticipo allo scarico; l'angolo a (alfa) è l'angolo di lavaggio (anticipo dell'ammissione che dovrebbe cominciare nel punto 1 e ritardo dello scarico che dovrebbe finire nel punto 5).
Quando si parla di angoli di anticipo o di ritardo si fa riferimento a questa figura.
Nella pratica costruttiva bisogna ricordare che a e b sono angoli fissi, mentre g è variabile: quando si accelera g cresce, in modo che il tempo dedicato alla combustione rimanga quasi lo stesso (il tempo per far avvenire le reazioni chimiche di combustione non può essere cambiato a piacere). Quando però g diventa troppo grande (per un guasto) si ha quel fenomeno che si chiama "battere in testa" e che è dovuto al fatto che la combustione inizia troppo presto e il pistone viene rimandato indietro dalla spinta del gas che brucia.
La distribuzione ha il compito di comandare le valvole, e quindi di permettere la realizzazione del ciclo.
Nella figura è rappresentato il sistema con albero a camme laterale. Un secondo sistema è quello con albero in testa nel quale le camme agiscono direttamente sul gambo delle valvole. Il primo sistema è di più agevole costruzione e verifica, il secondo è più rapido e puntuale, anche se è più soggetto ad usura per effetto dello strisciamento della camma sulla testa della valvola.
Come si vede dalla figura il sistema consiste in un albero, quello a camme, dotato di sporgenze, che ruota essendo collegato all'albero motore, con velocità uguale se il motore è a due tempi, con velocità metà se il motore è a quattro tempi. La camma agisce su un'asta che a sua volta agisce sul bilanciere, il quale, ruotando sul suo perno, spinge la valvola verso il basso, contrastando così l'azione della molla di richiamo.
Il difetto di questo sistema consiste nel fatto che ci sono troppi elementi in moto, per cui il comando della valvola può risultare in ritardo rispetto al tempo opportuno per l'apertura o la chiusura delle valvole. Ciò richiede una manutenzione e una verifica molto attenta, anche se diluita nel tempo in quanto sono praticamente assenti gli strisciamenti che sono causa di maggiori usure.
La valvola a riposo risulta sempre chiusa per l'azione della molla di richiamo. La superficie del cappello deve essere ben pulita e aderente alla superficie del foro, altrimenti si avrebbero fughe di aria o di gas combusto. Perciò periodicamente le valvole devono essere smerigliate, per togliere eventuali tracce di carbonio incombusto.
ADIABATICA: si chiama così una trasformazione che avviene senza scambio di calore, cioè senza fornire né sottrarre calore al gas.
CAMME: sono sporgenze sagomate in modo opportuno dell'albero della distribuzione. Sulle camme poggiano le aste che quindi assumono un movimento su-giù seguendo il loro profilo.
CICLO: qualunque serie di operazioni che si ripetono costituiscono un ciclo, cioè un cerchio, perché l'ultima operazione riporta al punto di partenza.
CICLO DI LAVORO: il motore deve produrre lavoro, cioè energia cinetica (energia di movimento). Per ottenere questo risultato alcune operazioni, dette "fasi", si devono ripetere periodicamente una di seguito all'altra, costruendo appunto un ciclo (cerchio) chiuso.
COMBUSTIONE INTERNA: il motore funziona perché la benzina o il gas brucia (combustione) all'interno del motore stesso (nel cilindro); i motori a combustione esterna sono quelli nei quali la combustione avviene fuori del motore, come nelle macchine a vapore, nelle quali la combustione avviene nella caldaia.
COMPRESSIONE: comprimere significa far diminuire il volume.
COMPRESSORE: è la macchina che permette di comprimere i gas, cioè di far diminuire il loro volume.
DIESEL: è il nome dell'ingegnere tedesco che alla fine del 1800 inventò il motore che ha preso il suo nome.
EFFICIENZA: è la capacità di fare qualcosa nel modo migliore sfruttando tutte le possibilità.
EOLICA: dovuta al movimento dell'aria, cioè al vento. Eolo era il dio greco che custodiva i venti.
FENOMENO: fenomeno è qualunque variazione della situazione esistente in un certo momento.
FUNZIONALE: un elemento si dice funzionale quando la sua mancanza impedisce il funzionamento dell'organismo che lo contiene. Per esempio la mancanza dell'impianto di lubrificazione porta alla rovina del motore.
IMPIANTO: insieme di elementi solidi, liquidi o gassosi che realizzano un certo compito, per esempio l'impianto di raffreddamento.
ISOBARA: trasformazione a pressione costante.
ORGANISMO: insieme di oggetti collegati in modo da realizzare un certo compito, come per esempio biella e manovella che insieme trasformano il moto alternativo del pistone in moto rotatorio dell'albero motore.
POMPA: è la machina in grado di mettere in pressione i liquidi.
POTENZIALE: è l'energia "nascosta", cioè quella che non ha ancora prodotto effetti.
SCHEMA A BLOCCHI: disegno costituito di rettangoli e frecce in modo da individuare gli organi funzionali e i loro legami. Le frecce indicano il verso del funzionamento dal punto di partenza a quello di arrivo.
SISTEMA: insieme di organi che realizzano l'intero oggetto che si sta studiando.
TRASFORMAZIONE: trasformazione ha il significato di fenomeno durante la quale cambia il volume o la pressione o la temperatura del gas, oppure gli si fornisce o sottrae del calore.
TURBINA: macchina rotante munita di palette che vengono spinte dall'acqua o dal gas. Nei motori "turbo" la turbina è mossa dai gas di scarico del motore che hanno ancora velocità e pressione abbastanza grandi.