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Motore a combustione interna: come funziona?

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Tradotto con l'aiuto dell'intelligenza artificiale dal nostro articolo originale (fonte: autoride.io)

Un motore a combustione interna è un motore termico che genera energia termica bruciando carburante. Successivamente converte questa energia in lavoro meccanico o un effetto di reazione.

Il termine motore a combustione interna è solitamente inteso come un motore a combustione interna a pistoni, ma questo non è corretto, poiché un motore a combustione interna non deve essere sempre solo un motore a combustione interna a pistoni.

Sommario

Questo articolo farà luce sul motore a combustione interna in senso più ampio, esaminandone vantaggi, svantaggi, classificazione e funzione.

Come funziona un motore a combustione interna?

Un motore a combustione interna brucia carburante, che si trasforma in calore grazie a una reazione chimica. Questo calore, a sua volta, riscalda il gas di lavoro, che ne aumenta la pressione o il volume, consentendo al motore di svolgere un lavoro meccanico o un'azione di reazione.

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Il lavoro meccanico del motore viene eseguito applicando pressione alla parte mobile del motore (ad esempio, i pistoni). Tuttavia, con un motore a razzo o a reazione, il lavoro meccanico della macchina non viene utilizzato per il movimento. Viene invece utilizzato l'effetto reattivo della sostanza che fuoriesce dal motore, che ne assicura il movimento nella direzione opposta.

Un motore a combustione interna può funzionare come segue:

  • Con combustibili solidi, liquidi o gassosi
  • L'ambiente in cui opera è spesso ossigeno atmosferico o una sostanza che rilascia ossigeno durante la combustione.
  • La combustione può avvenire all'interno (combustione interna) o all'esterno del motore (combustione esterna)
  • La parte mobile del motore, che viene spinta dal gas di lavoro, può muoversi in diverse direzioni.
  • Il gas di lavoro può essere separato, ma può anche contenere gas di scarico
  • Il gas di lavoro è in continuo scambio, ma può anche essere racchiuso in modo permanente nel motore

Poiché esistono diversi tipi di motori a combustione interna in diversi modelli che funzionano secondo criteri diversi, è necessario suddividerli in più punti indipendenti.

Tuttavia, questa divisione è solo breve, perché ogni tipo di motore a combustione è suddiviso in ulteriori sottogruppi.

Divisione dei motori a combustione

A seconda del luogo in cui avviene la combustione:

  • Motori a combustione interna (ad esempio spark, diesel, motore Wankel e turbina a combustione)
  • Motori a combustione esterna, nei quali però è necessario distinguere se l'energia entra nello spazio di lavoro attraverso la fornitura di gas di lavoro (ad esempio, una turbina a gas) o mediante trasferimento di calore attraverso un riscaldatore della sostanza di lavoro (ad esempio motore Stirling)

Secondo il ciclo di lavoro:

Secondo il principio di funzionamento:

  • Motori a combustione interna alternativi, più specificamente motori a pistoni alternativi (la maggior parte dei motori a combustione interna alternativi) e motori a pistoni alternativi (motore Wankel)
  • Motori a pale (turbine)
  • Motori reattivi (motori a razzo, o anche motori a reazione)

Secondo il metodo di innesco della combustione:

  • Motori ad accensione comandata - una scintilla da una candela innesca la combustione
  • Motori ad accensione comandata - la combustione è innescata dall'alta temperatura e dalla compressione della miscela di lavoro
  • Motori a bulbo caldo - una fonte di calore esterna può riscaldarlo
  • Motori con accensione combinata

Un'altra divisione dei motori a combustione interna

A seconda del tipo di combustibile bruciato:

  • Gas (combustione di combustibili gassosi, ad esempio CNG e quindi gas naturale) - liquido (combustione di benzina, gasolio o altre sostanze)
  • Solido (carbone polverizzato)
  • Multicombustibile (può passare alla combustione di più tipi di carburante)
  • Dual-fuel (bruciano diversi tipi di carburante contemporaneamente)

Il carburante più comunemente utilizzato per un motore a combustione interna è:

  • Benzina
  • Diesel
  • Gas naturale compresso (GNC)
  • Gas di petrolio liquefatto (GPL)
  • ALcoli (metanolo, etanolo)
  • Idrogeno liquido
  • Cherosene
  • e altri...

Oltre al carburante, l'aria è un componente essenziale della miscela per la maggior parte dei motori a combustione interna, in quanto contiene l'ossigeno necessario alla combustione.

Secondo il luogo di preparazione della miscela:

  • La creazione della miscela avviene al di fuori dello spazio di lavoro (carburatore, SPI, MPI)
  • La creazione della miscela avviene nello spazio di lavoro (iniezione diretta di carburante, ad esempio, Common-rail )

Secondo il metodo di preparazione della miscela:

Secondo il metodo di trasporto aereo:

  • Motori ad aspirazione naturale - l'aspirazione fornisce un vuoto causato dal movimento del pistone nel cilindro
  • Motori sovralimentati - il cilindro viene riempito a una pressione maggiore rispetto all'atmosfera circostante

Ogni tipo di motore a combustione interna ha i suoi vantaggi e svantaggi. Diamo un'occhiata a loro.

Vantaggi dei motori a combustione interna

  • I motori a combustione alternativa raggiungono un'elevata efficienza di conversione dell'energia (avviamento rapido)
  • Possono essere progettati per bruciare vari combustibili, ma anche in varie dimensioni e per scopi diversi

Svantaggi dei motori a combustione interna

  • Impatto sfavorevole sull'ambiente e sulla salute delle persone e di altri organismi
  • Richiedono una fonte di energia estranea per il loro avviamento - ad eccezione dei motori a razzo
  • I motori a combustione alternativa hanno caratteristiche prestazionali svantaggiose
  • Durata di vita limitata