Un motore alternativo a combustione interna è un tipo di motore a combustione dotato di un pistone, il cui compito è quello di mediare la conversione dell'energia termica generata da una reazione chimica nel lavoro meccanico del motore.

Con il termine motore a combustione a pistoni possiamo immaginare un motore classico con moto alternativo del pistone oppure un motore meno diffuso con pistone rotante e quindi il motore Wankel.

Motore a scoppio a pistoni

1. A seconda del luogo in cui avviene la combustione:

• Un motore a combustione interna (ad esempio, un motore benzina o diesel)
• Un motore a combustione esterna (ad esempio, un motore Stirling)

2. Un motore con ciclo di lavoro intermittente:

• Motore a due tempi
• Motore a quattro tempi

3. Secondo il movimento del pistone:

• Motore con movimento a pistone alternativo
• Motore con movimento a pistone rotante (motore Wankel)

Tuttavia, per qualificare un motore come motore alternativo a combustione interna, deve soddisfare almeno una condizione di ciascuno di questi tre punti. Attualmente la tipologia di motore a scoppio a pistoni più diffusa è quella a quattro tempi ea due tempi a combustione interna con moto rettilineo alternativo.

Altri tipi di motori a combustione a pistoni non vengono più utilizzati o vengono utilizzati solo in minima parte.

Motori a combustione esterna con movimento a pistoni rettilinei

Questo tipo di motore è il meno utilizzato tra i motori a combustione a pistoni. Il motore Stirling utilizza il calore proveniente da una fonte esterna per creare energia per il ciclo di lavoro.

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Il motore Stirling utilizza l'energia chimica della combustione del combustibile per riscaldare una sostanza di lavoro isolata, che esegue il lavoro nel motore. La combustione avviene sempre all'esterno del motore e la sostanza di lavoro isolata è spesso il gas.

Motori a combustione interna e movimento rotatorio del pistone

Questa categoria include il motore Wankel, a volte chiamato motore rotativo. È un motore a combustione interna con un pistone rotante che converte la pressione in movimento rotatorio. A differenza di un classico motore a combustione a pistoni, tutte le parti di un motore Wankel ruotano in una direzione.

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Il ciclo a quattro tempi: aspirazione, compressione, combustione e scarico, avviene tra l'involucro interno di forma ovale e il pistone rotante di forma triangolare.

I pistoni ruotano attorno ad un albero, denominato albero eccentrico, e passano attraverso il centro del rotore. Una grande ruota dentata provvede al movimento circolare del pistone a denti interni, posto al centro del rotore (pistone). Un piccolo ingranaggio che innesta l'ingranaggio del rotore è fissato rigidamente all'albero.

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Nei punti in cui il pistone rotante incontra il guscio interno del coperchio del motore, una guarnizione garantisce la creazione di tre spazi isolati tra il rotore e il guscio. Mentre il pistone ruota, questi spazi si muovono nella direzione di rotazione e aumentano e diminuiscono di volume.

Motori a combustione interna con movimento a pistoni rettilinei:

Il motore a scoppio a pistoni con combustione interna e movimento alternato del pistone appartiene ai più diffusi motori utilizzati per guidare automobili, motociclette, navi e piccoli aerei.

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È, quindi, il rappresentante più numeroso non solo dei motori a combustione a pistoni ma anche di tutti gli altri motori a combustione.

Possiamo includere questi motori nella categoria:

• Motori a benzina a due tempi (si tratta di piccoli motori utilizzati principalmente per la guida di motociclette)
• Motori diesel a due tempi (si tratta di motori utilizzati più spesso nell'industria, come i generatori di riserva per la produzione di energia elettrica)
• Motori a quattro tempi motori a benzina a quattro tempi (si tratta di motori di varie dimensioni, più spesso utilizzati per guidare automobili)
• Motori diesel a quattro tempi (si tratta di motori di varie dimensioni, più spesso utilizzati per guidare automobili, autobus, furgoni o camion e altri veicoli pesanti macchinari)

Concetto di questo motore in poche parole:

Un motore a combustione a pistoni con combustione interna converte l'energia chimica in energia meccanica bruciando la miscela. Dopo l'accensione della miscela nella camera di combustione, che deve essere perfettamente sigillata, si crea una forte pressione che agisce sul pistone del motore e lo mette in movimento.

Il movimento di scorrimento del pistone viene trasmesso attraverso la biella all'albero a gomiti e si trasforma quindi in uno rotatorio, grazie al quale è assicurato il conducente di un'auto o di un'altra macchina.

Un ciclo di lavoro del motore è costituito dalle seguenti fasi:

1. Aspirazione - la fase di riempimento del cilindro con una nuova carica
2. Compressione - la fase di compressione della miscela
3. Combustione - la fase della combustione, durante la quale avviene la trasformazione dell'energia termica in lavoro meccanico
4. Scarico - la fase di espulsione dei gas di scarico dal cilindro

Motore alternativo a combustione interna e sua costruzione:

I motori a combustione alternativa con movimento rettilineo a pistone e combustione interna possono essere suddivisi in diversi gruppi in base a diverse caratteristiche progettuali, vale a dire:

Secondo il metodo di raffreddamento:

• Motore raffreddato ad aria
• Motore raffreddato a liquido

Dividiamo i motori a combustione a pistoni in base al numero e alla disposizione dei cilindri e degli alberi motore in:

Motori monoalbero:

Un motore monoalbero è un motore a combustione a pistoni dotato di un solo albero a gomiti. Questo tipo di motore è il più frequentemente rappresentato nella costruzione di motori a scoppio a pistoni.

Il gruppo di motori monoalbero comprende:

• Motori monocilindrici
• Motori in linea - rispettivamente a fila singola, che hanno tutti i cilindri in una fila
• Motori a doppia fila - motori a V con cilindri a V, motori con cilindri A o motori VR
• Motori a tre ranghi - motori W
• Motori a ventola
• Motori a quattro ranghi - motori X
• Motori radiali - con cilindri posizionati attorno all'albero motore
• Motori multiradiale - due, motori radiali a tre, quattro cilindri e così via

In base al numero di cilindri, alcuni dei suddetti tipi appartengono al gruppo dei motori piatti.

Motori multialbero:

Un motore multialbero è un motore a combustione a pistoni dotato di più alberi a gomiti. In base al numero di alberi, i motori multialbero sono chiamati a due alberi, tre alberi e così via.

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La costruzione a più alberi del motore consente la realizzazione di motori a pistone singolo, a due pistoni e a più pistoni.

Questo gruppo comprende:

• Motori a pistoni controrotanti
• Motori a cilindri paralleli - motori a U
• Motori triangolari
• Motori a Y
• Motori quadrilateri
• Motori ad H

In base al numero di cilindri, alcuni dei suddetti tipi appartengono al gruppo dei motori piatti.

Divisione dei motori a combustione a pistoni in base al tipo di distribuzione:

1. Motore con distribuzione a canali
2. Motore con distribuzione a slitta
3. Motore con distribuzione a valvole:

• Distribuzione valvole F - con una valvola sul lato del cilindro con l'altra nella testata (design obsoleto)
• Distribuzione valvole SV (valvola laterale) - con una valvola sul lato del cilindro (design obsoleto)
• Distribuzione valvole OHV (valvola in testa) - con valvole nella testata
• Treno valvole OHC (albero a camme in testa) - con valvole e un albero a camme nella testata
• Treno valvole DOHC o 2xOHC - con due alberi a camme nella testata
• Motore con distribuzione combinata - un canale, l'uscita da una valvola di solito gestisce l'ingresso della miscela.

I parametri caratteristici di un motore alternativo a combustione con movimento alternativo del pistone sono:

• Corsa - la distanza tra il centro inferiore e superiore del pistone
• Stroke volume - la differenza nei volumi della camera di combustione tra il centro inferiore e superiore del pistone in cm3
• Il volume della compressione spazio - il volume che rimane nel cilindro in cm3 quando il pistone è nel punto morto superiore
• Rapporto di compressione - il rapporto tra il volume del cilindro quando il pistone è nel punto morto inferiore e il volume quando il il pistone è nel punto morto superiore

Parametri di base di un motore a combustione a pistoni:

I parametri tecnici di base di un motore a combustione a pistoni includono potenza e coppia. La velocità massima e l'accelerazione dell'auto dipendono da questi parametri, dal consumo di carburante o dalla capacità di salire in salita.

La potenza del motore è espressa in kilowatt (kW) e cavalli vapore (PS, HP, ks). L'unità di misura della coppia è Newtonmetro (Nm) o libbra per piede (ft-lbs).