Perché un motore ha un sistema di aspirazione e uno di scarico?

Perché un motore ha un sistema di aspirazione e uno di scarico?

1. Il ruolo del sistema di aspirazione

• Fornire ossigeno: l'essenza della combustione è la reazione chimica tra combustibile e ossigeno. 

Il sistema di aspirazione immette aria (contenente ossigeno) nel cilindro per garantire la completa combustione del carburante.

• Carburante misto: in un motore a benzina, il collettore di aspirazione miscela l'aria con il carburante atomizzato per formare una miscela combustibile (i motori diesel iniettano il carburante direttamente nel cilindro).

• Effetto di raffreddamento: il flusso d'aria di aspirazione può aiutare a raffreddare i componenti interni del motore (come le pareti del cilindro e i pistoni).

• Ottimizzazione della spinta: i motori turbocompressi o sovralimentati migliorano l'efficienza della combustione e la potenza aumentando forzatamente il volume di aspirazione.

2. Il ruolo del sistema di scarico

• Gas di scarico: i gas di scarico dopo la combustione (come CO₂, vapore acqueo, ossidi di azoto, ecc.) 

deve essere scaricato in tempo per evitare di occupare lo spazio del cilindro e compromettere la combustione successiva.

• Riduzione della contropressione: il design ottimizzato dello scarico riduce i residui e migliora l'efficienza di aspirazione. Il diametro e la lunghezza del tubo di scarico influiscono sulle prestazioni del motore.

• Tutela dell'ambiente e riduzione del rumore: il sistema di scarico include un convertitore catalitico (che riduce le emissioni nocive) 

e un silenziatore (che riduce il rumore) per soddisfare le normative ambientali e i requisiti di comfort.

• Azionamento della turbina: in un motore turbocompresso, i gas di scarico azionano la turbina per ruotare, azionando così il compressore sul lato di aspirazione per aumentare la pressione di aspirazione.

3. Il lavoro coordinato di aspirazione e scarico Il motore completa la conversione di energia attraverso un ciclo a quattro tempi (aspirazione, compressione, potenza, scarico) o un ciclo a due tempi:

1. Fase di aspirazione: il pistone si muove verso il basso, la valvola di aspirazione si apre e viene inalata aria fresca o miscela di gas.

2. Corsa di compressione: la valvola è chiusa e il pistone si muove verso l'alto per comprimere il gas miscelato.

3. Fase di potenza: la candela si accende (o accensione per compressione diesel) e la miscela brucia e spinge il pistone verso il basso. 

4. Fase di scarico: la valvola di scarico si apre e il pistone si muove verso l'alto per espellere i gas di scarico. In caso di mancanza di aspirazione, la combustione non può iniziare; 

in caso di mancanza di scarico, la ritenzione dei gas di scarico causerà un forte calo dell'efficienza o addirittura lo spegnimento della fiamma.

4. Confronto di casi particolari

• Motore a due tempi: aspirazione e scarico sono sincronizzati tramite il movimento del pistone (nessuna valvola indipendente), 

ma l'efficienza è bassa e l'inquinamento è elevato, vengono utilizzati principalmente in apparecchiature di piccole dimensioni.

• Motore rotativo: l'aspirazione e lo scarico sono ottenuti tramite il movimento del rotore, la struttura è diversa ma il principio è simile.

Riepilogo L'aspirazione e lo scarico sono i collegamenti fondamentali della respirazione del motore: l'aspirazione fornisce le materie prime per la combustione, mentre lo scarico elimina le scorie. 

Entrambi lavorano insieme per garantire un funzionamento continuo, efficiente e pulito del motore. Le tecnologie moderne (come la fasatura variabile delle valvole e la sovralimentazione) ottimizzano ulteriormente questo processo. 

miglioramento delle prestazioni e della tutela ambientale.