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Autore: G. Caputo, F. Rispoli

Collana: CA - 52 - Cernobbio 1997

Note:
Nelle caratteristiche funzionali dei motori alternativi (siano essi a combustione interna o esterna) gioca un ruolo fondamentale la legge del moto degli stantuffi. Questa e' stata affidata storicamente ai manovellismi di spinta ordinari o con guida a testacroce; inoltre, nei motori a combustione esterna, e' invalso l'uso di altri particolari meccanismi, quali la piastra oscillante o il cinematismo di Ross, ecc. Le leggi del moto del pistone risultano quindi sinusoidali o quasi sinusoidali, condizionando cosi' le prestazioni ottenibili con riferimento ai cicli termodinamici ideali dei motori volumetrici in argomento. Opportune condizioni di quasi-stazionarieta' dei pistoni ai punti morti possono invece implicare miglioramenti nei coefficienti di riempimento, nel processo di combustione, nella sostituzione della carica e negli scambi di calore. La presente memoria analizza i limiti imposti alla realizzazione dei cicli termodinamici ideali dei motori volumetrici dai cinematismi usualmente utilizzati e suggerisce alcuni meccanismi non convenzionali la cui affidabilita' e' implicita nella loro semplicita' costruttiva. Essi impongono condizioni di quasi-stazionarieta' del pistone ad un punto morto o ad entrambi e raggiungono questo obiettivo sovrapponendo al movimento pressoche' sinusoidale conferito allo stantuffo dal manovellismo ordinario un'armonica (seconda o terza) di modesta ampiezza, che puo' essere applicata sia sulla testa sia sul piede di biella a seconda della configurazione del motore. Ricerche gia' effettuate sui motori a c.e. ad aria calda ed a c.i. 2t hanno messo in luce l'utilita' di inserire nella legge del moto dello stantuffo la 2a armonica: nei primi per favorire gli scambi di calore con l'esterno e nei secondi per migliorare l'operazione di lavaggio. Nella memoria, dopo un richiamo a queste ricerche, viene illustrata la convenienza d'inserire nella legge del moto, per i motori a c.i. a 4t, una terza armonica di ampiezza contenuta, che, senza alterare in misura rilevante l'andamento delle accelerazioni dell'equipaggio mobile, ferma il pistone ai due punti morti per periodi di tempo sufficienti ad allungare la fase di espansione, a facilitare la sostituzione della carica e a realizzare la combustione isometrica senza ricorrere ad ampie fasature della distribuzione, non sempre soddisfacenti e non sempre agevolmente praticabili con la desiderata variabilita' della loro angolazione.