Una nuova concezione di due tempi (parte 2)
I motori a due tempi presentano due importanti vantaggi rispetto ai quattro tempi: producono circa il doppio della potenza e sono pure più semplici. Un’idea di Serguei Tikhonenkov. Presentiamo qui la seconda parte di un articolo apparso su DIESEL di Novembre.
I moderni motori a due tempi, così come i quattro tempi, sono costruiti utilizzando il classico design: cilindro, pistone, biella e albero motore, e diversi svantaggi conosciuti dei motori convenzionali sono:
1. Una inefficiente combinazione di pressione all’interno del cilindro e forza tangenziale sull’albero motore. Qui dobbiamo considerare con più attenzione il fatto che con l’aumento della pressione al massimo e la combustione di una parte significativa della miscela, l’albero motore ruota di 180 gradi, e il rapporto tra la forza tangenziale sull’albero motore e la forza che agisce sul pistone varia da 0 a 1 e da 1 a 0. Così, si osservano due fenomeni quando l’albero motore ruota di 180 gradi:
– la pressione cambia da un valore massimo a uno minimo (fig. 2), che coincide con una parte isotermica (colpo di combustione) del ciclo di Carnot.
Un processo politropico è descritto dalla seguente equazione:
P V n = costante.
– la forza tangenziale sull’albero motore cambia da 0 a 1 e da 1 a 0 (fig. 3).
T = P*sin (a + B)/cos B (Fig.4)
P = 1 – a forza che agisce sul pistone (convenzionalmente uguale a 1)
T – a forza tangenziale.
2. La miscela compressa si accende quando il pistone è al punto morto superiore. È risaputo che un’alta temperatura e un’alta pressione sono necessarie per una completa ed effettiva combustione della miscela aria-combustibile. Questa condizione non è soddisfatta nei motori tradizionali. Dopo essere passato al punto morto superiore, il pistone scende. Lo spazio sopra il pistone aumenta, la pressione e la temperatura diminuiscono, e la miscela carburante-aria non brucia completamente e di conseguenza si mischia con la parte fresca della miscela combustibile. Principalmente a causa della combustione incompleta, i gas di scarico contengono anche emissioni inquinanti. Pertanto, veniamo al dunque per superare i difetti sopra menzionati, ovvero creare un nuovo, efficace concetto del motore a due tempi.
Tre condizioni devono essere soddisfatte:
1. Al punto morto superiore il pistone deve essere stazionario per un breve periodo per assicurare un aumento della potenza e della temperatura a valori ottimali; questo deve avvenire anche al punto morto inferiore per assicurare lo scarico dell’intera quantità di gas bruciato.
2. Le valvole di aspirazione e di scarico devono essere separate per evitare che la nuova carica di miscela combustibile (mix di carburante, olio e aria) fuoriesca dalla valvola di scarico verso l’ambiente.
3. La leva della forza tangenziale sull’albero motore deve essere costante lungo tutta la corsa del pistone.
L’idea del motore di nuova concezione è di sostituire l’albero motore con catene che si muovano linearmente e guidino i pignoni creando una coppia.
Ogni unità consiste di un cilindro principale (1) e di uno addizionale (2), una valvola di aspirazione (3) e una valvola (4) che collega lo spazio sopra il pistone del cilindro principale (1) e il pistone di quello addizionale (2), e una camera comune (5). La camera comune e lo spazio sopra il pistone del cilindro principale (1) sono collegate da un canale (6). Sulla base (7) sono montati il pistone del cilindro 1 e una biella (8) del pistone del cilindro 2 e sulla parte inferiore della base (7) ci sono due puntoni (9). Su ognuno di essi sono imperniate le leve (10) che sono collegate alle catene (11). Le catene interagiscono con i pignoni (12). Un’apertura (13) assicura lo scarico quando il pistone del cilindro principale raggiunge il punto morto inferiore. All’estremità inferiore del blocco si trova il carter (14).
Il motore funziona così: quando la miscela si accende sopra il pistone del cilindro principale, la valvola (4) si chiude per la pressione. La pressione stessa inoltre fa scendere il pistone del cilindro principale (1) e la base (7). Allo stesso tempo, la biella (8) e il pistone del cilindro addizionale…
