Carburatore
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Il carburatore è una parte meccanica del motore a combustione interna ad accensione comandata, posta nell'impianto d'alimentazione e che si occupa di preparare la miscela di aria (comburente) e carburante da immettere nella camera di combustione.
Il carburatore è l'elemento principale dell'insieme denominato sistema di alimentazione dei motori a combustione interna.
Indice
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[modifica] Caratteristiche del carburatore
Il carburatore è composto essenzialmente da un condotto principale che mette in comunicazione l'interno del gruppo termico (cilindro, testata, pistone, camera di combustione) con l'esterno.
Lungo il percorso di questo condotto si trova normalmente una valvola, che può essere una valvola a farfalla o a saracinesca (a seconda della tipologia di carburatore), che ha la funzione di regolare il flusso d'aria all'interno del condotto, ed un sistema d'ingresso del carburante.
La valvola è gestita in modo diretto o indiretto dal comando dell'acceleratore: accelerare significa, in pratica, fare in modo che il comando apra la valvola e provochi un maggiore afflusso d'aria.
L'aria all'interno del carburatore viene aspirata grazie alla depressione creata, all'interno del cilindro, dal moto discendente del pistone nei motori quattro tempi, nei motori due tempi l'aria viene aspirata dal carter quando risale il pistone, mentre nei motori sovralimentati l'aria viene in diversi modi portata nel motore tramite un compressore.
[modifica] Struttura del carburatore
Il carburatore può assumere diverse strutture, facendolo diventare del tipo:
- Automobilistico, questo carburatore, vincola l'afflusso d'aria attraverso una valvola a farfalla ed è munito di un singolo ugello di precisione, che alimenta i vari circuiti (eventualmente provvisti di viti di regolazione) del carburatore, mentre per il richiamo della benzina, generalmente utilizza un sistema a membrana.
- Motociclistico, questo carburatore, vincola l'afflusso d'aria attraverso una valvola a saracinesca, munita di uno spillo conico, che regola l'afflusso di benzina ai medi carichi, i vari circuiti (eventualmente provvisti di viti di regolazione) del carburatore, sono alimentati da un minimo di un solo ugello di precisione, fino a 4, mentre per il richiamo della benzina, generalmente utilizza un sistema caduta governato da un galleggiante.
[modifica] Accorgimenti per il carburatore a ghigliottina (tipo motociclistico)
Nei carburatori, dove la valvola gas è del tipo a ghigliottina, per poter aver un livello della benzina controllato e costante dentro alla vaschetta carburante del carburatore, si utilizza:
- Sistema a galleggiante, è caratterizzato da un galleggiante che governa uno spillo il quale aprendo delle feritoie fa affluire piu o meno benzina nella vaschetta, in modo d'avere un livello costante di benzina. Generalmente il galleggiante è un unico corpo rigido, che può essere costituito da una o due masse, ma esistono anche i galleggianti sdoppiati, dove si hanno due galleggianti separati che gestiscono entrambi lo spillo per l'immissione della benzina.
Questi galleggianti sdoppiati riescono a migliorare la funzionalità del galleggiante anche se di poco e in poche condizioni, infatti il suo vantaggio consiste nella miglior gestione della benzina in condizione di moto in piega senza il busto eretto del conducente, dove la risultante della forza di gravità e forza centrifuga non scorre attraverso la moto e la benzina nella vaschetta tenderà ad andare piu da una lato.
Tali effetti sono presenti anche in altre applicazioni e situazioni, come in curva per le auto a carburatore o per gli aerei a carburatore che eseguono uno o piu avvitamenti. - Sfiati, questi sfiati mettono in comunicazione la vaschetta della benzina con l'esterno, sono dei condotti ricavati sul corpo carburatore, che servono per permettere l'afflusso di benzina nel carburatore, difatti se non ci fossero l'aria rimarrebbe intrappolata impedendo il corretto riempimento.
Inoltre hanno anche la funzione di far fuoriuscire la benzina nel caso si capovolga il carburatore (caduta del mezzo) ed evitare che il mezzo s'ingolfi. - Tubo di massimo livello, è caratterizzato da un tubo presente sulla vaschetta del carburatore, il quale mette in comunicazione l'interno della vaschetta con l'esterno, il suo scopo è quello d'evitare l'eccessivo riempimento della vaschetta e quindi evitare che il mezzo s'ingolfi.
- Circuiti di polverizzazione, questi circuiti sono 2, uno per il minimo e uno per il massimo, in questi circuiti scorre l'aria presa all'inizio del venturi o dall'esterno del carburatore, questi circuiti vengono utilizzati per migliorare la polverizzazione e generalmente sul circuito del minimo viene applicata una vite di regolazione di flusso.
- Lucidatura lato aspirazione del carburatore, si lucida la parte che va dalla valvola gas all'ingresso del venturi, quest'operazione si può eseguire cromando tale zona o semplicemente rendendola molto liscia, questo favorisce lo scorrimento dell'aria all'ingresso del carburatore.
- Sabbiatura lato motore del carburatore, si fa diventare porosa la superficie che va dalla valvola gas fino al termine del carburatore con il collettore d'aspirazione del motore, tramite la sabbiatura, questa porosità permette il formarsi di una pellicola di benzina, che facilita il passaggio della miscela aria benzina, grazie al miglioramento dello strato limite.
[modifica] Tipi di valvole per i carburatori
Le valvole dei vari carburatori quando queste non sono a farfalla (tipo automobilistico o a membrana), sono di tipo a saracinesca (tipo motociclistico), queste valvole possono essere:
- cilindriche
- piatte (son molto sottili, con i lati a coltello e un leggero rigonfiamento centrale, per posizionare lo spillo e la molla)
- a D (valvola piatta, con la differenza del rigonfiamento, che invece d'essere concentrata al centro, si allunga sono ai lati)
- a saponetta (leggermente più spesse del tipo piatto, senza però il rigonfiamento centrale e col il bordo laterale rotondo)
I vari tipi di valvole, si distinguono tra di loro per la loro capacità di regolazione del flusso e di turbolenze nel carburatore, avendo così le valvole cilindriche ottime per la regolazione dei regimi più bassi, mentre il tipo piatto è il tipo migliore a tutto gas, soprattutto per gli alti regimi, gli altri tipi, sono una via di mezzo rispetto ai primi due, anche se generalmente sono molto vicine al tipo piatto.
[modifica] Tipo di condotto per i carburatori
I condotti dei vari carburatori possono essere:
Il condotto ovale rispetto al condotto rotondo ha il vantaggio di essere piu facile da regolare nell'erogazione, anche se risulta essere meno performante.
[modifica] I circuiti del carburatore
I carburatori sono muniti di vari circuiti, per la regolazione del rapporto stechiometrico. I circuiti di cui ha bisogno ogni carburatore con la valvola e lo spillo conico sono, il circuito del massimo, il circuito del minimo, il circuito di progressione e il circuito d'avviamento. Ci sono poi altri tipi di circuiti, utilizzati da carburatori con caratteristica particolari o destinati a motori particolari, questi circuiti sono, il circuito di potenza e la pompa d'accelerazione.
[modifica] Circuito del massimo
Questo circuito è regolato dallo spillo (quando questi sono del tipo a saracinesca), dal polverizzatore e dal getto del massimo, il carburante passa attraverso il getto del massimo, il quale ne regola il flusso massimo, poi passa attraverso il polverizzatore, che è munito di vari fori a varie altezze e vario diametro, questi fori emulsionano il carburante grazie a dell'aria prelevata prima del venturi da un ramo del circuito, per poi immettere il carburante emulsionato nel condotto del carburatore alla quantità limitata dallo spillo. Alcune automobili, quali la Fiat Uno, sono dotate di vite esterna per la regolazione dello stesso come per il minimo.
[modifica] Circuito del minimo e di progressione
Questi circuiti sono uniti tra di loro, con un ramo per il prelievo dell'aria all'inizio del venturi, questi circuiti sono regolati, da una vite dell'aria o della miscela (a seconda della posizione), dal getto del minimo e dall'eventuale emulsionatore del minimo, questi circuiti assumono un comportamento differente a seconda dell'altezza della valvola, il circuito del minimo è fondamentale per il mantenimento del regime minimo, mentre il circuito di progressione è fondamentale per il corretto passaggio dal circuito del minimo a quello del massimo e viceversa.
[modifica] Circuito d'avviamento
Il circuito d'avviamento è generalmente un condotto separato che bai passa la valvola del carburatore, munita in questo caso da una specifica valvola per il condotto e un getto specifico, chiamato getto d'avviamento; poi esistono altri metodi, ma non sono veri circuiti, ma semplici artifici, come il restringimento del venturi prima della valvola o abbassare meccanicamente il galleggiante.
[modifica] Circuito di potenza
Il circuito di potenza ha la funzione d'aumentare l'apporto di benzina tramite il getto di potenza (power jet) la miscela aria/benzina in un limitato arco di apertura della valvola, generalmente è posizionato in alto del condotto di aspirazione del carburatore, in modo d'arricchire il rapporto stechiometrico con la valvola gas alla massima apertura.
Esistono anche i power jet (getti di potenza) elettronici, comandati da una centralina, dove la loro azione è generalmente limitata nella condizione di valvola gas completamente aperta.
[modifica] Pompa d'accelerazione
Viene utilizzata solo su alcuni motori 4 tempi e questa pompa, non fà altro che ingrassare la miscela nel caso ci sia una rapida apertura della valvola del carburatore, immettendo più o meno velocemente più o meno quantità di carburante dopo la valvola del carburatore, queste pompe possono essere a pistoncini o a membrana e che costituiscono la pompa questi sistemi possono essere azionati o da un collegamento diretto all'acceleratore o dalla valvola del carburatore, queste pompe per erogare la giusta quantità di carburante sono munite di un getto pompa.
[modifica] Attorno al carburatore
Il carburatore viene congiunto con il gruppo termico nel caso di un alimentazione diretta (motori a 4T) o per alcuni tipi di alimentazione indiretta (motori a 2T), o nei carter nel caso di un alimentazione indiretta (motore a 2T), grazie al collettore d'aspirazione che rappresenta un prolungamento ideale del condotto principale. Per garantire l'ingresso di aria pulita e preservare la durata del motore viene applicato un apposito sistema filtrante dal lato dell'aspirazione del condotto. Questi filtri hanno però l'inconveniente di limitare l'ingresso di aria fresca e per questo nei vecchi motori da competizione o elaborati sono presenti filtri speciali che consentono l'ingresso di un flusso maggiore di aria; non di rado il filtro dell'aria veniva eliminato del tutto.
- Sistemi filtranti, carburatore, e collettori d'aspirazione sono i componenti del sistema d'alimentazione del motore a scoppio.
- Si ricorda che per facilitare l'ingresso ed il transito della massa d'aria il condotto deve essere opportunamente conformato.
- La giusta progettazione e conformazione dell'impianto di alimentazione è fondamentale per ottenere un proficuo rendimento del motore stesso.
[modifica] Funzionamento
All'interno del condotto principale conformato a condotto Venturi si forma una corrente d'aria che, per Effetto Venturi, crea a sua volta una depressione. Grazie a questa depressione il carburante viene aspirato all'interno del condotto e nebulizzato in modo da formare la miscela aria/carburante che andrà a essere combusta poi, all'interno della camera di scoppio. Il carburante entra nel flusso d'aria tramite un foro appositamente calibrato, chiamato anche getto, atto a ottenere il giusto rapporto stechiometrico perché la combustione possa essere efficiente.
[modifica] Tipi di carburatore
Per garantire sempre un rapporto stechiometrico costante ai diversi regimi, nonostante i circuito dell'aria e del combustibile siano interessati da perdite di carico differenti, i carburatori oggi in uso differiscono dal semplice venturi. I carburatori sono infatti costituiti, oltre che dal condotto principale, da altri condotti secondari e ulteriori ingressi carburante con diversi calibri, che risolvono questi problemi. L'introduzione dell'iniezione elettronica, riesce ancor meglio a risolvere questi problemi grazie ad un controllo software ed apposito hardware, riuscendo a modificare il rapporto stechiometrico, anche se i tempi di correzione non sono così bassi, per questo si sono sviluppati i carburatori elettronici, che hanno solo i vantaggi dei due sistemi, ma risultano molto costosi.
[modifica] Carburatore catalitico
Tali carburatori mixavano il carburatore con acqua e aria in prossimità di catalizzatori in nichel o platino e riscaldati, questo catalizzatore scinde il carburante in metano, alcool, e di altri carburanti leggeri.
Quest'originale carburatore è stato introdotto per consentire agli agricoltori di adoperare i trattori alimentati con un cherosene arricchito, inoltre la US Army utilizzato questo sistema con grande successo nella seconda guerra mondiale, nella campagna del deserto del Nord Africa.
I carburatori catalitici erano disponibili in commercio nei primi anni '30, ma alcuni importanti fattori limitato un loro uso diffuso:
- Richiesta di additivi, questi dovevano essere aggiunti al serbatoio assieme alla benzina commerciale.
- Tetra-etil piombo, l'introduzione di questo componente nella benzina, a partire dal 1932, permise d'aumentare il numero d'ottani della benzina e evitare il fastidioso battito in testa, permettendo anche l'utilizzo di rapporti di compressione più elevati.
- Ridotto vantaggio economico, dovuta alla ridotta differenza di costo del cherosene con la benzina povera del 1930.
[modifica] Carburatori meccanici
Sono i carburatori preferiti dai preparatori, perché non richiedono strumentazioni particolari per la loro taratura e oltre a fornire elevate prestazioni sono anche poco costosi, questi carburatori, sono formati da un condotto di Venturi, da una vaschetta carburante, con apposito galleggiante, da vari condotti o circuiti e da una valvola a saracinesca.
Il funzionamento è estremamente semplice, la vaschetta carburante, riceve il carburante, il quale livello (quantità) viene regolata dal galleggiante, i circuiti per la carburazione vengono regolati con l'altezza della valvola a saracinesca, la quale è munita di uno spillo per un miglio controllo del circuito del massimo.
[modifica] Carburatori a depressione
I carburatori a depressione sono dei carburatori muniti di due valvole, una a saracinesca ed una a farfalla, dove la valvola a saracinesca non è direttamente governata dalla manopola del gas, ma si alza e abbassa tramite un sistema a depressione, infatti è la differenza di pressione che si ha tra il condotto del venturi e l'esterno del carburatore che permette alla valvola di alzarsi, per creare una sufficiente depressione da far alzare la valvola a saracinesca è sufficiente aprire la valvola a farfalla, che è direttamente governata dalla manopola del gas.
La valvola del gas per sfruttare la depressione che si ha tra il venturi e l'esterno vincendo la forza della molla che la tiene abbassata è munita di una membrana che si interpone tra due camere indipendenti, stagne una dall'altra, sovrapposte tra di loro e poste sopra e attorno alla valvola a saracinesca, la camera più in alto è in comunicazione con il venturi tramite la valvola a saracinesca, mentre la camera più in basso (sempre posta sopra alla valvola) è in comunicazione con l'esterno tramite un foro.
In presenza di una depressione nel venturi, si avrà la camera stagna più in alto che si restringerà, mentre la camera più in basso, in comunicazione con l'esterno che si espanderà e la somma della forza delle due camere, le quali sono dirette nella medesima direzione, vince la resistenza della molla e si avrà un innalzamento della valvola.
[modifica] Carburatori elettronici
I carburatori elettronici, hanno i vantaggi del carburatore meccanico e dell'iniettore, infatti rappresentano il miglior sistema di carburazione finora conosciuto, garantendo la miglior miscelazione della benzina con l'aria e la miglior dosatura, modificabili, con le stesse semplici azioni del carburatore meccanico e non dovendo modificare la taratura della centralina come nell'iniettore, tranne nel caso si voglia proprio rivedere i tempo e i casi d'intervento della parte elettronica.
[modifica] Motori a 4 tempi
Questi carburatori, sono dei carburatori meccanici, con aggiunta di condotti controllati elettronicamente, i quali vengono attivati per ingrassare la miscela aria/benzina (aggiunta di benzina), il loro unico punto debole rispetto agli iniettori è quello di dover ricorrere al condotto di Venturi, il quale è una restrizione del condotto d'aspirazione e per questo limitano leggermente la potenza massima rispetto l'iniettore.
Purtroppo questi carburatori sono molto costosi, anche perché sono usati da poco, arrivando a costare quasi quanto gli iniettori, se li confrontiamo con i carburatori meccanici, quelli elettronici costanti 6-8 volte di piu.
[modifica] Motori a 2 tempi
Esistono oltre ai carburatori per i quattro tempi anche i carburatori elettronici, per poter far rientrare i mezzi a due tempi nelle normative anti-inquinamento e in questo caso risulta essere rischioso modificare la taratura, perché in questo caso la parte elettronica del carburatore non va ad ingrassare la carburazione, ma a smagrirla, quindi risulta essere piu limitante nella taratura rispetto ai altri tipi di carburatore.
Il problema si risolve eliminando la parte elettronica e bloccando i componenti che andava ad azionare, cosa che si può fare solo se questa non interferisce con l'accensione della candela, anche se generalmente eliminando la centralina del carburatore, la centralina dell'accensione lavora tranquillamente senza i parametri inviati dalla centralina del carburatore.
In questo caso però la differenza di prezzo è molto minore rispetto ad un classico carburatore, infatti questi carburatori non costano oltre le 2 volte uno normale.
[modifica] Carburatori a membrana
Questo tipo di carburatore è molto più complicato dal punto di vista strutturale, ma risulta essere molto comodo, soprattutto nelle ricarburazioni veloci. Prima di tutto, non ha bisogno di getti per essere carburato, infatti per modificare la miscela aria/benzina basta agire su due viti laterali per aumentare o diminuire la quantità di benzina nel rapporto stechiometrico.
Per poter richiamare questa benzina il carburatore utilizza una membrana pompante, che richiama la benzina in una vaschetta, ed è azionata dalla depressione nel collettore e generata dal carter, questo crea un movimento della membrana pompante che a sua volta muove un bilanciere connesso ad una valvola a spillo, che è a sua volta contrastata da una molla.
Una volta raccolta la benzina dalla prima membrana, nella vaschetta del carburatore, il movimento della membrana principale, che è azionata dalla depressione nel venturi del carburatore, richiama la benzina dalla vaschetta, per poi farla passare nei canali di immissione per bassi e gli alti regimi.
