marmitte catalitiche - motore a iniezione

Le marmitte catalitiche sono nate per limitare l'inquinamento dell'aria
Le sostanze inquinanti  emesse allo scarico dai motori a benzina sono l'ossido di carbonio  gli idrocarburi incombusti  e gli ossido  di azoto. Le prime due sono dovute  alla combustione che non è del tutto completa e si hanno allorché  il motore viene  alimentato  con miscele ricche ( piena potenza, marcia al minimo , funzionamento a freddo). Gli  ossidi di azoto  sono emessi in maniera rilevante  quando il motore è alimentato  con miscele magre e in presenza di temperature elevate nei cilindri.
Per abbassare i livelli  delle emissioni alcuni costruttori hanno sviluppato  sistemi di scarico dotati di un supporto poroso impregnato di un adatto  di un adatto catalizzatore.
Queste marmitte catalitiche  possono essere trivalenti ovverosia  in grado al tempo stesso di trasformare gli ossidi azoto in azoto più ossigeno e di ossidare  gli idrocarburi  e l'ossido di carbonio trasformandoli  in acqua più anidride carbonica.
Per  ottenere il massimo abbattimento degli inquinanti  il titolo  della miscela aria-benzina  deve rimanere  all'interno della cosiddetta finestra di  dosatura.
Questo  è possibile facendo ricorso a un'alimentazione a iniezione  e a un sistema di controllo elettronico  con sonda in grado di informare la centralina in merito alla composizione dei gas di scarico .
Nei  motori a due tempi si impiegano marmitte con catalizzatore  ossidante (in questi motori  gli ossidi di azoto infatti non costituiscono un problema).

MOTORE A INIEZIONE
I sistemi ad iniezione dei motori oggi impiegati  sulle noto sono invariabilmente  di tipo "indiretto" (ovverosia con il carburante  che viene spruzzato nel condotto  di aspirazione)
per ogni cilindro  vi è un  elettro iniettore  al quale arriva benzina dal circuito  di alimentazione dotato di una pompa e di una valvola di regolazione della pressione.
La centralina elettronica  controlla la quantità di carburante  che viene  iniettata  e la regola in base ai dati  che le vengono forniti  da una serie di sensori  (della velocità di rotazione dell'apertura  della manopola del gas della pressione e della temperatura dell'aria )
Per i motori a due tempi si stanno sperimentando schemi che prevedono differenti posizionamenti degli iniettori e perfino sistemi di iniezione diretta meccanica o pneumo assistita.

la valvola a farfalla e a saracinesca del carburatore a depressione

Il carburatore a depressione si differenzia dal normale  carburatore per il fatto che il carburatore  a depressione ha due valvole  una a saracinesca e una a farfalla  situata dopo la prima.

La valvola a saracinesca
E' superiormente solidale con un disco  che scorre con lieve gioco  in una camera cilindrica ricavata nel corpo del carburatore  posta sopra la strozzatura  del diffusore  oppure è solidale  con una membrana .
La valvola a saracinesca ha internamente alcuni fori che mettono in comunicazione  il diffusore con la camera superiore  chiusa dall'esterno  per mezzo di un apposito coperchietto
La camera superiore di scorrimento del disco è dimensionata in modo da permettere la completa alzata  della valvola a saracinesca alla quale  è vincolato  lo spillo  conico. In posizione  di riposo la saracinesca che inferiormente  è smussata  ad arco  per tutta la base lascia libero un piccolo passaggio d'aria

La valvola a farfalla
Quando si apre la valvola a farfalla aumenta la quantità aria-benzina  che entra nel cilindro. All'aumentare del regime di rotazione cresce la depressione nel diffusore del carburatore.
Poiché esiste un passaggio d'aria  che mette in comunicazione  con l'esterno  la parte della camera posta sotto la membrana  la differenza di pressione esistente  tra le due parti della camera  farà sì che la membrana si sollevi  verso  l'alto muovendo  la saracinesca  e lo spillo conico  che sono solidali  con essa
Nel caso che il carburatore  sia dotato di pistone invece che di  una membrana  il funzionamento è del tutto analogo

CARBURATORE - MARCIA AL MINIMO

valvola vecchio stile harley

quando la valvola del gas è chiusa oppure è all'inizio dell'apertura  e il regime di rotazione  del motore è molto basso  la velocità dell'aria  all'interno  del diffusore  è talmente bassa da non risultare in grado di creare una depressione da richiamare dalla vaschetta attraverso  il getto del massimo e il polverizzatore.

Per tale ragione  esiste allor un circuito  del minimo dotato di un proprio getto situato  in genere anch'esso  all'interno della vaschetta  e avvitato all'estremità  di un condotto che a una certa altezza viene intersecato  da un'apposita canalizzazione d'aria proveniente dalla presa esterna del diffusore.
Il condotto poi prosegue orizzontalmente  sino a sboccare all'interno  di quello principale , a valle  della valvola del gas.
con la marcia al minimo  il titolo della miscela diretta dal carburante al motore viene regolato  oltre che dal getto  del minimo da una vite a punta conica sulla quale  si può agire dall'esterno  (vite di regolazione miscela del minimo)

carburatore e iniezione- lo starter

in fase di avviamento  a freddo e fino a che non si è adeguatamente riscaldato il motore per funzionare bene esige una miscela aria benzina a titolo decisamente ricco
per ottenere questo arricchimento  si impiega un dispositivo  denominato starter
Per l'avviamento  a motore freddo  i costruttori di carburatori hanno adottato  in tempi diversi differenti dispositivi
qualche anno fa i normali carburatori per motociclisti  erano dotati del rudimentale starter a tegolino  ossia di un  piastrina metallica  inserita  all'interno della valvola del gas libera di scorrere lungo la sua faccia anteriore
Con il comando  dello starter chiuso (fosse esso a cavetto con leva sul manubrio  oppure diretto con astina esterna al carburatore ) il tegolino  rimaneva solidale alla valvola   del gas e scorreva con essa senza influire sul titolo della miscela a comando aperto invece il tegolino scorreva verso il basso  andando a ostruire  in gran parte  lo smusso della valvola limitando così l'ingresso dell'aria al diffusore 
di conseguenza veniva arricchito il titolo della miscela
assai simile è il sistema a farfalla che viene adottato  su alcuni carburatori giapponesi
poi questi sistemi sono stati abbandonati  a favore di un sistema  di starter indipendente da ogni altra parte meccanica un vero e proprio carburatore ausiliario  in miniatura che  sfrutta canalizzazioni ricavate nel corpo  di quello principale
esso viene  attivato da una valvola a pistoncino  con comando esterno (diretto  o a cavo) che si trova in camera cilindrica nella quale  sboccano tre condotti in uno (proveniente dalla vaschetta) passa il carburante  già in parte miscelato con aria  mentre il secondo sbocca esternamente nella presa d'aria del diffusore e il terzo  porta la miscela  già dosata nel condotto  di aspirazione a valle della valvola del gas

carburatore e iniezione - la valvola del gas

una caratteristica dei carburatori consiste nell'adottare una valvola del gas  del tipo  "a saracinesca"
 a differenza di quanto avviene in campo automobilistico dove di solito è a "farfalla"
la classica valvola del gas a saracinesca costituita tipicamente da un pistoncino  opportunamente smussato nella sua parte inferiore  scorre nell'apposita sede cilindrica facilmente riconoscibile  dall'esterno  in quanto in genere perpendicolare all'asse del diffusore o (venturi)
Mantenuta chiusa  in posizione di riposo  da una molla cilindrica  la valvola può essere aperta facendola scorrere  sino a liberare  completamente il diffusore ) tramite un cavo  metallico  flessibile fissato  con un'estremità della valvola  e con l'altra un comando posto  sul manubrio della moto
il diffusore è a sezione variabile  in quanto  ricavato  proprio sotto la valvola a saracinesca alla quale è fissato lo spillo conico

la funzione della valvola a saracinesca

due sono le funzioni che deve adempiere questa valvola
da una parte essa deve provveder a regolare i flusso di aria proveniente dall'esterno  del diffusore  e diretto  verso il cilindro 
dall'altra deve far si che la quantità  di carburante che si mescola con l'aria risulti  accuratamente dosata in relazione al grado di apertura della saracinesca stessa
come possa adempiere alla prima funzione è di facile  intuizione per spiegare meglio  come è stato risolto il secondo problema  occorre invece seguire per un attimo  il percorso che il carburante compie dal serbatoio al tubo Venturi 
Dal serbatoio principale  al carburatore  il carburante giunge per caduta  (solo in qualche caso si utilizza  una pompa elettrica) attraverso  una tubazione flessibile di diametro adeguato
la sua seconda tappa  è la vaschetta a livello  costante in cui si raccoglie prima di venire miscelato con aria
l'accesso  del carburante alla vaschetta è regolato da una valvola a spillo collegata a un galleggiante che può essere singolo oppure composto da più elementi 
il galleggiante  regola per mezzo della valvola tanto l'apertura  che la chiusura  del condotto di ingresso  del carburante  ed è ovvio  che se un inconveniente qualsiasi sia al galleggiante stesso sia al perno ne impedisce  il perfetto funzionamento  il carburante o non giungerà  alla vaschetta (galleggiante  forato o impossibilitato  a chiudere verso l'alto )
La vaschetta che nel caso ormai generalizzato  è ricavata in blocco col carburatore  centralmente  a esso è in comunicazione  col diffusore  tramite una breve canalizzazione cilindrica
IL carburante  entrato nella vaschetta  a causa della depressione creatasi nel diffusore  per l'effetto Venturi  viene risucchiato  verso l'alto  e attraversa  prima il getto  del massimo  che altro non è se non un cilindretto  filettato munito di  un foro calibrato  centrale  quindi il polverizzandosi  e mescolandosi  con l'aria
A questo punto  torniamo alla valvola  del gas
a essa è fissato  in posizione centrale  uno spillo  la cui parte superiore  munita di una o più scanalature è vincolata alla valvola per mezzo di un fermaglio  metallico mentre quella inferiore  di profilo conico  scendo molto oltre la base della valvola
Lo spillo conico  è fissato alla valvola a saracinesca  e quindi si muove  assieme a essa 
questo movimento  fa cambiare la sezione di passaggio a disposizione della benzina che esce  dal polverizzatore  (è proprio la conicità  dello spillo a determinare il cambiamento  della sezione anulare tra i due componenti  in questione)
In questo modo a ogni alzata della valvola del gas e conseguentemente a ogni variazione quantitativa  di aria immessa nel diffusore corrisponderà  una proporzionale salita dello spillo conico  che libererà progressivamente il polverizzatore regolando così il flusso di carburante da miscelare con l'aria
In molti casi  il polverizzatore  dotato di una serie di fori radiali funge da emulsionatore e quella che  da esso fuoriesce  è in effetti  una benzina già frammentata e mesco
lata con aria
quest'ultima  arriva al pozzetto nel quale è alloggiato  il polverizzatore  stesso (ma in questo caso si potrebbe benissimo parlare di emulsionatore ) tramite  una canalizzazione nella quale è installata una piccola bocola con foro calibrato  denominata getto aria principale

IL CARBURATORE - EFFETTO VENTURI

I moderni carburatori a getto basano  il loro funzionamento sull'effetto venturi. Un principio fisico secondo il quale una corrente di aria, immessa in un condotto strozzato  a una certa distanza dalle due apertura,  procede all'interno  dello stesso in differenti condizioni, ossia al momento in cui passa per la strozzatura aumenta la velocità e diminuisce di pressione.

Avendo un tubo in cui possa scorrere  un liquido ponendone un'apertura  al centro del  Venturi,  (evitando che il liquido  possa scorrere per gravità) e l'altra  all'interno del serbatoio  del liquido quest'ultimo, spinto  verso l'alto  per effetto della depressione  creata nel tubo principale dal passaggio dell'aria  si mischierà con essa all'uscita della strozzatura.

L'aria viene spinta attraverso la strozzatura  dalla pressione atmosferica a causa della depressione che il pistone crea all'interno del cilindro  (con il quale il carburatore è in comunicazione) durante la fase di  aspirazione.

Un carburatore è fondamentalmente costituito da un corpo in lega di alluminio, nel quale sono alloggiati gli organi preposti all'erogazione del carburante che va a mescolarsi sotto forma di vera  e propria nebbia con l'aria aspirata dal motore.

In aggiunta a questi componenti,  c'è la valvola per mezzo della quale  è possibile  controllare la  respirazione e di conseguenza l'erogazione  di potenza del motore.

Quest'ultima  viene detta "valvola del gas" e può essere sia a farfalla che a saracinesca.

carburazione e iniezione

Il compito di alimentare un motore a combustione interna  ad accensione per scintilla  può essere affidato  al carburatore oppure la un sistema ad iniezione

il carburatore

la funzione del carburatore consiste nel produrre una miscela combustibile  aria-carburante dissolvendo  quest'ultimo  in minuscole particelle e mescolandolo con aria nel giusto rapporto
tanto per chiarire il concetto  senza comunque  scendere troppo nei particolari  basti sapere che in condizioni normali  per la completa combustione di un grammo di benzina  si richiede una quantità d'aria pari a circa 14,6 grammi
La dosatura ottimale della miscela  aria-carburante  varia al cambiare di quest'ultimo

cos'  mentre quando il motore è alimentato a benzina  il titolo corretto è 14,6 parti di aria (in peso)  e una di carburante utilizzando  a esempio alcool etilico occorre mescolare circa 9 parti  di aria con una parte di carburante
a seconda delle condizioni di uso  può essere vantaggioso(talvolta è necessario)  alimentare il motore con una miscela avente  una dosatura  diversa da quella teoricamente corretta con la manopola del gas aperta a fondo la miscela deve essere più ricca (12-13 grammi  di aria per ogni grammo  di carburante) come pure  nel funzionamento al minimo  mentre con aperture solo parziali  della valvola si possono impiegare miscele leggermente magre
a tutto questo deve provvedere il carburatore

iniezione
Una importante alternativa al carburatore è costituita dall'alimentazione a iniezione
In questo caso il carburante viene spruzzato da appositi iniettori (uno per cilindro) nei condotti di aspirazione
l'iniezione permette di abbassare la quantità di idrocarburi emessi  dello scarico  e miglioramenti  prestazionali e a livello di consumi