MECCANICA DELL AUTOMOBILE

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1 DAVIDE SCULLINO MECCANICA DELL AUTOMOBILE MOTORE A CICLO OTTO E DIESEL, ACCENSIONE, CARBURATORE, INIEZIONE MECCANICA ED ELETTRONICA, INIEZIONE DIESEL, COMMON-RAIL, SOVRALIMENTAZIONE, RAFFREDDAMENTO, TRASMISSIONE, FRENI, GESTIONE ELETTRONICA DEL MOTORE, SOSPENSIONI, STERZO, IMPIANTO DI SCARICO, TELAIO, STRUMENTI, IMPIANTO ELETTRICO, SICUREZZA

2 INDICE INTRODUZIONE 2 CAPITOLO 1 IL MOTORE 1.1 Il moto dei motori Il motore endotermico Il motore a 4 tempi Il motore a 4 tempi Il motore a ciclo Otto Il motore Diesel Cilindrata, potenza coppia motrice Cavallo e chilowatt Dipendenza di coppia e potenza dal numero di giri 16 CAPITOLO 2 STRUTTURA DEL MOTORE 2.1 Testata Basamento Canne smontabili Albero e volano motore Pistone 28 III

3 2.5 - Biella Cinghie e pulegge Tendicinghia Tenditori idraulici Galoppini Coppa dell olio Impianto di aspirazione dell aria Supporti del motore Disposizione dei cilindri Alberi controrotanti 44 CAPITOLO 3 ALIMENTAZIONE DEL MOTORE A CICLO OTTO Motori a carburazione libera Il carburatore Funzionamento del carburatore Struttura del carburatore Il carburatore a depressione costante Pompa di ripresa Getto di progressione Tubo di emulsione Carburatori pluricorpo Il rapporto di miscela Carburatore assistito elettronicamente L iniezione di benzina Iniezione meccanica Avviatore a freddo Iniezione elettronica Iniezione diretta di benzina Iniettori di benzina Circuito di alimentazione della benzina 67 CAPITOLO 4 L ACCENSIONE DEL MOTORE A SCOPPIO Lo spinterogeno Il ruttore Il distributore La bobina Anticipo di accensione Accensione elettronica Accensione con sensore magnetico Accensione digitale 78 IV

4 4.3 - Accensione multipla Candele Candele multielettrodo Candele per motori a iniezione diretta di benzina Candele per motori a gas Grado termico delle candele Elettrodo centrale Condizioni della candela 88 CAPITOLO 5 IL MOTORE A GAS Motore a gas con carburatore Motore a gas ad iniezione Iniezione multipoint di gas Riduttore di pressione Motore bifuel GPL e metano Alimentazione a metano Alimentazione a idrogeno 99 CAPITOLO 6 IL MOTORE A CICLO DIESEL Motore diesel tradizionale Pompa d iniezione in linea Funzionamento del pompante Valvola di mandata Avviatore a freddo Regolatore di giri Regolatore di massimo e minimo Regolatore di tutti i regimi Regolatore di giri pneumatico Variatore d anticipo Pompa in linea assistita elettronicamente Regolazione mandata del tipo a cursore Pompa d iniezione a distributore rotante Attuatore di arresto della pompa rotativa Regolatore di velocità Pompa rotativa assistita elettronicamente Sistema EDC Pompe d iniezione per motori sovralimentati Iniettori Iniettore strumentato 127 V

5 Tipi di polverizzatore Motore a iniezione indiretta Motore a iniezione diretta Common rail Funzionamento del common-rail Tipi di common-rail Alimentazione common-rail Iniettori per common-rail Iniettore-pompa Alimentazione del diesel Preriscaldo Evoluzione delle candelette Postriscaldo Instant Start System Candeletta con sensore di pressione Cenni sulla gestione elettronica del diesel Sensore di giri Sensore di fase Potenziometro acceleratore Sensore temperatura del motore Sensore della pressione atmosferica Sensore di sovrapressione Interruttori di frizione e freno 147 CAPITOLO 7 MOTORI SOVRALIMENTATI Motore turbocompresso Turbo con intercooler Motore turbo a benzina Motore turbo a benzina ad iniezione Motore turbodiesel Motore turbo a gas Evoluzione del turbocompressore Turbo a geometria variabile Doppio turbo Compressore volumetrico Comprex Sovralimentazione dinamica 164 CAPITOLO 8 LA DISTRIBUZIONE DEL MOTORE Tipi di distribuzione 168 VI

6 Distribuzione ad aste e bilancieri Punterie a rullo Albero a camme in testa (OHC) Distribuzione indiretta ad albero a camme in testa Parametri delle camme Distribuzione bialbero (DOHC) Valvole del motore Posizione delle valvole Fasatura della distribuzione Messa in fase della distribuzione Gioco delle punterie Punterie idrauliche Variatore di fase della distribuzione Variatori di fase a spostamento angolare Variatore di fase a più camme per valvola Variatori di fase a spostamento delle punterie Sistemi di fasatura e alzata variabili FIAT Multiair Sistemi di azionamento della distribuzione Distribuzione a valvole laterali Distribuzione desmodromica 194 CAPITOLO 9 LA LUBRIFICAZIONE Lubrificazione forzata Pompa dell olio Filtro dell olio Configurazioni dei sistemi di lubrificazione Radiatore dell olio Scambiatore olio/acqua Spia e manometro olio Astina dell olio Scarico dell olio Tipi di olio motore Sfiato dei vapori d olio Paraolio Manometro dell olio 215 CAPITOLO 10 IL RAFFREDDAMENTO DEL MOTORE Raffreddamento ad aria Raffreddamento ad acqua 219 VII

7 Radiatore Pompa dell acqua Vaschetta di espansione Termostato Tubazioni Ventola del radiatore Tipi di ventola Liquido refrigerante Sostituzione del liquido refrigerante 232 CAPITOLO 11 TRASMISSIONE Posizione del motore e ruote di trazione Il volano Volano bimassa La frizione Disco frizione Smorzatori di torsione Smontaggio e montaggio della frizione con molla a tazza Materiali dei dischi d attrito Attuatori della frizione Sistemi di ausilio del comando frizione Altri tipi di frizione Registro della frizione Sistema SAC Doppia frizione Cambio di velocità Cambio sincronizzato Sincronizzatore Borg-Warner Sincronizzatore ad anello conico esterno Sincronizzatore a doppio e triplo anello conico La retromarcia Rapporti di trasmissione del cambio L olio del Cambio Albero di trasmissione Giunto cardanico Giunto elastico Differenziale Semiassi Giunto a crociere Giunto omocinetico Convertitore di coppia Convertitore di coppia multifunzione Frizione lock-up 283 VIII

8 Smorzatore tradizionale Smorzatore turbina Cambio robotizzato Cambio DSG Cambio ESG Cambio automatico Cambio automatico idraulico Cambio automatico elettroidraulico Cambio CVT Versioni del CVT Frizioni per CVT Confronto tra cambio automatico e manuale Cambio sequenziale meccanico Differenziale bloccabile Differenziale autobloccante elettronico Differenziale autobloccante a lamelle Differenziale Torsen Trazione 4WD Giunto Ferguson Giunto Haldex Differenziale epicicloidale Sistema TCS CAPITOLO 12 IMPIANTO DI SCARICO Il collettore di scarico Il flessibile Il silenziatore Abbattimento delle emissioni inquinanti La marmitta catalitica Tipi di convertitore catalitico Abbattimento delle emissioni nei motori a ciclo Otto Sistemi con sonda lambda Sonda lambda Sonda lambda a biossido di zirconio Sonda lambda a biossido di titanio Sistema a due sonde lambda Catalizzatore a tre vie Abbattimento delle emissioni nei motori a ciclo Diesel Sistema EGR Filtro antiparticolato Inconvenienti dell uso di FAP e DPF Sistemi Denox SCR 337 IX

9 Swirl-Flap 339 CAPITOLO 13 IMPIANTO FRENANTE Freno idraulico Sistema frenante sdoppiato Pompa dei freni Valvola dosatrice Ripartitore di frenata Freno a tamburo Varianti del freno a tamburo Freno a tamburo ad effetto servo Cilindretto del freno Freno di stazionamento del freno a tamburo Registro del freno a tamburo Freno a disco Pinza freno Pinza freno flottante La pastiglia del freno Il disco del freno Disco freno a due pezzi Sollecitazioni del disco freno Freno di stazionamento Servofreno Servofreno a depressione Servofreno idraulico ABS Sensori ruota per ABS Assistente di frenata Altre funzioni dell ABS Manutenzione dei freni Sostituzione pastiglie freni 380 CAPITOLO 14 SOSPENSIONI Elementi della sospensione Ammortizzatore Ammortizzatori monotubo Ammortizzatori a camera laterale e a doppio tubo Bracci delle sospensioni Il ponte rigido Sospensione a ruote interconnesse 392 X

10 14.4 Sospensione a ruote indipendenti Sospensione McPherson Sospensione a quadrilatero deformabile Revoknuckle Il ponte De Dion Parallelogramma di Watt Sostegno della ruota Elementi di raccordo degli ammortizzatori Sospensioni attive Sospensioni oleodinamiche Sospensioni gestite elettronicamente Sospensioni pneumatiche ESP e sospensioni Angoli delle sospensioni Sospensioni a doppio telaio 406 CAPITOLO 15 SISTEMA STERZANTE Sterzo a vite senza fine Sterzo a circolazione di sfere Sterzo a cremagliera Tiranteria dello sterzo Sterzo assistito Servosterzo idraulico Pompa del servosterzo Serbatoio e tubazioni Valvola distributrice Cilindro attuatore Servosterzo idraulico asservito alla velocità Servosterzo elettroidraulico Servosterzo elettrico Drive by wire Idroguida Quattro ruote sterzanti Bloccasterzo Convergenza e allineamento delle ruote Verifica e registro della convergenza delle ruote Angolo di spinta 429 CAPITOLO 16 RUOTE E PNEUMATICI 5.1 Cerchione 431 XI

11 Misure del cerchione Il pneumatico Il pneumatico Tubeless Codifica dei pneumatici Pneumatici invernali Pneumatici ricostruiti Manutenzione dei pneumatici 443 CAPITOLO 17 IMPIANTO ELETTRICO Generatore elettrico Alternatore Batteria Motorino d avviamento Generatori per motori ibridi Avvisatore acustico Tergicristallo Blocchetto d avviamento Gruppi ottici Fusibili 461 CAPITOLO 18 TELAIO E CARROZZERIA Tipi di carrozzeria Parti della carrozzeria Superfici vetrate Porte Paraurti Aerodinamica Trattamenti del telaio e della carrozzeria Verniciatura Tecniche di verniciatura Interni 475 CAPITOLO 19 CLIMATIZZAZIONE DELL ABITACOLO Aria condizionata Compressore del gas Condizionatore automatico 482 XII

12 CAPITOLO 20 DOTAZIONI DI SICUREZZA 20.1 Airbag ESP Radar di frenata 488 CAPITOLO 21 STRUMENTAZIONE DI BORDO Tachimetro Contagiri Contachilometri 494 CAPITOLO 22 IL MOTORE WANKEL Qualità del motore Wankel 497 XIII

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