L Impianto di raffreddamento motore. Semplificazioni e dettagli base sull'argomento. Versione per il Formatore

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1 Regione Piemonte IL MOTORE DELL AUTOVEICOLO Fabrizio Venere DATA EMISSIONE Dicembre 2012 DATA REVISIONE Settembre 2016 L Impianto di raffreddamento motore Semplificazioni e dettagli base sull'argomento Versione per il Formatore 1 di 11

2 IL RAFFREDDAMENTO DEL MOTORE ENDOTERMICO La maggior parte dell'energia generata dall esplosione della benzina, nei motori a scoppio, è convertita in calore (fino al 70%) ed esso non viene sfruttato. È compito del sistema di raffreddamento dissiparlo ed evitare che il calore accumulato danneggi il motore ed i suoi organi. L impianto di raffreddamento è un sistema complesso, composto da diversi organi e diversificato da due tipologie di lavoro: Il raffreddamento a Liquido ed il raffreddamento ad aria. L evoluzione motoristica ha fatto si che, oggi, la totalità dei motori per autotrazione siano raffreddati a liquido, ma il raffreddamento ad aria ha avuto il suo posto d onore all interno della storia dell automobile ed è tuttora utilizzato nei motocicli. 2 di 11

3 IMPIANTO DI RAFFREDDAMENTO A LIQUIDO L impianto di raffreddamento del motore endotermico basato sul liquido circolante è un sistema complesso che si è evoluto con l aumentare della produzione di calore da parte dei motori moderni. La sua funzione primaria è quella di evitare che il motore si surriscaldi e si danneggi, immagazzinando il calore raccolto dal liquido circolante all interno del sistema, per trasferirlo all aria esterna. In più, l impianto di raffreddamento è responsabile del corretto funzionamento del veicolo oltre che della sua salvaguardia. Il motore dell automobile funziona meglio ad una temperatura ragionevolmente elevata. Quando il motore è freddo, i componenti si usurano più velocemente il motore è meno efficiente, per ciò maggiormente inquinante. Il sistema è studiato in modo da permettere al motore di arrivare a temperatura di regime il più velocemente possibile e, successivamente, di mantenerla, pertanto il motore endotermico in una fascia di temperatura ideale al suo funzionamento. 3 di 11

4 Andremo adesso ad analizzare i come avviene la movimentazione del liquido e quali sono i componenti che rendono questo tipo di raffreddamento il più funzionale per l automobile moderna. Il liquido circolante è una miscela di acqua e glicol-etilenico, viene portata a passare dal basamento alla testata da una pompa situata nella parte bassa del motore. dalla testata passa poi al radiatore, dove il calore viene scambiato con l aria circostante. Un radiatore di dimensioni ridotte è situato, invece, nell'abitacolo e serve a riscaldare l aria in ingresso, quando l utente lo desidera. Un altra tubazione porta il liquido a raffreddare il collettore d aspirazione, se è necessario. La funzione di raggiungimento della temperatura di efficenza è effettuata dal termostato. Il serbatoio di espansione permette l autoregolazione del volume del liquido al variare della temperatura. Tutti i collegamenti sono permessi da tubi di gomma telata, resistenti al calore ad alla pressione dell impianto. 4 di 11

5 IL RADIATORE Il radiatore ha il compito di cedere all aria il calore del motore assorbito dal liquido di raffreddamento. Esso è attraversato dall alto verso il basso dal liquido di raffreddamento che viene raffreddato da un sistema di micro tubi e lamelle, atto a creare una grande superficie di raffreddamento affinché l aria, con il suo passaggio, sottragga più calore possibile. Il radiatore è fissato in modo elastico al telaio in modo da essere protetto da urti e vibrazioni e vengono utilizzate giunzioni di gomma metallo. Il radiatore è integrato ad un serbatoio di compensazione che trattiene l acqua in eccesso per compensare sbalzi di volume, piccole perdite ed evaporazione Ottiene un sistema Tropo pieno, in merito ad un tappo che impedisce pressione e depressione eccessiva, grazie all azione di due valvole al suo interno: quella si sovrapressione si apre a pressioni elevate e scarica l acqua in vaschetta; quella si depressione si apre in fase di raffreddamento e lascia che il circuito aspiri dalla vaschetta di compensazione. VASCHETTA DI COMPESAZIONE 5 di 11

6 Il Termostato è un organo meccanico che funziona da valvola e permette il passaggio del liquido refrigerante solo ad una certa temperatura. Fino a quando il motore si sta riscaldando esso non permette al liquido di passare attraverso il radiatore, chiudendo il circuito e diminuendo i tempi di riscaldamento. Quando il liquido raggiunge la temperatura esatta per permettere al motore il suo massimo rendimento, il termostato si apre e lascia che il liquido passi dal circuito del motore al radiatore per poi tornare al motore sufficientemente raffreddato. Il termostato permette quindi di raggiungere la temperatura di lavoro più in fretta e di mantenerla nel tempo, riducendo i consumi ed aumentando la vita e le prestazioni del motore. Il suo meccanismo viene attivato tramite una valvola a pistone azionata da una resina dilatabile con il calore che, dilatandosi, fa forza sul pistone, allungando la corsa ed aprendo il passaggio del liquido. IL TERMOSTATO 6 di 11

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8 LA POMPA DELL ACQUA La pompa del liquido di raffreddamento, comunemente detta pompa dell acqua, è una pompa centrifuga, azionata dal movimento dell albero motore, tramite una cinghia che può essere sia quella di distribuzione che quella dei servizi. La pompa riceve l acqua dal radiatore, o dal circuito interno se il termostato non è ancora aperto, e la fa circolare all interno del motore, non permettendo l immobilità del liquido. Grazie a questo organo il liquido di raffreddamento viene messo in pressione compie il suo percorso all interno del circuito, rende possibile il raffreddamento motore e il riscaldamento dell abitacolo. Possiede una vita che può essere calcolata in chilometri o in tempo e varia da vettura a vettura. Di norma si sostituisce durante il cambio della distribuzione. 8 di 11

9 L ADDITIVO ANTIGELO L additivo antigelo è un liquido utilizzato, principalmente, per i motori a combustione e serve ad evitare che l acqua, esposta a forti variazioni di temperatura, diminuisca il punto di congelamento ed aumenti quella di ebollizione. Contiene, di norma, alcool (glicole mono-etilenico), additivi inibitori della corrosione, additivi organici per evitare il trasporto di microcariche di corrente elettrica, spesso causa di elettro-erosione degli organi raffreddati. Nello stato puro non trasporta calore e congela a -10 C, se miscelato con acqua, invece, (fino ad un massimo di 70%) resiste fino a -30 C e aumenta la temperatura di ebollizione fino a 130 C. Nel caso di liquidi standard la colorazione è Blu o Verde, sono inorganici (trasportano corrente elettrica) e resistono all ebollizione fino a 110/120 C; nel caso di liquidi per vetture di ultima generazione la colorazione è rossa o gialla o viola, sono organici e resistono all ebollizione fino a 130 C. 9 di 11

10 Il raffreddamento del motore effettuato tramite il passaggio di sola aria, anziché di liquido, è una soluzione di controllo della temperatura utilizzato molto in passato. Attualmente le richieste sempre maggiori di potenza con cilindrate ridotte e le restrittive normative anti-inquinamento, pretendono che i motori lavorino a regimi di temperature più possibilmente vicine a quella ottimale di funzionamento. Per questo motivo la soluzione del raffreddamento a liquido è preferita in quanto più performante nel controllo della temperatura. L impianto di raffreddamento ad aria rende più semplice il sistema motore: esso viene alleggerito nei materiali, in modo che il calore venga disperso con più facilità, non vi è presenza di liquido di scambio termico. Per permettere la dissipazione del calore dalla testata e dal basamento, vengono create delle alette che aumentano la superficie su cui vi è passaggio di aria; il passaggio di quest ultima è spesso forzato da una ventola ed una canalizzazione; il controllo dell eccessivo raffreddamento avviene parzializzando il passaggio dell aria. IL RAFFREDDAMENTO AD ARIA 10 di 11

11 Bibliografia: Guido Giampietro: Su Stada, enciclopedia pratica dell auto, Fabbri Editori Aa. Vv.: Tecnica dell Automobile, Editrice San Marco Dante Giacosa: Motori Endotermici, Hoepli 11 di 11