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
INDICE INTRODUZIONE 2 CAPITOLO 1 IL MOTORE 1.1 Il moto dei motori 4 1.2 Il motore endotermico 5 1.2.1 - Il motore a 4 tempi 7 1.2.2 - Il motore a 4 tempi 8 1.3 - Il motore a ciclo Otto 9 1.4 Il motore Diesel 11 1.5 - Cilindrata, potenza coppia motrice 13 1.5.1 - Cavallo e chilowatt 15 1.5.2 - Dipendenza di coppia e potenza dal numero di giri 16 CAPITOLO 2 STRUTTURA DEL MOTORE 2.1 Testata 20 2.2 Basamento 25 2.2.1 - Canne smontabili 26 2.3 - Albero e volano motore 27 2.4 - Pistone 28 III
2.5 - Biella 31 2.6 - Cinghie e pulegge 32 2.7 - Tendicinghia 35 2.7.1 - Tenditori idraulici 36 2.8 - Galoppini 36 2.9 - Coppa dell olio 37 2.10 - Impianto di aspirazione dell aria 38 2.11 - Supporti del motore 41 2.12 - Disposizione dei cilindri 42 2.13 - Alberi controrotanti 44 CAPITOLO 3 ALIMENTAZIONE DEL MOTORE A CICLO OTTO 3.1 - Motori a carburazione libera 47 3.2 - Il carburatore 48 3.2.1 - Funzionamento del carburatore 48 3.2.2 - Struttura del carburatore 51 3.2.3 - Il carburatore a depressione costante 53 3.2.4 - Pompa di ripresa 54 3.2.5 - Getto di progressione 55 3.2.6 - Tubo di emulsione 56 3.3 - Carburatori pluricorpo 56 3.4 - Il rapporto di miscela 57 3.5 - Carburatore assistito elettronicamente 58 3.6 - L iniezione di benzina 58 3.6.1 - Iniezione meccanica 59 3.6.1.1 - Avviatore a freddo 60 3.6.2 - Iniezione elettronica 61 3.7 - Iniezione diretta di benzina 64 3.8 - Iniettori di benzina 67 3.9 - Circuito di alimentazione della benzina 67 CAPITOLO 4 L ACCENSIONE DEL MOTORE A SCOPPIO 4.1 - Lo spinterogeno 72 4.1.1 - Il ruttore 72 4.1.2 - Il distributore 74 4.1.3 - La bobina 74 4.1.4 - Anticipo di accensione 75 4.2 - Accensione elettronica 78 4.2.1 - Accensione con sensore magnetico 78 4.2.1 - Accensione digitale 78 IV
4.3 - Accensione multipla 80 4.4 - Candele 81 4.4.1 - Candele multielettrodo 84 4.4.2 - Candele per motori a iniezione diretta di benzina 85 4.4.3 - Candele per motori a gas 85 4.4.4 - Grado termico delle candele 87 4.4.5 - Elettrodo centrale 87 4.4.6 - Condizioni della candela 88 CAPITOLO 5 IL MOTORE A GAS 5.1 - Motore a gas con carburatore 92 5.2 - Motore a gas ad iniezione 94 5.2.1 - Iniezione multipoint di gas 96 5.3 - Riduttore di pressione 97 5.4 - Motore bifuel 98 5.5 - GPL e metano 98 5.6 - Alimentazione a metano 99 5.7 - Alimentazione a idrogeno 99 CAPITOLO 6 IL MOTORE A CICLO DIESEL 6.1 - Motore diesel tradizionale 102 6.2 - Pompa d iniezione in linea 103 6.2.1 - Funzionamento del pompante 104 6.2.2 - Valvola di mandata 107 6.2.3 - Avviatore a freddo 107 6.2.4 - Regolatore di giri 108 6.2.4.1 - Regolatore di massimo e minimo 109 6.2.4.2 - Regolatore di tutti i regimi 109 6.2.4.3 - Regolatore di giri pneumatico 110 6.2.5 - Variatore d anticipo 111 6.2.6 - Pompa in linea assistita elettronicamente 112 6.2.7 - Regolazione mandata del tipo a cursore 113 6.3 - Pompa d iniezione a distributore rotante 113 6.3.1 - Attuatore di arresto della pompa rotativa 119 6.3.2 - Regolatore di velocità 120 6.4 - Pompa rotativa assistita elettronicamente 120 6.4.1 - Sistema EDC 124 6.5 - Pompe d iniezione per motori sovralimentati 124 6.6 - Iniettori 125 6.6.1 - Iniettore strumentato 127 V
6.6.2 - Tipi di polverizzatore 127 6.7 - Motore a iniezione indiretta 128 6.8 - Motore a iniezione diretta 129 6.9 - Common rail 130 6.9.1 - Funzionamento del common-rail 131 6.9.2 - Tipi di common-rail 133 6.9.3 -Alimentazione common-rail 134 6.9.4 -Iniettori per common-rail 135 6.10 - Iniettore-pompa 135 6.11 - Alimentazione del diesel 138 6.12 - Preriscaldo 140 6.12.1 - Evoluzione delle candelette 142 6.12.2 - Postriscaldo 143 6.12.3 - Instant Start System 144 6.12.5 - Candeletta con sensore di pressione 144 6.13 - Cenni sulla gestione elettronica del diesel 144 6.13.1 - Sensore di giri 145 6.13.2 - Sensore di fase 146 6.13.3 - Potenziometro acceleratore 147 6.13.4 - Sensore temperatura del motore 147 6.13.5 - Sensore della pressione atmosferica 147 6.13.6 - Sensore di sovrapressione 147 6.13.7 - Interruttori di frizione e freno 147 CAPITOLO 7 MOTORI SOVRALIMENTATI 7.1 - Motore turbocompresso 150 7.1.1 - Turbo con intercooler 153 7.2 - Motore turbo a benzina 154 7.2.1 - Motore turbo a benzina ad iniezione 154 7.3 - Motore turbodiesel 155 7.4 - Motore turbo a gas 155 7.5 - Evoluzione del turbocompressore 156 7.5.1 - Turbo a geometria variabile 157 7.5.2 - Doppio turbo 159 7.6 - Compressore volumetrico 161 7.7 - Comprex 163 7.8 - Sovralimentazione dinamica 164 CAPITOLO 8 LA DISTRIBUZIONE DEL MOTORE 8.1 - Tipi di distribuzione 168 VI
8.1.1 - Distribuzione ad aste e bilancieri 169 8.1.1.1 - Punterie a rullo 170 8.1.2 - Albero a camme in testa (OHC) 171 8.1.3 - Distribuzione indiretta ad albero a camme in testa 171 8.1.4 - Parametri delle camme 171 8.2 - Distribuzione bialbero (DOHC) 173 8.3 - Valvole del motore 174 8.3.1 - Posizione delle valvole 176 8.4 - Fasatura della distribuzione 176 8.4.1 - Messa in fase della distribuzione 177 8.5 - Gioco delle punterie 179 8.6 - Punterie idrauliche 180 8.7 - Variatore di fase della distribuzione 182 8.7.1 - Variatori di fase a spostamento angolare 183 8.7.2 - Variatore di fase a più camme per valvola 184 8.7.3 - Variatori di fase a spostamento delle punterie 187 8.8 - Sistemi di fasatura e alzata variabili 187 8.8.1 - FIAT Multiair 189 8.9 - Sistemi di azionamento della distribuzione 191 8.10 - Distribuzione a valvole laterali 194 8.11 - Distribuzione desmodromica 194 CAPITOLO 9 LA LUBRIFICAZIONE 9.1 - Lubrificazione forzata 199 9.1.1 - Pompa dell olio 199 9.1.2 - Filtro dell olio 201 9.1.3 - Configurazioni dei sistemi di lubrificazione 203 9.2 - Radiatore dell olio 205 9.2.1 - Scambiatore olio/acqua 206 9.3 - Spia e manometro olio 207 9.4 - Astina dell olio 209 9.5 - Scarico dell olio 210 9.6 - Tipi di olio motore 210 9.7 - Sfiato dei vapori d olio 212 9.8 - Paraolio 214 9.9 - Manometro dell olio 215 CAPITOLO 10 IL RAFFREDDAMENTO DEL MOTORE 10.1 - Raffreddamento ad aria 217 10.2 - Raffreddamento ad acqua 219 VII
10.3 - Radiatore 220 10.4 - Pompa dell acqua 221 10.5 - Vaschetta di espansione 222 10.6 - Termostato 224 10.7 -Tubazioni 224 10.8 - Ventola del radiatore 226 10.8.1 - Tipi di ventola 227 10.9 - Liquido refrigerante 231 10.9.1 Sostituzione del liquido refrigerante 232 CAPITOLO 11 TRASMISSIONE 11.1 - Posizione del motore e ruote di trazione 236 11.2 - Il volano 238 11.2.1 - Volano bimassa 238 11.3 - La frizione 241 11.3.1 - Disco frizione 246 11.3.1.1 - Smorzatori di torsione 246 11.3.2 - Smontaggio e montaggio della frizione con molla a tazza 248 11.3.3 - Materiali dei dischi d attrito 249 11.3.4 - Attuatori della frizione 249 11.3.5 - Sistemi di ausilio del comando frizione 252 11.3.6 - Altri tipi di frizione 252 11.4 - Registro della frizione 253 11.4.1 - Sistema SAC 256 11.5 - Doppia frizione 257 11.6 - Cambio di velocità 257 11.6.1 - Cambio sincronizzato 261 11.6.1.1 - Sincronizzatore Borg-Warner 263 11.6.1.2 Sincronizzatore ad anello conico esterno 264 11.6.1.3 - Sincronizzatore a doppio e triplo anello conico 265 11.6.2 - La retromarcia 266 11.6.3 - Rapporti di trasmissione del cambio 266 11.7 - L olio del Cambio 267 11.8 - Albero di trasmissione 268 11.8.1 - Giunto cardanico 269 11.8.2 - Giunto elastico 270 11.9 - Differenziale 271 11.10 - Semiassi 273 11.10.1 - Giunto a crociere 275 11.10.2 - Giunto omocinetico 275 11.11 - Convertitore di coppia 279 11.11.1 - Convertitore di coppia multifunzione 283 11.11.3 - Frizione lock-up 283 VIII
11.11.3.1 - Smorzatore tradizionale 284 11.11.3.2 - Smorzatore turbina 284 11.12 - Cambio robotizzato 284 11.12.1 - Cambio DSG 285 11.12.2 - Cambio ESG 285 11.13 - Cambio automatico 287 11.13.1 - Cambio automatico idraulico 289 11.13.2 - Cambio automatico elettroidraulico 295 11.14 - Cambio CVT 297 11.14.1 - Versioni del CVT 300 11.14.3 - Frizioni per CVT 303 11.15 - Confronto tra cambio automatico e manuale 303 11.16 - Cambio sequenziale meccanico 304 11.17 - Differenziale bloccabile 304 11.17.1 - Differenziale autobloccante elettronico 305 11.17.2 - Differenziale autobloccante a lamelle 305 11.17.3 - Differenziale Torsen 308 11.18 - Trazione 4WD 309 11.18.1 - Giunto Ferguson 311 11.18.2 - Giunto Haldex 312 11.18.3 - Differenziale epicicloidale 312 11.9- Sistema TCS CAPITOLO 12 IMPIANTO DI SCARICO 12.1 - Il collettore di scarico 316 12.2 - Il flessibile 317 12.2 - Il silenziatore 317 12.3 -Abbattimento delle emissioni inquinanti 320 12.4 - La marmitta catalitica 321 12.4.1 - Tipi di convertitore catalitico 323 12.5 - Abbattimento delle emissioni nei motori a ciclo Otto 323 12.5.1 - Sistemi con sonda lambda 324 12.5.2.1 - Sonda lambda 324 12.5.2.2 - Sonda lambda a biossido di zirconio 325 12.5.2.3 - Sonda lambda a biossido di titanio 326 12.5.2.4 - Sistema a due sonde lambda 327 12.5.3 - Catalizzatore a tre vie 327 12.6 - Abbattimento delle emissioni nei motori a ciclo Diesel 329 12.6.1 - Sistema EGR 330 12.6.2 - Filtro antiparticolato 332 12.6.2 1 - Inconvenienti dell uso di FAP e DPF 336 12.6.3 - Sistemi Denox 336 12.6.3.1 SCR 337 IX
12.6.4 - Swirl-Flap 339 CAPITOLO 13 IMPIANTO FRENANTE 13.1 - Freno idraulico 342 13.2 - Sistema frenante sdoppiato 343 13.2.1 - Pompa dei freni 344 13.2.1.1 - Valvola dosatrice 345 13.3 - Ripartitore di frenata 348 13.4 - Freno a tamburo 348 13.4.1 - Varianti del freno a tamburo 352 13.4.2 - Freno a tamburo ad effetto servo 353 13.4.3 - Cilindretto del freno 353 13.4.4 - Freno di stazionamento del freno a tamburo 354 13.4.5 - Registro del freno a tamburo 354 13.5 - Freno a disco 355 13.5.1 - Pinza freno 356 13.5.1.1 - Pinza freno flottante 358 13.5.2 - La pastiglia del freno 361 13.5.3 - Il disco del freno 364 13.5.3.1 - Disco freno a due pezzi 365 13.5.3.2 - Sollecitazioni del disco freno 367 13.6 - Freno di stazionamento 368 13.7 Servofreno 368 13.7.1 - Servofreno a depressione 368 13.7.2 - Servofreno idraulico 369 13.8 ABS 370 13.8.1 - Sensori ruota per ABS 376 13.8.2 - Assistente di frenata 377 13.8.2 - Altre funzioni dell ABS 378 13.9 - Manutenzione dei freni 379 13.9.1 - Sostituzione pastiglie freni 380 CAPITOLO 14 SOSPENSIONI 14.1 - Elementi della sospensione 384 14.1.1 Ammortizzatore 385 14.1.1.1 - Ammortizzatori monotubo 387 14.1.1.2 Ammortizzatori a camera laterale e a doppio tubo 388 14.1.2 - Bracci delle sospensioni 389 14.2 - Il ponte rigido 390 14.3 Sospensione a ruote interconnesse 392 X
14.4 Sospensione a ruote indipendenti 392 14.5 - Sospensione McPherson 393 14.6 Sospensione a quadrilatero deformabile 395 14.7 Revoknuckle 396 14.8 - Il ponte De Dion 397 14.8.1 - Parallelogramma di Watt 398 14.9 - Sostegno della ruota 398 14.10 - Elementi di raccordo degli ammortizzatori 401 14.11 - Sospensioni attive 402 14.11.1 - Sospensioni oleodinamiche 402 14.11.2 - Sospensioni gestite elettronicamente 404 14.11.3 - Sospensioni pneumatiche 404 14.12 ESP e sospensioni 405 14.13 - Angoli delle sospensioni 405 14.14 - Sospensioni a doppio telaio 406 CAPITOLO 15 SISTEMA STERZANTE 15.1 - Sterzo a vite senza fine 410 15.2 - Sterzo a circolazione di sfere 411 15.3 - Sterzo a cremagliera 412 15.4 - Tiranteria dello sterzo 413 15.5 - Sterzo assistito 416 15.5.1 - Servosterzo idraulico 416 15.5.1.1 - Pompa del servosterzo 417 15.5.1.2 - Serbatoio e tubazioni 418 15.5.1.3 - Valvola distributrice 418 15.5.1.4 - Cilindro attuatore 420 15.5.2 - Servosterzo idraulico asservito alla velocità 420 15.5.3 - Servosterzo elettroidraulico 421 15.5.4 - Servosterzo elettrico 421 15.5.5 - Drive by wire 422 15.6 Idroguida 423 15.7 - Quattro ruote sterzanti 424 15.8 Bloccasterzo 425 15.9 - Convergenza e allineamento delle ruote 425 15.9.1 - Verifica e registro della convergenza delle ruote 427 15.9.2 - Angolo di spinta 429 CAPITOLO 16 RUOTE E PNEUMATICI 5.1 Cerchione 431 XI
5.1.1 - Misure del cerchione 433 5.2 - Il pneumatico 435 5.2.1 - Il pneumatico Tubeless 438 5.3 - Codifica dei pneumatici 440 5.4 - Pneumatici invernali 441 5.5 - Pneumatici ricostruiti 442 5.6 - Manutenzione dei pneumatici 443 CAPITOLO 17 IMPIANTO ELETTRICO 17.1 - Generatore elettrico 448 17.1.1 Alternatore 449 17.2 Batteria 451 17.3 - Motorino d avviamento 454 17.4 - Generatori per motori ibridi 455 17.5 - Avvisatore acustico 456 17.6 Tergicristallo 457 17.7 - Blocchetto d avviamento 458 17.8 - Gruppi ottici 459 17.8 Fusibili 461 CAPITOLO 18 TELAIO E CARROZZERIA 18.1 -Tipi di carrozzeria 464 18.2 - Parti della carrozzeria 465 18.3 - Superfici vetrate 466 18.4 Porte 468 18.5 Paraurti 470 18.6 Aerodinamica 471 18.7 - Trattamenti del telaio e della carrozzeria 472 18.7.1 Verniciatura 472 18.7.1.1 - Tecniche di verniciatura 473 18.8 Interni 475 CAPITOLO 19 CLIMATIZZAZIONE DELL ABITACOLO 19.1 - Aria condizionata 479 19.1.1 - Compressore del gas 481 19.2 - Condizionatore automatico 482 XII
CAPITOLO 20 DOTAZIONI DI SICUREZZA 20.1 Airbag 486 20.2 ESP 487 20.3 - Radar di frenata 488 CAPITOLO 21 STRUMENTAZIONE DI BORDO 21.1 - Tachimetro 492 21.2 - Contagiri 493 21.3 - Contachilometri 494 CAPITOLO 22 IL MOTORE WANKEL 22.1 - Qualità del motore Wankel 497 XIII