L AVVIAMENTO NEI MOTORI MARINI DI MEDIA E GRANDE POTENZA Quando il motore è fermo, bisogna fornire dall'esterno l'energia necessaria per le prime compressioni, onde portare l'aria ad una temperatura sufficiente per l'autoaccensione del combustibile e l'avvio della combustione. Si usa un fluido ausiliario, e cioè aria compressa che con una pressione di 30 a 35 bar, viene introdotta in genere in ciascun cilindro tramite apposita valvola di avviamento durante il tratto di corsa del pistone relativo all'espansione durante il quale le luci o le valvole sono completamente chiuse. All'atto dell'avviamento, in luogo dell'espansione, si verifica nei cilindri una fase di ammissione, o introduzione, di aria a pressione all'incirca costante (fase molto simile a quella delle vecchie motrici alternative a vapore) Quindi nei motori diesel deve essere previsto un apposito circuito per l'aria di avviamento che deve necessariamente comprendere un compressore, mosso in genere da motore elettrico, per portare l'aria alla pressione desiderata di 25-30 bar, uno o più serbatoi per la raccolta del fluido compresso,(bombole) la cui capacità dipende dal numero di avviamenti consecutivi che si vuole garantire, e tante valvole di avviamento, ciascuna sistemata nella testata di ogni cilindro, quanti sono i cilindri o anche In numero minore, ma comunque sufficiente a garantire l'avviamento, se si tratta di motori con un elevato numero di cilindri. Si è visto però chela valvola di avviamento deve rimanere aperta solo per una frazione di corsa dello stantuffo motore relativa alla fase di espansione ed è pertanto necessario prevedere un sistema di comando che faccia aprire e chiudere rapidamente ciascuna valvola nel momento opportuno. Attualmente le valvole di avviamento vengono in genere azionate da aria compressa, non quella però che viene immessa nel cilindro motore, ma aria che viene inviata nel dispositivo che comanda l'apertura della valvola di avviamento attraverso piccole valvole dette distributrici, o pilota, comandate da apposito albero a camme a sua volta azionato dall'albero a manovelle. Giodevico Pag. 1
Valvola di avviamento Con riferimento alla figura si nota il fungo della valvola 1 ed il suo stelo 2 che porta superiormente lo stantuffino 3 il cui diametro è uguale a quello del fungo in modo che la valvola risulti equilibrata. Valvola di avviamento a comando pneumatico tipo FIAT. 1. Fungo della valvola; 2. Stelo della valvola; 3. Stantuffino; 4. Ingresso aria avviamento proveniente dai serbatoi; 5. Molla; 6. Flangia; 7. Stantuffo; 8. Cilindro; 9. Coperchio; 10. Vano; 11. Ingresso aria di manovra proveniente dalla valvola distributrice. Infatti, l'aria compressa di avviamento 4 proveniente dai serbatoi agisce in senso opposto sul fungo della valvola 1 e sullo stantuffino 3. La chiusura della valvola è assicurata dalla molla 5 la quale agisce sulla flangia 6 di cui è munita l'asta superiormente. Sulla stessa flangia appoggia lo stantuffo 7 scorrevole nel cilindro 8 chiuso Superiormente con il coperchio 9. L'aria compressa, che deve agire nel cilindro motore, giunge da 4 nel vano 10 ma non può fare aprire la valvola 1 perché ì essa, come si è detto, è equilibrata; l'apertura è invece ottenuta inviando aria compressa 11 proveniente, a volte a pressione più bassa rispetto a quella dell'aria di avviamento, dalla valvola distributrice o valvola pilota, nella camera superiore del cilindro 8 dove, agendo sullo stantuffo 7, vince l'azione antagonista della molla 5 e fa abbassare la valvola 1. Questa si chiude quando, ancora su comando della valvola distributrice, l'aria presente nella camera superiore del cilindro 8 defluisce dalla stessa tubazione attraverso la quale era stata immessa. Giodevico Pag. 2
Nella figura si riporta la sezione di uno dei tipi più comune di valvola distributrice. La camma 1, agendo sulla leva 2 avente il fulcro in 3, sposta verso l'alto l'asta 4 scorrevole entro una apposita guida 5, fino a fare aprire la valvola a bicchiere 6 per cui l'aria compressa di comando 7 proveniente dai serbatoi passa nella tubazione 8 che la adduce alla camera superiore del cilindro 8 della valvola di avviamento illustrata nella precedente fig. XI.9. Quando la camma 1 abbandona l'asta 4 questa si abbassa per l'azione della molla 9 e la valvola 6, chiudendosi per l'azione della molla 10, intercetta il passaggio dell'aria compressa di comando. Valvola distributrice o valvola pilota.1. Camma; 2. Leva; 3. Fulcro; 4. Asta scorrevole; 5. Guida; 6. Valvola a bicchiere; 7. Ingresso aria proveniente dai serbatoi; 8. Tubazione di collegamento alla valvola di avviamento; 9. Molla; IO. Molla; 11. Canale interno all'asta scorrevole; 12. Fori; 13. Vano di comunicazione con l'atmosfera; 14. Rullo; 15. Albero; 16. Maniglia; 17. Camera. Per far chiudere però la valvola di avviamento, è ora necessario scaricare rapidamente l'aria compressa che è rimasta imprigionata nella tubazione 8 di fig. XI.10 e nel cilindro 8 di fig. XI.9. A tale scopo l'asta 4 è provvista di un canale 11 che termina inferiormente nei fori 12 i quali si trovano di fronte al vano 13 in comunicazione con l'atmosfera. Giodevico Pag. 3
Dunque, riepilogando, quando l'asta 4 si va a puntare contro la valvola 6 questa si apre e nello stesso tempo il canale 11 si chiude superiormente; resta così intercettata la comunicazione del condotto 8 con l'atmosfera e l'aria compressa di comando raggiunge il cilindro 8 di fig. XI.9 provocando l'apertura della valvola di avviamento. Quando poi l'asta 4 si abbassa e la valvola 6 si chiude, si scopre l'estremità superiore del canale 11 e allora l'aria compressa che si trova nel condotto 8 di fig. XI.10 e nel cilindro 8 di fig. XI.9 si scarica nell'atmosfera con conseguente chiusura della valvola di avviamento. Durante il funzionamento a regime del motore la valvola distributrice deve evidentemente rimanere inattiva e per ottenere ciò basta sollevare la leva 2 in modo che la camma 1 non agisca più sul rullo 14. A tale scopo il fulcro 3 della leva è montato eccentricamente sull'albero 15, sicché se questo viene spostato angolarmente agendo sulla maniglia 16, la leva 2 si alza. Nel funzionamento a regime quindi, la valvola di avviamento non può aprirsi anche se il vano 10 di fig. XI.9 è riempito con aria a 30 bar in quanto la camera superiore del cilindro è in comunicazione con l'atmosfera attraverso la valvola distributrice di fig. XI.10. Ora, quando si tratta di avviare un motore di più cilindri, bisogna disporre le cose in modo che l'aria compressa sia inizialmente inviata in tutti i cilindri, poi, appena il motore entra in rotazione, sia sospesa. Interessa subito ricordare che durante il funzionamento ad aria compressa si deve assolutamente evitare che i polverizzatori entrino in funzione perché in seguito a successive pompate potrebbe accumularsi nel cilindro una notevole quantità di nafta la quale accendendosi in presenza della rilevante quantità di aria che si trova nel cilindro potrebbe dar luogo, come è avvenuto in alcuni casi, a delle esplosioni con conseguenze disastrose. Le valvole di intercettazione sono pertanto collegate alle pompe del combustibile nel senso che quando entrambe le valvole sono aperte, tutte le pompe sono messe fuori servizio, quando ne rimane aperta una sola, restano escluse soltanto le pompe del corrispondente gruppo di cilindri; e infine, quando le due valvole sono chiuse, tutte le pompe entrano in funzione. Giodevico Pag. 4
Schema semplificato del circuito dell'aria di avviamento Nella figura si riporta, in conclusione, lo schema semplificato del circuito dell'aria di avviamento con riferimento ad un motore diesel a due tempi della GMT. I gruppi elettrocompressori 1 alimentano i serbatoi 2 dai quali l'aria di avviamento giunge alla valvola principale di intercettazione 3 mentre l'aria per la manovra arriva da 4'alla bombola di bassa pressione 5 dalla quale passa alle valvole distributrici 6. L'aria di manovra, prima di essere immessa nella valvola di avviamento per provocarne l'apertura, raggiunge, attraverso le tubazioni 7 la valvola di blocco 8 del viratore che, quando il viratore è ingranato, non consente all'aria proveniente dalla valvola distributrice di raggiungere né la valvola di intercettazione né quindi quella di avviamento. Quando il viratore non è inserito, allora la valvola di blocco 8 consente il passaggio dell'aria di comando che, attraverso la tubazione 9 raggiunge la valvola di intercettazione 3 che viene aperta consentendo l'immissione nella valvola dell'aria di manovra e di quella di avviamento. Schema semplificato del circuito aria avviamento per un motore diesel a due tempi (GMT). 1. Elettrocompressore; 2. Serbatoio; 3. Valvola di intercettazione; 4. Ingresso aria di manovra; 5. Serbatoio aria di manovra; 6. Valvola distributrice; 7. Tubazione; 8. Valvola di blocco; 9. Tubazione. Giodevico Pag. 5