CARBURAZIONEVarie specie di carburatori.La carburazione, è l'operazione compiuta per opera di un apparecchio speciale dettocarburatore, facente parte dei motori a scoppio per automobili, per la quale si viene ad ottenere la miscela della benzina allo stato volatile coll'aria atmosferica nella proporzione voluta per ottenere la completa combustione del combustibile.È dal carburatore che il motore aspira continuamente miscela indispensabile al suo funzionamento.La benzina racchiusa in un apposito recipiente va, per mezzo di un tubo, al carburatore dove si volatilizza e si mescola all'aria che vi è introdotta da apposita apertura;mediante poi tubazione speciale, la miscela viene aspirata nel cilindro del motore.I carburatori più usati si possono raggruppare in tre categorie:1º Il combustibile contenuto in un recipiente a livello costante va ad un tubo verticale da cui lo stantuffo del motore, aspirando, lo fa uscire fuori con veemenza e lo conduce ad urtare, e quindi a polverizzarsi in minutissime particelle, contro un cono rovesciato, oppure reticella di metallo o di amianto, posti sopra al foro di uscita; mentre succede questa polverizzazione, una corrente d'aria, in generale calda, vi si mescola, producendone l'evaporazione.Questo tipo di carburatore, che ormai è quello più usato, è dettoa polverizzazione;Fig. 1.2º Il combustibile è disposto sopra sottile strato in ampio recipiente; su di esso si ha una lamina; una forte corrente d'aria aspirata dal motore lambisce la superfice della benzina e ne produce l'evaporazione. Tale tipo è dettoa lambimento(fig. 1);3º Il combustibile viene attraversato da una corrente d'aria calda aspirata dal motore che entra per un tubo che pesca fino quasi al fondo; in contatto di questa aria la benzina si evapora, la miscela così formata va al motore (fig. 2). Tale tipo è dettoa gorgoglio.Fig. 2.Queste due ultime categorie sono quasi del tutto abbandonate, perchè se il liquido non è omogeneo si ha il trasporto nella miscela dei prodotti più volatili sicché non resta nel recipiente che la parte più densa, onde la carburazione diviene sempre più difettosa.D'altronde, mentre la pressione atmosferica, la temperatura-ambiente e dell'aria che entra nel carburatore, il grado igrometrico della stessa, possono modificare il potere evaporante di quest'aria, influiscono invece assai poco sul potere comburente, quindi è assai più facile che il titolo della miscela sia costante quando è prodotta col carburatore a polverizzazione che non con gli altri due tipi.Nel tipo a polverizzazione (fig. 3) si ha:1º Un recipiente a livello costante o camera del galleggiante;2º Una camera di miscela o di carburazione, nella quale arriva il tubetto della polverizzazione dettopolverizzatore,spruzzatore(gicleur) e nella quale entra per apposita bocca una corrente d'aria;3º Una camera di riscaldamento;4º L'apparecchio che regola la qualità o quantità di miscela aspirata dal motore.Fig. 3.Nella camera a livello costante una spina solidale ad un galleggiante, o sulla quale poggia un galleggiante contrappesato e munito di una punta conica, chiude più o meno il foro per il quale entra nel carburatore la benzina proveniente dal serbatoio, in modo da mantenere il livello costante.La benzina passa dalla camera a livello costante in quella di carburazione per un tubetto il cui orifizio è di qualche millimetro più alto del livello della benzina nella prima camera affinchè il passaggio avvenga per aspirazione.Da apposita apertura laterale entra nella camera di miscela aria riscaldata, la quale si mescola alla benzina che esce dall'orifizio e si polverizza battendo contro la parete rugosa di un cono rovesciato che si suole chiamarefungo.Nel tipo rappresentato nella fig. 3, la mescolanza intima dell'aria colla benzina avviene per effetto della suddivisione prodotta nell'incontro di diverse reticelle poste superiormente algicleur[3].Giova notare che il liquido, prima di giungere alla camera a galleggiante, ha attraversato una reticella che funziona da filtro, che lo libera da materie diverse.Il tubetto che serve da polverizzatore (gicleur) porta alla estremità un foro molto piccolo calcolato in modo che la quantità di benzina che esso può dare sia quella corrispondente alla massima potenza del motore.Questo sistema di carburatore ha il vantaggiodi dare rapidamente tutte le quantità di gas che gli si domandano; però ha il difetto di dare troppa benzina a piccole velocità, quindi si ha uno spreco di combustibile.Detto carburatore è facilmente smontabile e si può assai rapidamente ripulire.Alcuni costruttori, fra i quali Longuemare, per ottenere una facile polverizzazione hanno adottato un polverizzatore a fungo, la cui testa è munita di finissime scanalature che producono nella corrente d'aria piccoli getti.In altri carburatori come in quello Sthénos, l'orificio del polverizzatore è otturato mediante un cono che si solleva solo ad ogni aspirazione del motore lasciando un passaggio anulare conveniente per il passaggio del combustibile liquido; si ha cioè, invece di un getto unico di essenza, una serie di getti e quindi una più facile polverizzazione.Nel carburatore Gillet Forest adottato dallaFiat, il polverizzatore è regolabile a volontà[4]da un ago, l'altezza del quale può essere variata convenientemente.Fig. 4.Il Richard Brasier e qualche altro, fanno uso di polverizzatori doppi (fig. 4), che producono getti fra loro inclinati e urtantisi in modo da avere una polverizzazione più efficace.Aria necessaria alla carburazione.— Per ottenere adunque la carburazione, occorre far entrare dell'aria per apposita apertura alla quale in genere si danno dimensioni sufficienti per la carburazione quando il motore gira a piccola velocità.Quest'aria può entrare con direzioni differenti da quelle del getto di benzina; è difficile scegliere la più conveniente.Alcuni poi preferiscono usare aria riscaldata o mediante i gas di scarico o col calore abbandonato dalle pareti del motore. Attualmente si preferisce scaldare il carburatore coll'acqua di circolazione pel raffreddamento dei cilindri.Un difetto grave dei carburatori a polverizzazione è che la composizione della miscela, che conviene alla migliore combustione dell'essenza, non resta costante col cambiare della velocità del motore.In detti carburatori l'uscita dell'essenza dal polverizzatore e l'entrata dell'aria sono provocate dalla depressione prodottasi nel movimento del pistone nel cilindro.Questa depressione varia colla velocità ed è tanto maggiore quanto la seconda è più grande. Coll'aumento della depressione viene alterata la proporzione dell'essenza aspirata rispetto alla quantità d'aria pure aspirata e precisamente aumenta la prima (perchè di maggior densità), che viene a trovarsi così in eccedenza rispetto alla seconda.Conviene quindi, per avere una composizione della miscela il più che possibile costante, aumentare la quantità d'aria coll'aumentare della velocità; la regolazione della detta quantità d'aria addizionale è in alcuni carburatori ottenuta automaticamente.Nel carburatore Krebs è affidata ad una valvola a stantuffo speciale, il cui sollevamento dipende appunto dalla depressione del carburatore, ossia dalla velocità del motore.Esso è caratterizzato dal fatto che il gambo della valvola per l'aria addizionale portante una specie di stantuffo K, è unito alle pareti mediante una lamina elastica ubbidiente alla depressione.Un piccolo foro S mette in comunicazione la camera formata dalle pareti e dallo stantuffo mobile coll'atmosfera. L'aria che può uscire ed entrare dal foro S è sufficiente ad impedire brusche variazioni nel funzionamento.Nella fig. 5 è indicato in sezione il detto carburatore: D è il polverizzatore, per A entra la quantità d'aria invariabile conveniente per circa 200 giri al minuto.I due organi che permettono di modificare da un lato la quantità di miscela introdotta nel cilindro e dall'altro di regolare la carburazione, sono due pistoni senza fondo che ostruiscono o scoprono appositi orifici. Il primo F è comandato dal regolatore a forza centrifuga; esso porta su uno dei suoi bordidegli intagli a forma di V onde si abbia un'aspirazione graduale.La regolazione si fa aprendo o chiudendo completamente l'entrata della miscela nel cilindro.Fig. 5.Il conduttore può agire su di esso col ritardatore (o moderatore), o coll'acceleratore che impareremo a conoscere più avanti.L'aria addizionale è regolata dallo stantuffo K verticale e che secondo la depressione più o meno grande, chiude più o meno gli orifici di entrata M. Perchè lo stantuffo obbedisca alla variazione della depressione nel carburatore, si munisce il suo gambo nellaparte superiore d'una lamina elastica Q che è unita al coperchio della scatola O e fissato da un pezzo di caoutchouc circolare. Una molla R mantiene sollevato lo stantuffo.Il funzionamento del carburatore si comprende dalla figura.Altri carburatori, come quello Mors e Clément, sono muniti di questa valvola semplificata.Nel carburatore Fiat (1906), l'entrata d'aria addizionale è regolata dal regolatore a forza centrifuga, il quale agisce su una valvola a cannocchiale che varia contemporaneamente anche l'ammissione della miscela che va al motore.Per variare la velocità del motore da 300 giri a circa 1200, si agisce col moderatore (che è anche acceleratore) col piede o colla manetta posta sul volante di direzione che non fa che agire sulla molla del regolatore a forza centrifuga (vedi regolazione).Nel carburatoreFiatsi può pure, mediante apposita leva, agire su di una spina che chiude più o meno l'uscita della benzina dalgicleure marciare con consumo minimo di benzina. La detta spina funziona anche automaticamente.Nei carburatori a valvola automatica è difficile regolare la tensione della molla.Si è cercato pure da alcuni costruttori di regolare nello stesso tempo la quantità d'aria contenuta nella miscela e la quantità di miscelamandata nei cilindri mediante valvole a farfalla collegate fra loro[5].Camera di carburazione.— Per impedire che quando aumenta la velocità del motore si produca una miscela troppo ricca di combustibile, invece delle reticelle che si ponevano sul cammino della miscela, quando non si usano carburatori automatici del genere di quelli del Krebs, si preferisce dare conveniente forma alla camera di carburazione.Quando una miscela gazosa passa in un tubo conico, nell'attraversare la sezione ristretta, si contrae, dimodochè la vena gazosa ha un massimo di velocità in corrispondenza della contrazione; se in tal punto si fa arrivare la benzina dallogicleur, si ha una mescolanza molto intima; oltre a ciò, in seguito ad una serie di esperimenti, fu trovato che se si pone ilgicleural disopra della luce minore, ad una distanza da questa eguale al terzo del suo diametro, l'orificio di uscita della benzina viene a trovarsi in una regione nella quale la depressione che dà luogo alla sortita della benzina stessa varia proporzionalmente alla velocità dell'efflusso dell'aria, cosicché può ottenersi, per tutte le diverse velocità del motore, una miscela combustibile di composizione presso a poco costante.L'esperienza dimostra che la forma a tronco di cono, colle generatrici inclinate a 7° coll'asse e colla base minore rivolta sul polverizzatore, è la più conveniente.Col carburatore Sthénos (fig. 6), variando il foro d'uscita dal polverizzatore e il tronco di cono, si può avere una miscela costante col variare della velocità per motori di differente potenza.Fig. 6.Regolatori della quantità di miscela.— Nel carburatore Krebs abbiamo visto affidato allo stantuffo F (fig. 5) l'ufficio di variare la quantità di miscela alimentante il motore.Altri per regolare la detta quantità di miscela fanno uso di valvole a farfalla di forma elittica che permette un'apertura più graduale che la circolare.Questo sistema ha l'inconveniente di variare la compressione iniziale della miscela nei cilindri, con che resta diminuito il rendimento termico come vedremo.
Varie specie di carburatori.
La carburazione, è l'operazione compiuta per opera di un apparecchio speciale dettocarburatore, facente parte dei motori a scoppio per automobili, per la quale si viene ad ottenere la miscela della benzina allo stato volatile coll'aria atmosferica nella proporzione voluta per ottenere la completa combustione del combustibile.
È dal carburatore che il motore aspira continuamente miscela indispensabile al suo funzionamento.
La benzina racchiusa in un apposito recipiente va, per mezzo di un tubo, al carburatore dove si volatilizza e si mescola all'aria che vi è introdotta da apposita apertura;mediante poi tubazione speciale, la miscela viene aspirata nel cilindro del motore.
I carburatori più usati si possono raggruppare in tre categorie:
1º Il combustibile contenuto in un recipiente a livello costante va ad un tubo verticale da cui lo stantuffo del motore, aspirando, lo fa uscire fuori con veemenza e lo conduce ad urtare, e quindi a polverizzarsi in minutissime particelle, contro un cono rovesciato, oppure reticella di metallo o di amianto, posti sopra al foro di uscita; mentre succede questa polverizzazione, una corrente d'aria, in generale calda, vi si mescola, producendone l'evaporazione.
Questo tipo di carburatore, che ormai è quello più usato, è dettoa polverizzazione;
Fig. 1.
Fig. 1.
2º Il combustibile è disposto sopra sottile strato in ampio recipiente; su di esso si ha una lamina; una forte corrente d'aria aspirata dal motore lambisce la superfice della benzina e ne produce l'evaporazione. Tale tipo è dettoa lambimento(fig. 1);
3º Il combustibile viene attraversato da una corrente d'aria calda aspirata dal motore che entra per un tubo che pesca fino quasi al fondo; in contatto di questa aria la benzina si evapora, la miscela così formata va al motore (fig. 2). Tale tipo è dettoa gorgoglio.
Fig. 2.
Fig. 2.
Queste due ultime categorie sono quasi del tutto abbandonate, perchè se il liquido non è omogeneo si ha il trasporto nella miscela dei prodotti più volatili sicché non resta nel recipiente che la parte più densa, onde la carburazione diviene sempre più difettosa.
D'altronde, mentre la pressione atmosferica, la temperatura-ambiente e dell'aria che entra nel carburatore, il grado igrometrico della stessa, possono modificare il potere evaporante di quest'aria, influiscono invece assai poco sul potere comburente, quindi è assai più facile che il titolo della miscela sia costante quando è prodotta col carburatore a polverizzazione che non con gli altri due tipi.
Nel tipo a polverizzazione (fig. 3) si ha:
1º Un recipiente a livello costante o camera del galleggiante;
2º Una camera di miscela o di carburazione, nella quale arriva il tubetto della polverizzazione dettopolverizzatore,spruzzatore(gicleur) e nella quale entra per apposita bocca una corrente d'aria;
3º Una camera di riscaldamento;
4º L'apparecchio che regola la qualità o quantità di miscela aspirata dal motore.
Fig. 3.
Fig. 3.
Nella camera a livello costante una spina solidale ad un galleggiante, o sulla quale poggia un galleggiante contrappesato e munito di una punta conica, chiude più o meno il foro per il quale entra nel carburatore la benzina proveniente dal serbatoio, in modo da mantenere il livello costante.
La benzina passa dalla camera a livello costante in quella di carburazione per un tubetto il cui orifizio è di qualche millimetro più alto del livello della benzina nella prima camera affinchè il passaggio avvenga per aspirazione.
Da apposita apertura laterale entra nella camera di miscela aria riscaldata, la quale si mescola alla benzina che esce dall'orifizio e si polverizza battendo contro la parete rugosa di un cono rovesciato che si suole chiamarefungo.Nel tipo rappresentato nella fig. 3, la mescolanza intima dell'aria colla benzina avviene per effetto della suddivisione prodotta nell'incontro di diverse reticelle poste superiormente algicleur[3].
Giova notare che il liquido, prima di giungere alla camera a galleggiante, ha attraversato una reticella che funziona da filtro, che lo libera da materie diverse.
Il tubetto che serve da polverizzatore (gicleur) porta alla estremità un foro molto piccolo calcolato in modo che la quantità di benzina che esso può dare sia quella corrispondente alla massima potenza del motore.
Questo sistema di carburatore ha il vantaggiodi dare rapidamente tutte le quantità di gas che gli si domandano; però ha il difetto di dare troppa benzina a piccole velocità, quindi si ha uno spreco di combustibile.
Detto carburatore è facilmente smontabile e si può assai rapidamente ripulire.
Alcuni costruttori, fra i quali Longuemare, per ottenere una facile polverizzazione hanno adottato un polverizzatore a fungo, la cui testa è munita di finissime scanalature che producono nella corrente d'aria piccoli getti.
In altri carburatori come in quello Sthénos, l'orificio del polverizzatore è otturato mediante un cono che si solleva solo ad ogni aspirazione del motore lasciando un passaggio anulare conveniente per il passaggio del combustibile liquido; si ha cioè, invece di un getto unico di essenza, una serie di getti e quindi una più facile polverizzazione.
Nel carburatore Gillet Forest adottato dallaFiat, il polverizzatore è regolabile a volontà[4]da un ago, l'altezza del quale può essere variata convenientemente.
Fig. 4.
Fig. 4.
Il Richard Brasier e qualche altro, fanno uso di polverizzatori doppi (fig. 4), che producono getti fra loro inclinati e urtantisi in modo da avere una polverizzazione più efficace.
Aria necessaria alla carburazione.— Per ottenere adunque la carburazione, occorre far entrare dell'aria per apposita apertura alla quale in genere si danno dimensioni sufficienti per la carburazione quando il motore gira a piccola velocità.
Quest'aria può entrare con direzioni differenti da quelle del getto di benzina; è difficile scegliere la più conveniente.
Alcuni poi preferiscono usare aria riscaldata o mediante i gas di scarico o col calore abbandonato dalle pareti del motore. Attualmente si preferisce scaldare il carburatore coll'acqua di circolazione pel raffreddamento dei cilindri.
Un difetto grave dei carburatori a polverizzazione è che la composizione della miscela, che conviene alla migliore combustione dell'essenza, non resta costante col cambiare della velocità del motore.
In detti carburatori l'uscita dell'essenza dal polverizzatore e l'entrata dell'aria sono provocate dalla depressione prodottasi nel movimento del pistone nel cilindro.
Questa depressione varia colla velocità ed è tanto maggiore quanto la seconda è più grande. Coll'aumento della depressione viene alterata la proporzione dell'essenza aspirata rispetto alla quantità d'aria pure aspirata e precisamente aumenta la prima (perchè di maggior densità), che viene a trovarsi così in eccedenza rispetto alla seconda.
Conviene quindi, per avere una composizione della miscela il più che possibile costante, aumentare la quantità d'aria coll'aumentare della velocità; la regolazione della detta quantità d'aria addizionale è in alcuni carburatori ottenuta automaticamente.
Nel carburatore Krebs è affidata ad una valvola a stantuffo speciale, il cui sollevamento dipende appunto dalla depressione del carburatore, ossia dalla velocità del motore.
Esso è caratterizzato dal fatto che il gambo della valvola per l'aria addizionale portante una specie di stantuffo K, è unito alle pareti mediante una lamina elastica ubbidiente alla depressione.
Un piccolo foro S mette in comunicazione la camera formata dalle pareti e dallo stantuffo mobile coll'atmosfera. L'aria che può uscire ed entrare dal foro S è sufficiente ad impedire brusche variazioni nel funzionamento.
Nella fig. 5 è indicato in sezione il detto carburatore: D è il polverizzatore, per A entra la quantità d'aria invariabile conveniente per circa 200 giri al minuto.
I due organi che permettono di modificare da un lato la quantità di miscela introdotta nel cilindro e dall'altro di regolare la carburazione, sono due pistoni senza fondo che ostruiscono o scoprono appositi orifici. Il primo F è comandato dal regolatore a forza centrifuga; esso porta su uno dei suoi bordidegli intagli a forma di V onde si abbia un'aspirazione graduale.
La regolazione si fa aprendo o chiudendo completamente l'entrata della miscela nel cilindro.
Fig. 5.
Fig. 5.
Il conduttore può agire su di esso col ritardatore (o moderatore), o coll'acceleratore che impareremo a conoscere più avanti.
L'aria addizionale è regolata dallo stantuffo K verticale e che secondo la depressione più o meno grande, chiude più o meno gli orifici di entrata M. Perchè lo stantuffo obbedisca alla variazione della depressione nel carburatore, si munisce il suo gambo nellaparte superiore d'una lamina elastica Q che è unita al coperchio della scatola O e fissato da un pezzo di caoutchouc circolare. Una molla R mantiene sollevato lo stantuffo.
Il funzionamento del carburatore si comprende dalla figura.
Altri carburatori, come quello Mors e Clément, sono muniti di questa valvola semplificata.
Nel carburatore Fiat (1906), l'entrata d'aria addizionale è regolata dal regolatore a forza centrifuga, il quale agisce su una valvola a cannocchiale che varia contemporaneamente anche l'ammissione della miscela che va al motore.
Per variare la velocità del motore da 300 giri a circa 1200, si agisce col moderatore (che è anche acceleratore) col piede o colla manetta posta sul volante di direzione che non fa che agire sulla molla del regolatore a forza centrifuga (vedi regolazione).
Nel carburatoreFiatsi può pure, mediante apposita leva, agire su di una spina che chiude più o meno l'uscita della benzina dalgicleure marciare con consumo minimo di benzina. La detta spina funziona anche automaticamente.
Nei carburatori a valvola automatica è difficile regolare la tensione della molla.
Si è cercato pure da alcuni costruttori di regolare nello stesso tempo la quantità d'aria contenuta nella miscela e la quantità di miscelamandata nei cilindri mediante valvole a farfalla collegate fra loro[5].
Camera di carburazione.— Per impedire che quando aumenta la velocità del motore si produca una miscela troppo ricca di combustibile, invece delle reticelle che si ponevano sul cammino della miscela, quando non si usano carburatori automatici del genere di quelli del Krebs, si preferisce dare conveniente forma alla camera di carburazione.
Quando una miscela gazosa passa in un tubo conico, nell'attraversare la sezione ristretta, si contrae, dimodochè la vena gazosa ha un massimo di velocità in corrispondenza della contrazione; se in tal punto si fa arrivare la benzina dallogicleur, si ha una mescolanza molto intima; oltre a ciò, in seguito ad una serie di esperimenti, fu trovato che se si pone ilgicleural disopra della luce minore, ad una distanza da questa eguale al terzo del suo diametro, l'orificio di uscita della benzina viene a trovarsi in una regione nella quale la depressione che dà luogo alla sortita della benzina stessa varia proporzionalmente alla velocità dell'efflusso dell'aria, cosicché può ottenersi, per tutte le diverse velocità del motore, una miscela combustibile di composizione presso a poco costante.L'esperienza dimostra che la forma a tronco di cono, colle generatrici inclinate a 7° coll'asse e colla base minore rivolta sul polverizzatore, è la più conveniente.
Col carburatore Sthénos (fig. 6), variando il foro d'uscita dal polverizzatore e il tronco di cono, si può avere una miscela costante col variare della velocità per motori di differente potenza.
Fig. 6.
Fig. 6.
Regolatori della quantità di miscela.— Nel carburatore Krebs abbiamo visto affidato allo stantuffo F (fig. 5) l'ufficio di variare la quantità di miscela alimentante il motore.
Altri per regolare la detta quantità di miscela fanno uso di valvole a farfalla di forma elittica che permette un'apertura più graduale che la circolare.
Questo sistema ha l'inconveniente di variare la compressione iniziale della miscela nei cilindri, con che resta diminuito il rendimento termico come vedremo.