TROVI CHE SEI DIPENDENTE dal brivido e dalla velocità della guida veloce,ma non sai la prima cosa su cosa sta succedendo sotto il cofano? Vuoi sapere di più su cosa sta succedendo senza dover frequentare Auto Shop 101? Sei intimidito dalla tecnologia nel tuo negozio di prestazioni locale perché cerca sempre di venderti blinker fluid, cuscinetti per marmitte e altre parti che non sei sicuro nemmeno esistano? Se hai risposto ” sì ” a una di queste domande, è qui che devi iniziare. Vi diremo tutto sul pezzo rumoroso di metallo collegato alle ruote e un po ‘ sulle cose che lo fanno andare avanti.

Text by Mike Kojima and Arnold Eugenio / /Photos and Illustrations by DSPORT Staff

DSPORT Issue #148

Knowledge is Power

Per comprendere appieno come funzionano gli ultimi componenti di velocità, devi prima capire come funziona un motore. La maggior parte delle auto come le conosciamo sono alimentate da quello che viene chiamato un motore a 4 tempi. A 4 tempi si riferisce ai quattro colpi nel ciclo di potenza; la corsa di aspirazione, la corsa di compressione, la corsa di potenza e la corsa di scarico. Tratteremo questi in modo più dettagliato nel MOTORE 101 PARTE 2 sezione. Per ora, quello che devi sapere è che il ciclo a 4 tempi spiega come una miscela di benzina e aria può essere accesa, bruciata e convertita senza problemi in energia utilizzabile per scagliarti lungo il quarto di miglio, intorno a una pista o semplicemente portarti al lavoro.

Un motore è composto da diversi componenti principali; il blocco, la manovella, le aste, i pistoni, la testa (o le teste), le valvole, le camme, i sistemi di aspirazione e scarico e il sistema di accensione. Queste parti lavorano insieme in modo esigente per sfruttare l’energia chimica nella benzina, convertendo molti piccoli e rapidi eventi di combustione in un movimento di svolta che alla fine fa girare le ruote e spinge la tua auto.

Block Hole, Son

Il blocco è la parte principale del motore che contiene i componenti alternativi che sfruttano l’energia nella benzina. Se stai guardando sotto il cofano, è il grande pezzo di metallo che si trova al centro del vano motore che sembra avere un sacco di altri metalli, fili e tubi collegati ad esso.

Il blocco ha fori circolari in cui i pistoni scorrono su e giù. Ogni foro è chiamato “foro del cilindro”. Poiché un foro del cilindro o” cilindro ” ha un pistone il numero totale di cilindri nel blocco è lo stesso del numero di pistoni; un motore a quattro cilindri ha quattro fori e quattro pistoni, un sei cilindri avrà sei fori e sei pistoni e così via. La testa del cilindro è chiamata testa perché si trova sulla parte superiore del blocco, coprendo i cilindri e i pistoni. Alcuni motori sono dotati di cilindri contrapposti orizzontalmente o in configurazione a “V”. Di conseguenza, ci sono due teste che coprono le aree sul blocco che hanno esposto i pistoni. Per ora, abbiamo solo bisogno di sapere che la testa del cilindro, o la testa in breve, si trova sulla parte superiore del blocco e copre ciascuno dei cilindri che hanno pistoni in essi.

Il blocco ha anche un numero di passaggi fluidi espressi in esso. Alcuni di questi sono utilizzati per incanalare il fluido di raffreddamento chiamato “refrigerante” attorno ai cilindri per mantenere le temperature del motore e per evitare il surriscaldamento. Gli altri passaggi dirigono l’olio motore verso le parti mobili per lubrificare e difendere dall’attrito di potenza. Poiché il blocco deve contenere enormi pressioni del cilindro, i produttori li gettano dal ferro per forza. Altri produttori cast blocchi di alluminio leggero per la riduzione del peso. I blocchi di alluminio utilizzano una fodera del cilindro in lega di acciaio o fori appositamente rivestiti in modo che abbiano una superficie più dura e forniscano una durata prolungata.

Stazione di rotazione

I pistoni si muovono su e giù nei cilindri del blocco perché una miscela di carburante e aria si accende all’interno del cilindro. La successiva combustione si espande rapidamente e spinge il pistone lungo la lunghezza del foro del cilindro, lontano dalla testa del cilindro e con molta pressione. Quella potenza prodotta in un cilindro viene moltiplicata perché gli eventi di combustione si ripetono in ciascuno dei cilindri. Questa è la premessa di base su come funziona un motore.

Ogni pistone ha anelli aperti di metallo montati su di essi, e sono semplicemente indicati come “anelli”. Si tratta di pezzi di metallo sottili, circolari e elastici che si inseriscono nelle scanalature attorno alle aree di terra dell’anello nella parte superiore dei pistoni. Gli anelli fungono da guarnizione che mantengono la pressione del cilindro dall’aria combusta e dalla miscela di carburante tra la testa e la parte superiore del cilindro, assicurando che la pressione spinga il pistone verso il basso invece di spingerlo oltre. Le fasce elastiche raschiano anche l’olio dalle pareti del cilindro in modo che tutto l’olio del motore non si bruci durante la combustione. C’è anche un anello corrugato, noto come anello dell’olio, che consente all’olio di lubrificare le pareti del cilindro in modo che pistone, anelli e cilindri non si usurino prematuramente. Se i tuoi pistoni non avessero anelli o anelli che non sigillassero molto bene, le combustioni non sarebbero in grado di spingere verso il basso il pistone con molta forza e la tua auto non produrrebbe alcun potere, se funzionasse affatto. Inoltre, se gli anelli non fossero in grado di raschiare l’olio dalle pareti del cilindro, il motore finirebbe per esaurire l’olio, afferrare e fare un sacco di brutto fumo nero dall’olio in fiamme.

Pistoni e aste

Dopo che il blocco viene pulito, misurato e lavorato, l’albero motore può essere installato e un set di pistoni e aste riempirà i fori.

I pistoni sono attaccati ad un pezzo di metallo chiamato biella. Il compito della biella è quello di trasferire la forza della pressione spingendo il pistone lungo il foro del cilindro all’albero motore o “manovella”. Fornendo il collegamento tra il pistone e la manovella, è comprensibile come le bielle abbiano guadagnato il loro nome.

La biella è accoppiata al pistone da un tubo chiamato perno da polso. Il perno del polso scorre attraverso un foro nel pistone e un foro sul lato più piccolo della biella; quell’area è chiamata l’estremità più piccola della biella. L’estremità grande dell’asta è l’area che si collega alla manovella. L’estremità grande dell’asta ha una sezione rimovibile chiamata tappo terminale o tappo che consente di attaccarlo alla manovella.

La superficie in cui la biella ruota attorno al perno del polso è chiamata perno del polso. L’area sulla manovella in cui l’asta si collega e ruota intorno è chiamata asta ufficiale degli alberi motore. I diari dell’albero motore sono più grandi dei diari del perno del polso perché il giornale della manovella ruota continuamente ad alta velocità rispetto al semplice movimento oscillante avanti e indietro all’estremità del perno del polso dell’asta. Questa rotazione ad alta velocità richiede più superficie per evitare che l’asta e la manovella vengano danneggiati dall’attrito. L’estremità grande dell’asta gira senza problemi sul giornale della manovella su un film d’olio pressurizzato che ricopre un cuscinetto a manicotto in metallo morbido. Sulla maggior parte dei motori l’estremità più piccola dell’asta ha una boccola in bronzo per il perno del polso che viene alimentato dalla lubrificazione a spruzzo. Su alcuni motori il perno del polso viene alimentato da olio raschiato da anelli dalle pareti del cilindro attraverso un passaggio dalla scanalatura dell’anello dell’olio chiamato oliatore a perno. È raro, ma ci sono alcuni casi in cui il perno del polso viene alimentato con olio pressurizzato dal cuscinetto dell’asta da un foro praticato attraverso la lunghezza dell’asta dall’estremità grande dell’asta.

Questo blocco Honda serie B presenta inserti in ferro duttile al posto dei fori dei cilindri di serie per una maggiore resistenza per adattarsi alle applicazioni ad alta potenza.

Manovella Yankers

La manovella di un motore è molto simile alla manovella di una bicicletta. La forza su e giù di pedalare è esattamente come la forza su e giù dei pistoni che si muovono su e giù per il foro. In un motore di un’auto, invece dell’energia delle gambe che spingono sui pedali per creare la forza è la combustione nel cilindro e la pressione che agisce sul pistone che crea l’energia. Se si guarda l’immagine, vedrete la manovella ha offset getta esattamente come una manovella bicicletta in modo che le aste e pistoni servono la stessa funzione come le gambe. Su una moto, quando si pedala verso il basso la bici va avanti e il tiro offset viene verso l’alto sul lato opposto. Allo stesso modo, quando un pistone viene spinto verso il basso dalla combustione aria/carburante, gira la manovella e spinge un altro pistone verso l’alto, pronto per la successiva combustione. Questo è ciò che rende la vostra auto andare avanti. L’albero motore è attaccato al blocco con pezzi di metallo chiamati tappi principali. La manovella è effettivamente fissata al blocco, non attaccata, con più cuscinetti a manicotto (chiamati cuscinetti principali) per aiutare a lubrificare i perni della manovella. Le riviste principali hanno anche dei fori che consentono all’olio pressurizzato del sistema dell’olio motore di lubrificare la rivista e i cuscinetti.

Valvole: I gateway In e Out

La testata contiene anche le valvole di aspirazione e scarico. Le valvole di aspirazione e scarico sono pezzi di metallo che assomigliano a tee da golf. Le valvole fungono da porte per l’aria in entrata e il carburante e i gas di scarico in uscita, rispettivamente. Durante il processo a 4 tempi, le valvole di aspirazione si aprono per consentire alla miscela aria / carburante nella camera di combustione, quindi si chiude quando il pistone sale per comprimere la miscela. Dopo che la miscela è stata accesa e bruciata, il pistone viene spinto verso il basso nel suo foro. Al ritorno del pistone, le valvole di scarico si aprono per far uscire i gas bruciati e poi si chiudono in preparazione per il suo prossimo turno nel ciclo del motore.

Per aprire le valvole, il motore ha bastoni metallici chiamati alberi a camme che hanno urti speciali (lobi) utilizzati per sollevare le valvole aperte. Le camme sono girate da una cinghia o catena che collega la manovella rotante agli ingranaggi della camma; questo è ciò che viene chiamato cinghia di distribuzione o catena di distribuzione. Alcuni lobi dell’albero a camme spingono direttamente sulle valvole per aprirle, ma la maggior parte dei motori di auto stradali funzionano indirettamente attraverso un bilanciere. Un bilanciere è essenzialmente un’altalena in miniatura; un’estremità del bilanciere viene spinta verso l’alto dal lobo dell’albero a camme che fa spingere l’altra estremità verso il basso sulla punta della valvola per aprire la valvola. Le molle delle valvole sono letteralmente molle attaccate alle valvole che aiutano a tenerle chiuse quando dovrebbero essere chiuse.

La testa Honcho

Come accennato in precedenza, la testa del cilindro è un grosso pezzo di metallo che si attacca alla parte superiore del blocco e copre i cilindri in cui avviene la combustione. Di solito costruito in alluminio, la testa contiene anche le candele, le valvole e il resto del valvetrain (molle delle valvole, fermi, alberi a camme).

Le teste devono essere serrate verso il basso per contenere la rapida espansione della miscela aria / carburante accesa senza distorcere, separare o soffiare completamente dalla parte superiore del blocco. Quando la testa è torqued giù al blocco, crea un’area sopra ogni cilindro in cui l’energia di combustione è liberata e messa a fuoco sul pistone. Questa zona è chiamata camera di combustione. Se si guarda il lato della testa del cilindro che bulloni al blocco vedrete le camere di combustione come gli spazi nella testa che si allineano alle cime dei fori del cilindro. All’interno di ogni camera sono visibili la punta della candela e le parti piatte delle valvole. È in questa camera di combustione che la candela crea un arco elettrico che accende la miscela aria/carburante.

La testata ha anche dei passaggi che permettono al refrigerante o all’olio (a seconda del tipo di passaggio che è) di circolare attraverso la testa per mantenerla fresca e lubrificata. Tra la testa e il blocco troverete un pezzo di metallo o materiale composito che ha aree tagliate per ciascuno dei fori e ognuno dei passaggi che corrono dal blocco alla testa. Questo pezzo sandwich è chiamato la guarnizione di testa.

The Crazy Train

La maggior parte dei motori moderni hanno un doppio overhead cam (DOHC) valvetrain che significa che le valvole di aspirazione e di scarico hanno i propri alberi a camme. Il vantaggio di avere alberi a camme separati è che ogni cam può essere posizionata molto vicino alla valvola, consentendo ai lobi della camma di lavorare direttamente sulle valvole o attraverso un bilanciere molto piccolo. Ciò riduce la massa inerziale del valvetrain ad un minimo che aiuta il funzionamento ad alto numero di giri ancora più ulteriormente. Quasi tutti i moderni motori ad alte prestazioni utilizzano valvole DOHC treni per massimizzare la quantità di potenza disponibile ad alto numero di giri. Il Mitsubishi 4B11 trovato nella EVO X e la Mazda MZR 2.3 DISI trovato nella MAZDASPEED3 sono esempi principali di motori DOHC ad alte prestazioni attuali.