Terzo articolo della “saga” riguardante l’automobile; dopo il motore ed il turbocompressore, oggi è la volta di capire l’utilità ed il funzionamento del carburatore. Buona lettura!
Che cos’è il carburatore?
A monte del motore (se vuoi saperne di più clicca qui) abbiamo un sistema di alimentazione dei cilindri che fa in modo di introdurre negli stessi una miscela aria/benzina in rapporto tra loro ottimale per la combustione. La funzione del carburatore è esattamente questa: infatti, esso ha per scopo la regolazione del flusso di aria e benzina, miscelandoli tra di loro prima dell’ingresso nel cilindro.
L’utilizzo del carburatore era una volta il principale sistema di alimentazione per motori a benzina, sia per le automobili che per le moto. Con il tempo queste ultime (aventi normalmente motori con cilindrate maggiori delle moto) hanno cominciato a montare sistemi di iniezione diretta, nei quali aria e benzina vengono direttamente immessi nel cilindro; le motociclette invece tutt’ora montano sistemi di alimentazione a carburatore.
I sistemi ad iniezioni diretta, dal momento che effettuano un controllo di aria e carburante in ingresso tramite software (e non meccanicamente, come vedremo invece avviene nel carburatore), sicuramente danno risultati in termini di efficienza maggiori rispetto ad un sistema di alimentazione a carburatore. Comunque, il motivo del loro impiego esclusivamente nel settore automobilistico (piuttosto che su auto e moto) è principalmente dovuto al costo ed alle pressioni che sarebbe necessario sviluppare: possiamo arrivare fino a 120 bar, contro i 4 – 10 bar di un sistema di alimentazione a carburatore.
Funzionamento di un carburatore
La struttura di un carburatore segue lo schema rappresentato sotto:
I componenti sono i seguenti:
- Valvola a farfalla, controllata direttamente dall’acceleratore, regola l’afflusso d’aria aprendo o chiudendo il canale principale
- Ghigliottina e spillo, organi che regolano l’afflusso di benzina, in quanto aprono e chiudono il canale di afflusso muovendosi lungo la verticale
- Vaschetta del carburante, ovvero il contenitore all’interno del quale si forma e viene mantenuto costante il livello di carburante (da cui il carburatore “pesca”)
- Sistema di riempimento della vaschetta, comandata da una valvola a galleggiante (detta anche valvola “sempre pieno”) che, attraverso un sistema galleggiante, attiva il riempimento ogni qualvolta il carburante scende sotto il livello impostato e lo blocca una volta raggiunto, mantenendo di fatto la vaschetta sempre allo stesso livello di carburante.
Quando il motore è al minimo, il funzionamento è il seguente:
Valvola a farfalla e spillo sono nella posizione di massima chiusura. Il carburante passa attraverso il canale del minimo ed entra nel canale principale, mentre l’aria prende un canale parallelo a quest’ultimo (ovviamente di sezione minore, vista la minore quantità di carburante per mantenere il motore al minimo). Aria e carburante vengono aspirati per via della discesa del pistone nel cilindro durante la fase di aspirazione del motore (per maggiori dettagli, clicca qui).
Ora supponiamo di accelerare: la situazione varierà come segue:
in questo caso, l’acceleratore agisce direttamente sulla valvola a farfalla, che aprendosi favorisce il passaggio d’aria. La valvola a farfalla agisce a sua volta direttamente sulla ghigliottina (tanto si apre la prima, tanto più si alzerà la seconda). La connessione tra le 2 è data da un collegamento di tipo pneumatico: infatti, aprendosi, la valvola a farfalla genera depressione in una camera d’aria posta al di sopra della ghigliottina, muovendola (esattamente come un pistone pneumatico) verso l’alto.
La ghigliottina, innalzandosi, a sua volta apre progressivamente (grazie alla forma conica dello spillo) un canale aggiuntivo per il passaggio di benzina. Ovviamente, le sezioni di passaggio di carburante ed aria sono calcolate a seconda del rapporto stochiometrico tra i due, ovvero del rapporto che essi devono avere per generare una combustione.
In questa maniera, tanto più apriamo la valvola a farfalla, tanto più garantiamo afflusso d’aria, quindi di carburante, tanta più potenza stiamo dando al motore.
Conclusioni
In questo articolo abbiamo fatto una veloce panoramica sul funzionamento dei carburatori, spendendo qualche parola sui loro impieghi principali e descrivendone il principio di funzionamento.
Mi auguro che questa serie di articoli sul mondo dell’automobile sia di vostro gradimento: fatemi sapere nei commenti cosa ne pensate. Noi ci risentiamo settimana prossima
A presto
Luca
Vale la pena di ricordare che tra spillo e farfalla la sezione del condotto di aspirazione si restringe, per cui la portata d’aria (flusso = sezione × velocità) è mantenuta dal corrispondente aumento della sua velocità; senonchè la pressione interna di un fluido diminuisce all’aumentare della velocità: la depressione conseguente risucchia la benzina (ed alza lo spillo), ma la strozzatura riduce la quantità massima d’aria aspirabile attraverso il carburatore, che non può avere un diametro eccessivo (la depressione sarebbe poco pronunciata e, specialmente al minimo, il motore “tentenna”; con il sistema ad iniezione, invece, la benzina viene iniettata previa sua pressurizzazione (limitata per l’iniezione indiretta, maggiore in quella diretta); resta un corpo farfallato, che serve a regolare la potenza erogata, ma l’assenza della stozzatura “venturi” costituita dal carburatore permette al motore di aspirare più aria e di bruciarvi più carburante, aumentandone la potenza massima a pari condizioni (cilindrata e compressione); l’iniezione meccanica era in uso già negli anni ’30 (es.: Motori DB 601/605)
Hai portato alla nostra attenzione un dettaglio molto interessante! Grazie per il tuo contributo!
A presto
Luca