Automobile

2.1.

2

Accensione

La miscela aria-benzina aspirata nel cilindro viene compressa dal pistone in corsa ascendente; per effetto dell’aumento di pressione, essa subisce un aumento di temperatura che agevola l’accensione e accelera la combustione. L’accensione della miscela viene innescata da un arco elettrico (comunemente detto scintilla) che scocca fra gli elettrodi della candela di accensione sporgenti dalla parte superiore (testa) del cilindro.

Il tipo di accensione più comune è quello a bobina e spinterogeno, in cui l’alta tensione (10.000-15.000 V) necessaria per produrre l’arco elettrico proviene da un trasformatore (bobina di accensione); quest’ultimo è alimentato da un generatore di corrente a bassa tensione (12 V o, più raramente, 24 V) azionato dal motore stesso dell’automobile.

La bobina di accensione è costituita da due avvolgimenti che condividono il nucleo ferromagnetico; il primario è percorso da corrente a bassa tensione, mentre il secondario è isolato dal primario e sovrapposto a questo: quando un elemento meccanico mobile (ruttore) interrompe il flusso di corrente a bassa tensione nel primario, nel secondario (dotato di un numero di spire maggiore del primario) si genera per induzione una corrente ad alta tensione, che fa scoccare l’arco elettrico fra gli elettrodi della candela.

Nei normali motori pluricilindrici un dispositivo meccanico detto distributore, ma più noto come spinterogeno, provvede a collegare nella sequenza corretta le candele dei vari cilindri. I vari dispositivi meccanici inseriti nel sistema di accensione sono comandati dal motore stesso, mediante il meccanismo di distribuzione, costituito da trasmissioni a ingranaggi o a cinghia, alberi a camme ecc.

Il sistema di accensione comprende anche il motorino d’avviamento e la batteria di accumulatori. Il primo serve per azionare a freddo i pistoni e avviare il ciclo termodinamico. La batteria di accumulatori, inserita in parallelo con il circuito primario, ha la funzione di fornire corrente al motorino di avviamento, oltre che di alimentare, a motore fermo, le varie utenze elettriche come la fanaleria esterna, l’illuminazione interna, il tergicristalli, l’impianto di condizionamento ecc. Una volta che il motore è in funzione, il generatore di corrente, azionato dal motore stesso, fornisce tutta la corrente necessaria ai vari impianti, compreso il sistema di accensione vero e proprio, e ricarica costantemente la batteria.

2.1.

3

Lubrificazione e raffreddamento

Data l’elevata temperatura di esercizio, la lubrificazione continua delle parti in movimento del motore è di importanza fondamentale. Nel sistema più comune, detto a circolazione forzata, una pompa aspira l’olio da un serbatoio (coppa) situato sotto il basamento del motore e lo spruzza continuamente sui vari organi da lubrificare: perni di banco dell’albero motore, perni di biella, pareti del cilindro e spinotto del pistone.

Al momento dello “scoppio”, cioè della combustione esplosiva della miscela, la temperatura all’interno del cilindro è molto più elevata del punto di fusione della ghisa. Poiché si verificano almeno duemila scoppi al minuto, la parete del cilindro diventa talmente calda che nella fase di espansione il pistone vi si incollerebbe, nonostante l’azione anche parzialmente refrigerante dell’olio di lubrificazione. I cilindri vengono perciò costantemente raffreddati da un flusso d’acqua che circola velocemente all’interno della testa e del basamento. Nella stagione fredda, all’acqua viene aggiunto un liquido antigelo, cioè un liquido a punto di congelamento molto basso come l’alcol etilico o metilico o, più comunemente, glicole etilenico.

Per impedire l’eccessivo riscaldamento dell’acqua, che altrimenti raggiungerebbe in brevissimo tempo la temperatura di ebollizione, nell’impianto di raffreddamento del motore è inserito un radiatore. Questo dispositivo è posto in genere nella parte anteriore dell’automobile ed è costituito da una serie di piccoli tubi comunicanti, che vengono percorsi dall’acqua calda proveniente dal motore e sono raffreddati esternamente dal flusso d’aria originato dal movimento stesso dell’automobile. Con il motore in azione, ma con l’automobile ferma o in moto a bassa velocità, e quindi senza o con insufficiente corrente d’aria naturale, entra in funzione una ventola comandata da un termostato che rileva la temperatura dell’acqua.

Nei motori raffreddati ad aria non c’è radiatore e il calore viene asportato in parte dall’aria naturale e in parte da una corrente d’aria forzata, prodotta da una ventola sempre in funzione.

2.2

Organi di trasmissione

La coppia (sistema di due forze uguali e contrarie, con rette d’azione parallele e distinte) motrice dell’albero a gomiti viene trasmessa, attraverso l’innesto a frizione, al cambio di velocità e da questo al differenziale che la ripartisce fra le due ruote motrici. Nelle automobili tradizionali, a motore anteriore e trazione posteriore, fra il cambio di velocità e il differenziale è interposto l’albero di trasmissione; questo è collegato ai due organi mediante giunti elastici che attutiscono le sollecitazioni meccaniche dovute alle variazioni di velocità. Nelle automobili “tutto avanti” o “tutto dietro” (cioè con motore e trazione anteriori o con motore e trazione posteriori), invece, cambio e differenziale fanno corpo unico e non è previsto l’albero di trasmissione.

2.3

Treno di rotolamento

Il treno di rotolamento, che comprende le sospensioni, gli stabilizzatori e le ruote, è costituito da due parti distinte, collegate al telaio (quando esiste) o con il pianale della carrozzeria: l’avantreno, o treno anteriore, e il retrotreno, o treno posteriore. Il collegamento è realizzato mediante un sistema di molle a balestra o, nelle automobili più moderne, per mezzo di molloni elicoidali che, con i semiassi, i bracci di controllo e di sostegno e gli ammortizzatori, costituiscono il sistema di sospensione delle ruote.

In genere le quattro ruote hanno sospensioni indipendenti, in modo che ciascuna di esse possa variare il proprio piano senza influenzare in modo sensibile l’altra ruota della coppia. Gli stabilizzatori, o barre di torsione, sono costituiti da barre d’acciaio che collegano ciascuna coppia di ammortizzatori per ridurre il rollio e migliorare la tenuta di strada. Le ruote sono quasi sempre costituite da un disco metallico, imbullonato al mozzo, sul quale è montato lo pneumatico con o senza camera d’aria (pneumatico tubeless). Mediante il fuso a snodo, il mozzo è collegato con il semiasse.

2.4

Organi di guida

La guida è controllata da un volante montato all’estremità superiore di un tubo (piantone dello sterzo) libero di ruotare all’interno di una colonna inclinata su cui si trovano i comandi dell’impianto elettrico e le levette delle luci, del tergicristallo ecc. L’altra estremità del piantone è collegata allo sterzo, che è costituito da un sistema di leve e tiranti azionato da un meccanismo a settore dentato e vite senza fine; questo meccanismo è contenuto nella scatola dello sterzo e collegato con i fusi a snodo delle ruote direttrici. Le automobili di grossa e media cilindrata sono dotate di servosterzo, cioè di un meccanismo idraulico impiegato come amplificatore di potenza per ridurre lo sforzo di guida.

I sistemi di frenatura sono due: uno azionato a mano, detto freno di emergenza e stazionamento, l’altro azionato a pedale, detto freno d’esercizio. Il freno a mano, a comando meccanico, agisce solo sulle ruote posteriori (raramente sull’albero motore), mentre il freno a pedale, a comando idraulico, agisce sulle quattro ruote, ma spesso con due circuiti indipendenti. I freni delle ruote posteriori sono del tipo a tamburo con ceppi a espansione: due lastrine convesse di materiale ad alto coefficiente di attrito sono fissate a due ceppi che le premono contro la superficie interna, concava, di un tamburo d’acciaio solidale con la ruota. Quelli delle ruote anteriori, in passato anch’essi a tamburo, oggi sono quasi sempre del tipo a disco, molto più efficienti: due lastre piatte (note come pastiglie) dello stesso materiale ad alto coefficiente di attrito sono fissate internamente a due ganasce di una pinza, che serra un disco d’acciaio solidale con la ruota.