La funzione del carburatore è quella di preparare la miscela di aria e carburante da immettere nella camera di combustione. Il carburatore è dunque l'elemento principale del sistema di alimentazione dei motori.
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La maggior parte delle auto moderne utilizza sistemi di iniezione elettronica di carburante. Tuttavia, la carburazione meccanica era la principale tecnologia utilizzata per alimentare i motori a combustione interna prima dell'avvento dell'iniezione elettronica di carburante.
Ecco una panoramica di come funziona un carburatore:
- Fondamenti del Carburatore: Un carburatore è un dispositivo che mescola l'aria con il carburante in proporzioni adeguate per permettere una combustione efficiente nel motore.
- Venturi e Principio Bernoulli:
- Al centro del carburatore si trova un restringimento chiamato "Venturi". Quando l'aria viene aspirata nel Venturi a causa dell'azione di aspirazione del motore, la sua velocità aumenta e la sua pressione diminuisce.
- A causa della diminuzione della pressione, il carburante viene aspirato dal serbatoio del carburatore e mescolato con l'aria.
- Efficienza: I carburatori non sono in grado di adattarsi rapidamente alle variazioni delle condizioni operative come i sistemi di iniezione elettronica di carburante.
- Emissioni: Le auto con carburatore tendono a produrre emissioni più elevate rispetto alle auto con iniezione di carburante.
- Complessità: La regolazione e la manutenzione dei carburatori possono essere complesse e richiedono competenze specifiche.
Con l'avvento della tecnologia di iniezione elettronica di carburante e le crescenti preoccupazioni per l'efficienza del carburante e le emissioni, la carburazione meccanica è stata sostituita in gran parte delle nuove auto. Tuttavia, i carburatori sono ancora presenti in molte auto d'epoca e in alcune applicazioni specializzate come moto, piccoli generatori e attrezzature da giardino.
Composizione e funzionamento
Il carburatore delle macchine è composto principalmente da un grande condotto principale, dove è posizionata una valvola che regola il flusso dell'aria (la valvola è monitorata dal comando dell'acceleratore).
La vite che trovate a fianco a quella di registro del minimo serve alla regolazione della carburazione: controlla se la vite della carburazione è posizionata, rispetto al centro del carburatore, avanti o dietro. Se è in avanti e se la si gira in senso orario la carburazione si smagrirà. Il raggio di azione della vite è di circa 4 giri partendo dalla posizione tutta chiusa.
Ricordiamo che esistono due tipi di carburatore:
- Automobilistico: questo blocca l'afflusso d'aria attraverso una valvola a farfalla ed è munito di un singolo ugello di precisione
- Motociclistico: questo blocca l'afflusso d'aria attraverso una valvola a saracinesca
Le Valvole dei vari carburatori a saracinesca possono essere:
- Cilindriche: ideali per regimi bassi
- piatte: ottime per alti regimi
- a D piatta con rigonfiamento sui lati
- a saponetta
I carburatori sono progettati con altri condotti secondari e ulteriori ingressi carburante con diversi calibri. L'introduzione dell'iniezione elettronica ha risolto alcuni problemi grazie ad un controllo software ed apposito hardware (sono riusciti a modificare il rapporto stechiometrico).
Carburatore vs iniezione diretta
Navigando su Internet, ci si può imbattere in diversi topic presenti nei forum su quale sia migliore tra l’impianto a carburazione o quello ad iniezione diretta. Tuttavia, questa è una domanda le cui risposte servono solo per conversare o scambiarsi pareri tra utenti visto che nella realtà il confronto non esiste più: tutte le macchine moderne funzionano con l’iniezione diretta, che ha portato diversi vantaggi sia sulla tenuta della vettura che sulle emissioni. Parlando di iniezione diretta, la macchina infatti è in grado di avere più spunto sulla partenza e ha anche il vantaggio di consumare meno, con un risparmio sia per il proprietario del veicolo che per un minor consumo in tema di inquinamento, anche se qui bisognerebbe aprire un’altra parentesi.
L’aumento di macchine ibride od alimentate a Gpl o metano è un chiaro sintomo della presa di coscienza dei cittadini non tanto quello di ridurre l’inquinamento atmosferito ma bensì quello di risparmiare sul costo della benzina, che sta diventando sempre più insostenibile per le tasche dei guidatori. Da aggiungere, tuttavia, che sul mercato si iniziano a vedere sempre di più macchine alimentate in maniera diversa rispetto al tradizionale (benzina o diesel): ne è un esempio la macchina ad aria compressa che da poco sarà realizzata in uno stabilimento della Sardegna e punta a conquistare i clienti con un prezzo contenuto ed emissioni zero per l’ambiente.
Tornando al confronto tra impianto a carburazione o ad iniezione diretta, con lo sviluppo delle tecnologie che hanno portato all’abolizione del primo sistema per quanto riguarda la costruzione delle auto moderne, si è modificato anche il lavoro del meccanico, che ora si è dotato di uno speciale dispositivo, chiamato tester, dove poter controllare i problemi dell’iniezione che sono regolati in maniera elettronica.
Sul fronte dell’inquinamento atmosferico, in passato si erano alzate tuttavia delle polemiche sulle emissioni dei motori benzina che nonostante l’iniezione diretta (tecnicamente chiamati GDI, ossia Gasoline Direct Injection) fossero quattro volte superiori rispetto ad altri sistemi, come per esempio PFI (acronimo di Port Fuel Injection, ossia sistema ad iniezione indiretta). Furono questi i risultati dopo la ricerca condotta da Transport and Environment, secondo cui quei motori che in teoria dovevano essere meno inquinanti in realtà non si dimostravano tali.
In cosa si contraddistingue un carburatore a 4 tempi?
Un carburatore a 4 tempi è un dispositivo che miscela aria e carburante per alimentare un motore a 4 tempi. Si distingue da un carburatore a 2 tempi in quanto il processo di miscelazione avviene in un solo passaggio, mentre nei carburatori a 2 tempi avviene in due passaggi.
Il carburatore a 4 tempi è costituito da una serie di componenti che lavorano insieme per miscelare aria e carburante nella proporzione corretta. Questi componenti includono:
- Camera di miscelazione: è la parte del carburatore in cui avviene la miscelazione tra aria e carburante.
- Getto del carburante: è un piccolo foro che consente al carburante di fluire nella camera di miscelazione.
- Valvola a spillo: è una valvola che controlla la quantità di carburante che entra nella camera di miscelazione.
- Getto dell'aria: è un piccolo foro che consente all'aria di fluire nella camera di miscelazione.
- Valvola del galleggiante: è una valvola che controlla il livello di carburante nel carburatore.
Il processo di miscelazione nel carburatore a 4 tempi avviene nel seguente modo:
- Il carburante viene aspirato dalla camera di miscelazione dal getto del carburante.
- L'aria viene aspirata nella camera di miscelazione dal getto dell'aria.
- Il carburante e l'aria vengono miscelati nella camera di miscelazione.
- La miscela aria-carburante viene aspirata dal motore attraverso il collettore di aspirazione.
Il carburatore a 4 tempi è un dispositivo relativamente semplice e affidabile. È ancora utilizzato in molti motori a 4 tempi, soprattutto in quelli di piccoli veicoli come scooter, motociclette e tosaerba.
Ecco alcuni dei vantaggi del carburatore a 4 tempi:
- È relativamente semplice e affidabile.
- È relativamente economico.
- È facile da regolare.
Ecco alcuni degli svantaggi del carburatore a 4 tempi:
- Non è così efficiente come l'iniezione diretta.
- Può essere sensibile alle condizioni atmosferiche.
- Richiede una manutenzione periodica.
Bibliografia
Stone, Richard. Introduction to Internal Combustion Engines. Macmillan Press (1992).
- Un testo fondamentale che esplora in modo approfondito il funzionamento dei motori a combustione interna, con una particolare attenzione ai carburatori e ai sistemi di alimentazione. La trattazione è tecnica, ma accessibile a un ampio pubblico, dagli ingegneri agli studenti di meccanica.
Heywood, John B.. Internal Combustion Engine Fundamentals. McGraw-Hill Education (1988).
- Considerato una delle bibbie dell'ingegneria dei motori, questo libro affronta in dettaglio i meccanismi di funzionamento dei motori a combustione interna, dedicando ampio spazio ai carburatori, descrivendone l'evoluzione e il funzionamento in diverse condizioni operative.
Gilles, Tim. Automotive Engines: Diagnosis, Repair, Rebuilding. Cengage Learning (2014).
- Questo libro è una guida pratica e teorica sul funzionamento e la riparazione dei motori automobilistici, con un'enfasi specifica sui sistemi di alimentazione tradizionali come i carburatori, fornendo informazioni aggiornate e dettagliate anche sugli aspetti diagnostici.
Watson, Norman, Janota, M. S.. Turbocharging the Internal Combustion Engine. Macmillan Publishers (1982).
- Sebbene focalizzato principalmente sul turbo, il testo include sezioni dettagliate che trattano i carburatori in relazione alle applicazioni nei motori sovralimentati, un settore di interesse per chi vuole comprendere l’evoluzione dei sistemi di alimentazione nei veicoli.
Bosch GmbH. Gasoline Engine Management: Systems and Components. Robert Bosch GmbH (2004).
- Un'opera creata direttamente da Bosch, leader mondiale nei sistemi di iniezione e gestione dei motori, che fornisce una panoramica dettagliata sui carburatori e sui primi sistemi di alimentazione dei motori a benzina, con riferimenti storici e tecnici molto approfonditi.
FAQ
Cos'è un carburatore e come funziona?
Il carburatore è un componente meccanico utilizzato nei motori a combustione interna per miscelare l'aria con il carburante prima che entri nel motore per essere bruciato. Funziona secondo il principio di Venturi, sfruttando la riduzione della pressione creata dal flusso d'aria all'interno di una strozzatura per aspirare il carburante e miscelarlo con l'aria. A seconda del regime del motore, il carburatore regola la quantità di aria e carburante necessaria per ottenere una combustione efficiente, contribuendo a controllare sia la potenza del motore sia i consumi.
Quali sono le principali differenze tra un carburatore e un sistema di iniezione?
Le principali differenze tra un carburatore e un sistema di iniezione riguardano la precisione e il controllo della miscela aria-carburante. Il carburatore è un dispositivo meccanico che regola la miscela in modo passivo, a seconda della velocità del flusso d'aria. Al contrario, i moderni sistemi di iniezione utilizzano sensori elettronici per monitorare le condizioni del motore e iniettano il carburante direttamente nei cilindri o nel collettore di aspirazione con estrema precisione. Questo si traduce in una combustione più efficiente, una maggiore potenza e minori emissioni con il sistema di iniezione rispetto al carburatore.
Quali problemi comuni si riscontrano nei carburatori delle automobili?
Tra i problemi comuni dei carburatori ci sono l'intasamento dei getti di carburante, causato da impurità nel carburante o depositi di carburante vecchio, e la regolazione errata del rapporto aria-carburante, che può portare a difficoltà di accensione, motore irregolare o alto consumo di carburante. Altri problemi includono guarnizioni usurate, che possono causare perdite di carburante o d’aria, e il bloccaggio delle valvole o del meccanismo a farfalla, che limita il flusso d'aria e impedisce il corretto funzionamento del motore.
Come si esegue la manutenzione di un carburatore?
La manutenzione di un carburatore richiede alcune operazioni fondamentali, come la pulizia periodica dei getti e dei condotti per rimuovere eventuali depositi o impurità. È importante anche controllare e sostituire eventuali guarnizioni usurate, nonché regolare correttamente il flusso d'aria e di carburante per garantire un funzionamento ottimale. Nei veicoli più datati, potrebbe essere necessaria anche la revisione del carburatore per ripristinare le condizioni originali. In generale, una manutenzione regolare può prevenire molti dei problemi comuni associati a questo componente.
Perché i carburatori sono stati sostituiti dai sistemi di iniezione?
I carburatori sono stati gradualmente sostituiti dai sistemi di iniezione elettronica a causa della maggiore efficienza, precisione e controllo offerti da questi ultimi. I sistemi di iniezione permettono un dosaggio molto più accurato del carburante, riducendo i consumi e le emissioni inquinanti. Inoltre, grazie all'elettronica, i sistemi di iniezione possono adattarsi rapidamente alle variazioni delle condizioni di guida, come la temperatura, l'altitudine e il carico del motore, offrendo prestazioni migliori rispetto ai carburatori, che si basano esclusivamente su meccanismi fisici e sono più limitati in termini di adattabilità.
