Il sistema di aspirazione dell’aria: come funziona

Ogni motore a combustione interna, dai minuscoli motori degli scooter ai colossali motori delle navi, richiede due cose fondamentali per funzionare - ossigeno e carburante - ma il semplice lancio di ossigeno e carburante in un contenitore non fa un motore. Tubi e valvole guidano ossigeno e carburante nel cilindro, dove un pistone comprime la miscela da incendiare. La forza esplosiva spinge il pistone verso il basso, costringendo l'albero motore a ruotare, dando all'utente la forza meccanica per spostare il veicolo, far funzionare i generatori e pompare l'acqua, per citare alcune delle funzioni di un motore automobilistico.

Il sistema di aspirazione dell'aria è fondamentale per il funzionamento del motore, raccoglie l'aria e la dirige ai singoli cilindri, ma non è tutto. Seguendo una tipica molecola di ossigeno attraverso il sistema di aspirazione dell'aria, possiamo imparare cosa fa ogni parte per mantenere il tuo motore in funzione in modo efficiente. (A seconda del veicolo, queste parti potrebbero essere in un ordine diverso.)

Il tubo di aspirazione dell'aria fredda si trova solitamente dove può aspirare l'aria dall'esterno del vano motore, come un parafango, la griglia o la presa d'aria del cofano. Il tubo di aspirazione dell'aria fredda segna l'inizio del passaggio dell'aria attraverso il sistema di aspirazione dell'aria, l'unica apertura attraverso la quale può entrare l'aria. L'aria dall'esterno del vano motore è tipicamente più bassa di temperatura e più densa, quindi più ricca di ossigeno, che è migliore per la combustione, la potenza erogata e l'efficienza del motore.

Filtro aria motore

L'aria passa quindi attraverso il filtro dell'aria del motore, solitamente situato in una "scatola dell'aria". L '"aria" pura è una miscela di gas: 78% di azoto, 21% di ossigeno e tracce di altri gas. A seconda del luogo e della stagione, l'aria può contenere anche numerosi contaminanti, come fuliggine, polline, polvere, sporco, foglie e insetti. Alcuni di questi contaminanti possono essere abrasivi, causando un'usura eccessiva delle parti del motore, mentre altri possono ostruire il sistema.

Uno schermo di solito tiene fuori la maggior parte delle particelle più grandi, come insetti e foglie, mentre il filtro dell'aria cattura le particelle più fini, come polvere, sporco e polline. Il tipico filtro dell'aria cattura dall'80% al 90% delle particelle fino a 5 µm (5 micron sono circa le dimensioni di un globulo rosso). I filtri dell'aria premium catturano dal 90% al 95% delle particelle fino a 1 µm (alcuni batteri possono avere dimensioni di circa 1 micron).

Misuratore di portata d'aria di massa

Per valutare correttamente la quantità di carburante da iniettare in un dato momento, il modulo di controllo del motore (ECM) deve sapere quanta aria entra nel sistema di aspirazione dell'aria. La maggior parte dei veicoli utilizza un misuratore di flusso d'aria di massa (MAF) per questo scopo, mentre altri utilizzano un sensore di pressione assoluta (MAP) del collettore, solitamente situato sul collettore di aspirazione. Alcuni motori, come i motori turbocompressi, possono utilizzarli entrambi.

Sui veicoli equipaggiati con MAF, l'aria passa attraverso uno schermo e le alette per "raddrizzarlo". Una piccola parte di questa aria passa attraverso la parte del sensore del MAF che contiene un dispositivo di misurazione a filo caldo o film caldo. L'elettricità riscalda il filo o la pellicola, determinando una diminuzione della corrente, mentre il flusso d'aria raffredda il filo o la pellicola determinando un aumento della corrente. L'ECM correla il flusso di corrente risultante con la massa d'aria, un calcolo critico nei sistemi di iniezione del carburante. La maggior parte dei sistemi di aspirazione dell'aria include un sensore della temperatura dell'aria di aspirazione (IAT) da qualche parte vicino al MAF, a volte parte della stessa unità.

Tubo di aspirazione dell'aria

Dopo essere stata misurata, l'aria continua attraverso il tubo di aspirazione dell'aria fino al corpo farfallato. Lungo il percorso potrebbero esserci camere di risonanza, bottiglie "vuote" progettate per assorbire e annullare le vibrazioni nel flusso d'aria, attenuando il flusso d'aria nel suo percorso verso il corpo farfallato. Fa anche bene notare che, soprattutto dopo il MAF, non possono esserci perdite nel sistema di aspirazione dell'aria. Consentire l'ingresso di aria non misurata nel sistema altererebbe i rapporti aria-carburante. Come minimo, ciò potrebbe far sì che l'ECM rilevi un malfunzionamento, l'impostazione dei codici di errore diagnostici (DTC) e la spia del motore di controllo (CEL). Nella peggiore delle ipotesi, il motore potrebbe non avviarsi o funzionare male.

Turbocompressore e intercooler

Sui veicoli dotati di turbocompressore, l'aria passa quindi attraverso l'ingresso del turbocompressore. I gas di scarico fanno girare la turbina nell'alloggiamento della turbina, facendo girare la girante del compressore nell'alloggiamento del compressore. L'aria in ingresso viene compressa, aumentando la sua densità e il contenuto di ossigeno: più ossigeno può bruciare più carburante per più potenza dai motori più piccoli.

Poiché la compressione aumenta la temperatura dell'aria di aspirazione, l'aria compressa scorre attraverso un intercooler per ridurre la temperatura e ridurre la possibilità di rumore metallico, detonazione e preaccensione.

Corpo farfallato

Il corpo farfallato è collegato, elettronicamente o via cavo, al pedale dell'acceleratore e al sistema di controllo della velocità, se in dotazione. Quando si preme l'acceleratore, la piastra dell'acceleratore, o valvola a "farfalla", si apre per consentire a più aria di fluire nel motore, con conseguente aumento della potenza e della velocità del motore. Con il cruise control attivato, un cavo separato o un segnale elettrico viene utilizzato per azionare il corpo farfallato, mantenendo la velocità del veicolo desiderata dal conducente.

Controllo dell'aria inattiva

Al minimo, come quando si è seduti a un semaforo o durante la marcia per inerzia, una piccola quantità d'aria deve ancora arrivare al motore per mantenerlo acceso. Alcuni veicoli più recenti, con controllo elettronico dell'acceleratore (ETC), il regime minimo del motore è controllato da regolazioni minime della valvola a farfalla. Sulla maggior parte degli altri veicoli, una valvola separata per il controllo del minimo (IAC) controlla una piccola quantità di aria per mantenere il regime minimo del motore. L'IAC può essere parte del corpo farfallato o collegato all'aspirazione tramite un tubo di aspirazione più piccolo, fuori dal tubo di aspirazione principale.

Collettore di aspirazione

Dopo che l'aria di aspirazione passa attraverso il corpo farfallato, passa nel collettore di aspirazione, una serie di tubi che fornisce aria alle valvole di aspirazione su ciascun cilindro. I semplici collettori di aspirazione spostano l'aria di aspirazione lungo il percorso più breve, mentre le versioni più complesse possono dirigere l'aria lungo un percorso più tortuoso o anche più percorsi, a seconda della velocità del motore e del carico. Il controllo del flusso d'aria in questo modo può aumentare la potenza o l'efficienza, a seconda della domanda.

Valvole di aspirazione

Infine, poco prima di arrivare al cilindro, l'aria di aspirazione è controllata dalle valvole di aspirazione. Sulla corsa di aspirazione, solitamente da 10 ° a 20 ° BTDC (prima del punto morto superiore), la valvola di aspirazione si apre per consentire al cilindro di aspirare aria quando il pistone si abbassa. Di alcuni gradi ABDC (dopo il punto morto inferiore), la valvola di aspirazione si chiude, consentendo al pistone di comprimere l'aria quando torna al PMS.

Come puoi vedere, il sistema di aspirazione dell'aria è leggermente più complicato di un semplice tubo che va al corpo farfallato. Dall'esterno del veicolo alle valvole di aspirazione, l'aria di aspirazione prende un percorso tortuoso, progettato per fornire aria pulita e misurata ai cilindri. Conoscere la funzione di ogni parte del sistema di aspirazione dell'aria può anche facilitare la diagnosi e la riparazione.