Il "lavaggio" che pulisce la camera di scoppio | Officina

Il termine “lavaggio”, in campo motoristico indica la fase durante la quale teoricamente la miscela aria-carburante completa l’espulsione dei gas combusti dalla camera di combustione, “spingendoli” letteralmente fuori e prendendone il posto.

Teoricamente dovrebbe accadere questo, ma in effetti le cose stanno diversamente e il lavaggio non è mai perfetto.

Officina: parliamo dello spinotto

Il lavaggio nel motore a quattro tempi

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In corrispondenza di un certo regime di rotazione può essere decisamente buono, ma di certo non per tutto il campo di utilizzazione. Il lavaggio nei motori a quattro tempi ha luogo a cavallo del punto morto superiore, quando la valvola di scarico non ha ancora terminato di chiudersi mentre quella di aspirazione ha già iniziato il suo sollevamento.

Ovvero durante il cosiddetto “incrocio”. I gas combusti, che stanno ancora uscendo con una certa velocità dal cilindro, creano un vero e proprio “effetto estrattore” al quale si somma l’arrivo dal sistema di scarico di un’onda di pressione negativa.

Questo determina una forte azione di richiamo che fa mettere in movimento la colonna dei gas freschi presente nel condotto di aspirazione prima ancora che il pistone abbia iniziato il suo spostamento dal PMS verso il PMI (ovvero la corsa di aspirazione). Si tratta ovviamente della situazione migliore, che non si verifica a tutti i regimi.

L’onda di depressione deve infatti arrivare dallo scarico al momento opportuno, cosa che accade soltanto in corrispondenza di una certa velocità di rotazione (e nelle immediate vicinanze). Se al tempo stesso alla valvola di aspirazione, che ha già iniziato il suo sollevamento, arriva dal condotto un’onda riflessa positiva, la situazione è assolutamente ottimale e la colonna dei gas freschi si mette in movimento rapidamente e con vigore.

Agli altri regimi però la situazione è sensibilmente diversa. È evidente il vantaggio che si può avere, in quest’ottica, con l’adozione delle distribuzioni a fasatura variabile.

L’importanza dell’incrocio non va sottovalutata (non per nulla un tecnico americano lo ha definito “quinto tempo” del ciclo di funzionamento del motore). Esso influenza infatti sia le prestazioni che i consumi e le emissioni di idrocarburi dallo scarico. Occorre anche dire che in ogni caso le modalità con le quali avviene il lavaggio non sono tanto vicine a quelle ideali.

Miscelazione dei gas

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Una certa cortocircuitazione, con passaggio diretto di una parte della carica dal condotto di aspirazione a quello di scarico, avviene inevitabilmente. Inoltre il “pistone fluido”, costituito dal compatto fronte dei gas freschi che spinge fuori dalla camera i gas combusti, è soltanto un’utopia. Questo significa che è inevitabile anche una certa miscelazione tra i gas in entrata e quelli in uscita.

Questo significa che durante l’incrocio una certa quantità di carica esce allo scarico e che al tempo stesso una certa quantità di gas combusti rimane all’interno del cilindro (si tratta dei cosiddetti gas residui).

Come ovvio, gli effetti sono negativi. Nel primo caso le prestazioni possono non risentirne mentre peggiorano sia i consumi che le emissioni di idrocarburi.

I gas residui invece sono nocivi per le prestazioni e idealmente dovrebbero essere ridotti al minimo, se non venire addirittura eliminati (cosa impossibile nella pratica). La loro presenza nel cilindro sottrae spazio alla carica e determina un suo riscaldamento; entrambe le cose influiscono negativamente sul rendimento volumetrico. Va anche detto che la contaminazione della miscela aria-carburante da parte dei gas combusti può influenzare l’andamento della combustione.

Nel funzionamento a pieno carico, ovvero con la valvola del gas spalancata, il rapporto tra la quantità di gas combusti che rimane nel cilindro e la quantità di aria aspirata al suo interno è indicativamente compreso tra 0,06 e 0,10.

La massa dei gas residui tende ad aumentare al ridursi del carico e a diminuire al crescere del rapporto di compressione e della temperatura dei gas residui stessi.

Conoscere la durata dell’incrocio è facile: basta sommare l’anticipo di apertura della aspirazione e il ritardo di chiusura dello scarico (entrambi rispetto al punto morto superiore). Così ad esempio se la fasatura di distribuzione reale è aspirazione 55°/80° (ovvero apre 55° prima del PMS, chiude 80° dopo il PMI) e scarico 75°/55°, esso dura 110° (55°+55°). Come logico, nei motori più spinti si adottano valori più elevati.

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