Corso Base Motore

CORSO “BASE” MOTORE

Foggia, Giugno 2011

Obiettivi

Conoscere il funzionamento del motore Conoscere il funzionamento del cambio Conoscere l’interazione tra i due sistemi

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Introduzione ai motori alternativi

Concetti generali e nomenclatura Motori a 2 e 4 tempi Motori ad accensione comandata (ciclo otto) e ad accensione spontanea (ciclo diesel)

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Introduzione ai motori alternativi

Concetti generali e nomenclatura Motori a 2 e 4 tempi Motori ad accensione comandata (ciclo otto) e ad accensione spontanea (ciclo diesel)

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Concetti generali e nomenclatura Concetti fondamentali: I motori termici sono macchine che hanno lo scopo di trasformare l'energia termica in energia meccanica direttamente utilizzabile. L'energia termica può provenire da diverse fonti primarie: combustibili di varia origine, energia elettrica, energia solare, energia nucleare. Nel caso dei motori endotermici, proviene dalla combustione di combustibili liquidi, più raramente, gassosi. I motori endotermici trasformano in energia meccanica, e cioè in lavoro utile, l'energia chimica dei combustibili. Il lavoro utile è compiuto da organi in movimento (alternativo o rotatorio). Corrispondentemente i motori si classificano in motori aIternativi, motori rotativi (che comprendono le turbine). Il fluido che compie il lavoro, opera grazie a variazioni di pressione e di volume conseguenti all'introduzione del calore generato dalla combustione. I motori termici a combustione interna sono detti endotermici in quanto il combustibile viene bruciato nel fluido stesso in modo che vengono a far parte di questo anche i prodotti di combustione. I motori a combustione esterna sono i motori nei quali il calore deriva da una combustione “separata” dal fluido operante ed è trasmesso al fluido attraverso le pareti di una caldaia (esempio: motori a vapore). I motori alternativi si dividono in due grandi classi fondamentali a seconda di come e provocata la combustione: cioè in motori ad accensione comandata (AC) e motori ad accensione per compressione / spontanea (AS).

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Schema e nomenclatura del motore alternativo Componenti principali: La figura rappresenta, in forma molto schematica, la sezione trasversale di un motore endotermico alternativo a 4 tempi AC. Poiché le parti principali sono comuni ai motori AS e AC, lo schema serve ad indicare la nomenclatura per entrambi. Il cilindro fa parte del basamento che possiamo considerare come la struttura fondamentale del motore. La parte superiore del basamento è chiusa dalla testata o più semplicemente testa. Il volume racchiuso nel cilindro fra la testa e lo stantuffo rappresenta la camera di combustione, nella quale viene bruciata la miscela di combustibile. Nel motore AC il combustibile (iniettato nel collettore di aspirazione oppure direttamente in camera di combustione) brucia per effetto di una scintilla emessa dalla candela. Nel motore ad AS la combustione è conseguenza dell'alta temperatura dell'aria fortemente compressa nel cilindro, non e necessaria la candela.

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Schema e nomenclatura del motore alternativo Componenti principali: Nei motori AC l'inizio della combustione avviene con lo scoccare della scintilla fra gli elettrodi della candela; mentre nei motori AS con l'accensione spontanea del combustibile polverizzato dall'iniettore (nella figura precedente si può immaginare la candela sostituita dall'iniettore). Lo stantuffo o pistone, munito di anelli di tenuta o segmenti che impediscono ai gas in espansione di sfuggire fra stantuffo e cilindro, trasmette la spinta di questi gas, attraverso il perno o spinotto, alla biella e quindi alla manovella dell'albero a gomiti o albero motore. La biella e la manovella trasformano il movimento lineare alternato dello stantuffo in movimento rotatorio dell' albero a gomiti che mota sopportato da cuscinetti di banco applicati al basamento. I passaggi attraverso i quali i prodotti della combustione si scaricano all'esterno sono la valvola di scarico ed il condotto di scarico. Le valvole di aspirazione e di scarico sono azionate da organi chiamati della distribuzione. L'albero della distribuzione o albero a camme è condotto dall'albero motore per mezzo di una cinghia dentata, di una catena o di ingranaggi. Le camme o eccentrici, ricavati sull'albero, agiscono su di una serie di pezzi: le punterie, le aste ed i bilancieri, i quali trasmettono il movimento alle valvole secondo la legge definita dalla forma dei corrispondenti eccentrici. Le valvole sono tenute in sede dalle loro molle. Non tutti i motori corrispondono allo schema presentato, ma le parti essenziali sono simili e il funzionamento confrontabile.

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Schema e nomenclatura del motore alternativo Definizioni: Punto morto superiore (P.M.S.) - Posizione dello stantuffo più vicina alla testa del cilindro. Punto morto inferiore (P.M.I.) - Posizione delle stantuffo più lontana dalla testa. Diametro o alesaggio - Diametro interno del cilindro. Corsa - Distanza fra P.M.S. e P.M.I. Volume totale del cilindro (V1): Volume compreso fra la testa e lo stantuffo quando questo è al P.M.I. Volume della camera di combustione (V2): Volume compreso fra la testa e lo stantuffo quando questo e al P.M.S. Volume spostato dallo stantuffo o cilindrata (V1 - V2): Volume generato dallo stantuffo col suo spostamento dal P.M.S. al P.M.I. Rapporto volumetrico di compressione (ρ): Rapporto fra il volume totale del cilindro V1 ed il volume della camera di combustione V2. Chiamato semplicemente rapporto di compressione: ρ = V1 / V2

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Introduzione ai motori alternativi

Concetti generali e nomenclatura Motori a 2 e 4 tempi Motori ad accensione comandata (ciclo otto) e ad accensione spontanea (ciclo diesel)

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Ciclo a 4 tempi Definizioni: Per ciclo operativo intendiamo la successione delle operazioni, o fasi che iI fluido attivo compie nel cilindro e ripete con legge periodica. I motori alternativi sono a 4 tempi quando il ciclo si compie con 4 corse dello stantuffo ed a 2 tempi quando il ciclo si compie con due sole corse dello stantuffo. Ciò significa che i motori a 4 tempi compiono un ciclo ogni due giri dell'albero motore e quelli a due tempi uno ogni giro. Le 4 fasi del ciclo a 4 tempi sono: 1) Immissione della carica nel cilindro (Aspirazione) 2) Compressione della carica 3) Combustione ed espansione 4) Espulsione o scarico dei prodotti della combustione Ogni fase corrisponde approssimativamente ad una corsa dello stantuffo.

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Ciclo a 2 tempi Definizioni: Nei motori a 2 tempi il ciclo operativo è compiuto in due corse, per cui l'introduzione del fluido attivo nel cilindro avviene durante una frazione della corsa di compressione e lo scarico durante una frazione della corsa di lavoro. Perchè ciò si verifichi e necessario che il fluido sia preventivamente compresso onde possa entrare nel cilindro. Lo scarico dei gas combusti avviene per la pressione propria. Nell'esempio, la compressione preventiva del fluido che entra dall'apertura B avviene nella camera del manovellismo per opera dello stantuffo funzionante come pompa dal lato inferiore. La figura mostra come la distribuzione del fluido attivo può essere fatta, senza necessita di valvole, per mezzo dello stesso stantuffo che apre e chiude, durante le sue corse, apposite luci di aspirazione e di scarico. Molti motori a 2 tempi sono comunque provvisti di una valvola di aspirazione prima della camera in cui avviene la compressione del fluido. Le 2 fasi sono: 1) Combustione – espansione – scarico 2) Travaso – aspirazione – compressione

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Ciclo a 2 tempi

Considerazioni: II ciclo a due tempi e stato concepito per semplificare il sistema di distribuzione, poiché si eliminano le valvole o se ne riduce il numero, e per ottenere una maggior potenza a parità di dimensioni del motore. Infatti si ha una corsa utile per ogni giro dell'albero a gomiti, perché la frequenza delle corse utili raddoppia e conseguentemente la potenza ricavata risulta teoricamente il doppio di quella di un motore a 4 tempi di uguale cilindrata. L'aumento della frequenza delle corse utili presenta però dei problemi di carattere termico derivanti dalla più elevata temperatura media delle parti del motore (ad esempio la possibilità di rottura del velo di olio lubrificante con danneggiamento degli stantuffi e dei cilindri). Perciò la velocità di un motore a 2 tempi è in generale inferiore a quella di un motore a 4 tempi di pari cilindrata. Inoltre le emissioni sono solitamente maggiori rispetto ai 4T in quanto durante la fase di lavaggio normalmente con lo scarico se ne va anche dal 10 al 30% di miscela incombusta. Si mantengono i vantaggi legati alla minore complessità / peso dello stesso.

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Classificazione motori alternativi Classificazione dei motori alternativi I motori alternativi possono essere classificati in vari modi: a) a seconda del sistema di accensione del combustibile in: - motori ad accensione comandata (AC); - motori ad accensione spontanea (AS); b) a seconda del ciclo operativo in: - motori a 4 tempi (4T); - motori a due tempi (2T); c) a seconda del sistema di immissione del combustibile in: - motori a carburazione (non più utilizzati); - motori a iniezione; d) a seconda del sistema di alimentazione in: - motori ad aspirazione naturale; - motori sovralimentati.

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Classificazione dei motori AC / AS Dalle due grandi categorie AC e AS si possono derivare classificazioni secondarie. I motori AC possono distinguersi: a) a seconda del combustibile usato in: - motori funzionanti con combustibile liquido; - motori funzionanti con combustibile gassoso; b) a seconda del sistema di raffreddamento in: - motori raffreddati ad acqua; - motori raffreddati ad aria; I motori AS possono essere suddivisi: a) a seconda della posizione dell'iniettore in: - motori a iniezione in camera separata; motori a iniezione diretta; b) in relazione al regime ed alIe caratteristiche di utilizzazione in: - motori lenti; - motori veloci;

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Motori ad accensione comandata (AC) ciclo otto

August Otto I principi teorici, secondo i quali la combustione avviene a volume costante, sono stati enunciati da Beau de Rochas e messi poi in pratica dal tedesco Otto nel 1862. Oggi è uso comune chiamare il motore AC motore a ciclo Otto. II motore AC funziona sia a 4 che a 2 tempi; il ciclo a 2 tempi e poco usato, perchè attraverso lo scarico va perduta una parte della miscela combustibile e di conseguenza il consumo risulta elevato. La grande maggioranza dei motori AC funziona dunque secondo il ciclo operativo a 4 tempi: il 2 tempi è adottato in casi particolari come per i fuoribordo o per motociclette. I combustibili sono le benzine, cioè idrocarburi ad elevato potere calorifico che evaporano facilmente. Possono anche essere usati combustibili gassosi o anche gas liquefatti, ma il loro impiego è meno pratico e quindi finora meno diffuso. I motori ad accensione comandata sono alimentati a iniezione, iI combustibile viene iniettato nel condotto di aspirazione, o nelle più recenti applicazioni, nella camera di combustione.

Motore FPT T-jet, 1.4 l, benzina, 16 valvole, 150 CV Giugno 2011

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Motori ad accensione spontanea (AS) (o per compressione) ciclo diesel

Il primo motore AS e stato creato da Rudolph Diesel intorno al 1892. Il funzionamento avviene secondo il ciclo che ha preso il nome del suo ideatore, la combustione avviene a pressione costante. I combustibili sono idrocarburi liquidi di caratteristiche inferiori ai carburanti usati nei motori ad accensione comandata e sono meno volatili. Avendo una massa volumica superiore, sono detti combustibili liquidi pesanti. Il tipo più noto perché maggiormente usato per i motori degli autoveicoli è il gasolio. L'alimentazione del combustibile avviene per iniezione. I grandi motori Diesel lenti sono utilizzati per installazioni fisse o navali mentre i motori Diesel veloci impiegati nella locomozione terrestre e su naviglio leggero. I motori AS funzionano sia a 4 che a 2 tempi. I motori a 2 tempi non presentano consumi di combustibile superiori a quelli dei 4 tempi, perchè il lavaggio nei cilindri e fatto con aria pura e non con miscela combustibile; per questa ragione infatti non si hanno perdite di combustibile attraverso lo scarico.

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Rudolph Diesel

Motore FPT NEF, 5.9 l, diesel, 24 valvole, 238 CV 15

Principali differenze tra motori AC e AS Non esistono differenze sostanziali dal punto di vista meccanico fra i due tipi di motori: essenzialmente si distinguono per i loro cicli teorici, poiché il motore AC funziona secondo il ciclo Otto e il motore AS secondo il ciclo Diesel. Le differenze fondamentali derivano da quelle dei loro cicli: 1) Introduzione del combustibile. - Nella maggior parte dei motori AC l'aria ed il combustibile sono introdotti nella camera di combustione sotto forma di miscela gassosa attraverso i condotti e le valvole di aspirazione. La regolazione viene fatta sull'aria (mediante corpo farfallato) e sui combustibile separatamente. Nei motori AS l'aria e introdotta nella camera di combustione attraverso i condotti e le valvole di aspirazione, mentre il combustibile e iniettato direttamente nel cilindro per mezzo di un iniettore. La mescolanza fra aria e combustibile avviene nella camera di combustione; non vi e generalmente regolazione della a portata di aria, ma solo una regolazione della quantità del combustibile introdotto. 2) Accensione. - Il motore AC richiede un sistema di accensione della miscela per dare inizio alla combustione. L'accensione avviene per mezzo di una scintilla generata nella camera di combustione fra gli elettrodi di una piu candele. Nel motore AS l'alta temperatura ottenuta comprimendo I'aria nel cilindro è tale da provocare I'accensione del combustibile non appena questo viene iniettato, perciò non è necessaria alcuna apparecchiatura per l'accensione. 3) Rapporto di compressione. - Il valore del rapporto volumetrico di compressione nei motori AC varia fra 6 e 10, salvo eccezioni, mentre nei motori AS varia da 14 a 22. Nei motori AC il limite superiore del rapporto di compressione e determinato essenzialmente dalle qualità antidetonazione dei combustibili in commercio, ma anche dalla forma e dalle caratteristiche termiche della camera di combustione. Nei motori AS dipende da parametri che hanno relazione con la forma della camera di combustione e con le caratteristiche della iniezione. 4) Peso. - Il motore AS e generalmente più pesante di un motore AC di pari cilindrata, perchè funziona a pressioni considerevolmente maggiori. Giugno 2011

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L’inquinamento atmosferico I prodotti di combustione, sia nei motori AC che in quelli AS, vengono espulsi sotto forma di gas di scarico, causa di inquinamento dell' atmosfera circostante. I gas prodotti dalla combustione non sono solamente acqua (H2O) ed anidride carbonica (CO2), innocui, ma contengono anche i seguenti elementi nocivi: - ossido di carbonio (CO); - idrocarburi incombusti vari (HC); - ossidi di azoto (NOx); - anidride solforosa (SO2); - sali di piombo e carbonio sotto forma di polveri; - ossidanti. Mentre H20 e CO2 si dissolvono naturalmente nelle acque e nel suolo e per assorbimento da parte della vegetazione, le altre emissioni restano nell'aria. Il CO e velenoso; quando raggiunge nell'aria una percentuale elevata produce danni fisiologici. Gli idrocarburi (HC) in percentuale elevata producono effetti fisiologici, danni alle piante, riduzione di visibilità. Gli ossidi di azoto (NOx) possono causare in seguito a complesse reazioni chimiche, cui partecipano anche gli HC, e per effetto della luce solare, smog fotochimico con effetti nocivi agli occhi ed alla respirazione. L'anidride solforosa (SO2) presente quando i combustibili contengono zolfo ha effetti fisiologici, danneggia la vegetazione e causa corrosioni. Il quantitativo di SO2 proveniente dai motori degli autoveicoli è trascurabile; importante e invece quello emesso dai camini industriali. Le emissioni dei motori a benzina (AC) sono formate principalmente da CO, HC, NOx: i motori a 2 tempi sono causa di emissioni notevolmente superiori a quelle dei motori a 4 tempi. Le emissioni in CO e HC dei motori Diesel possono considerarsi quasi trascurabili, non così quelle in NOx e SO2: importanti possono essere invece le emissioni di particelle carboniose che compongono il fumo. La riduzione delle emissioni e uno dei problemi piu importanti e impegnativi per i costruttori di autoveicoli. Giugno 2011

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Organi principali dei motori a 4 tempi

Basamento e manovellismo Testa cilindri Caratteristiche costruttive

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Organi principali dei motori a 4 tempi

Basamento e manovellismo Testa cilindri Caratteristiche costruttive

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Basamento

FUNZIONI: Il basamento: supporta l’albero motore (albero a gomiti) mediante cuscinetti, sopporta le sollecitazioni provenienti da manovellismo e stantuffi, sostiene il motore mediante i fissaggi alla scocca.

TIPOLOGIE BASAMENTI: Closed Deck: il blocco presenta una superficie superiore "chiusa" Open Deck: le canne sono sempre nettamente separate dalle pareti laterali per mezzo delle intercapedini per il liquido di raffreddamento

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Basamento CANNA: Detta anche "camicia", costituisce la parte interna dei cilindri all’interno della quale scorre il pistone. TIPOLOGIE CANNE: Canne integrali: Nei motori di normale produzione, per semplicità costruttiva e bassi costi, il gruppo canne cilindro + basamento formano un blocco unico detto “monoblocco” Canne riportate: Per motori molto sollecitati termicamente, si utilizza la soluzione con canne riportate (di materiali ad alta durezza superficiale)

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Stantuffo o Pistone

FUNZIONI: È la parete mobile della camera di combustione: trasmette alla biella la forza motrice fornita dalla pressione dei gas combusti, fare da guida la piede di biella, impedire che i gas combusti trafilino lungo la superficie laterale tra stantuffo e canna.

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Anelli elastici

Anelli di tenuta: Sono montati nella parte superiore della testa dello stantuffo, trattengono i gas in pressione nella canna cilindro, impedendo il trafilamento nel basamento.

Anelli raschiaolio: Solitamente è presente un anello raschiaolio sotto gli anelli di tenuta, impediscono il trafilamento dell’olio lubrificante, presente tra la canna e lo stantuffo, al di sopra dello stantuffo stesso durante la corsa di discesa. Tuttavia mantengono sulla superficie della canna un piccolo velo d’olio necessario alla lubrificazione.

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Biella

FUNZIONI: Collega lo stantuffo con la corrispondente manovella dell’albero motore, trasformando il moto da alternativo in rotatorio. Il piede di biella è provvisto solitamente di una boccola di bronzo. La testa è divisa in due parti, la parte asportabile (cappello) è fissata per mezzo di bulloni, il cuscinetto è diviso in 2 parti applicate una al fusto e una al cappello.

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Complessivo Biella - Stantuffo FUNZIONI: L’energia termica proveniente dalla combustione, viene tradotta in energia meccanica mediante il moto del complessivo Biella – Stantuffo meccanicamente collegato all’albero motore. Il piede di biella viene collegato allo stantuffo mediante uno spinotto che consente l’articolazione dei due organi attorno al suo asse. Lo spinotto può essere montato: bloccato nello stantuffo bloccato nel piede di biella libero su stantuffo e piede di biella ma bloccato lateralmente mediante anelli

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Albero motore FUNZIONI: Realizza, tramite le bielle, la trasformazione del moto alternativo degli stantuffi in moto rotatorio trasmesso poi alle ruote mediante gli organi di trasmissione. L’albero motore è composto da: a) b) c) d) e)

perni di banco, perni di biella, bracci di manovella due estremità conduttrici l'insieme braccio di manovella e contrappeso viene anche definito "maschetta" Un perno di biella con due relativi bracci forma una manovella.

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Assemblaggio albero motore L’albero motore viene montato nella parte inferiore del basamento interponendo i semi cuscinetti di banco, il fissaggio avviene mediante i cappelli di banco

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Sottobasamento FUNZIONI: costituire la struttura portante con il basamento superiore, sostenere le reazioni e i carichi del manovellismo, consentire il ritorno olio in coppa, sostenere la coppa. Il basamento inferiore è solitamente realizzato in alluminio (applicazioni passenger) o ghisa (applicazioni industrial), con cappelli di banco in ghisa fusi insieme. Le lavorazioni di finitura dei supporti e dei cappelli di banco vengono effettuati in unione al basamento superiore. L'accoppiamento con il basamento superiore viene realizzato mediante viti e grani di centraggio. Tra i due basamenti viene interposto un cordone di sigillante per evitare perdite olio.

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Coppa olio FUNZIONI: La coppa ha il compito di ospitare l'olio di lubrificazione del motore, può essere in lamiera (coppa non strutturale) o in alluminio (coppa strutturale) per applicazioni passenger, mentre per applicazioni industrial solitamente è in ghisa. La tenuta con il basamento può essere realizzata mediante cordone siliconico. I coperchi lato distribuzione e lato volano garantiscono la tenuta sull’albero motore. Solitamente sul fondo è presente un foro filettato con tappo per lo scarico olio.

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Contralberi di equilibratura (o controrotanti) FUNZIONI: I contralberi sono trascinati dall’albero motore, mediante cinghia, ad una velocità doppia rispetto a quella dell’albero stesso. Essi hanno delle masse eccentriche e ruotano in senso inverso uno rispetto all’altro, in modo da equilibrare le forze alterne del secondo ordine (originate dalle masse in moto alternativo).

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Organi principali dei motori a 4 tempi

Basamento e manovellismo Testa cilindri Caratteristiche costruttive

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Testa cilindri

FUNZIONI: La testa cilindri, assieme allo stantuffo e alla canna cilindri, delimita la camera di combustione. Nella testa sono ricavate: camere di combustione, sedi per candele e/o iniettori, condotti refrigerante e condotti olio, sedi alberi distribuzione, sedi guida valvole, sedi valvole, condotti aspirazione e scarico, fori per viti collegamento testa a basamento Inoltre una guarnizione impedisce che tra le due superfici di unione possa avvenire un trafilamento di gas o di liquidi (acqua, olio).

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Sovratesta e Cam carrier

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FUNZIONI: La testa cilindri ospita gli assi a camme, questi vengono tenuti nelle loro sedi in diversi modi: 1. cappelli sciolti con coperchio punterie 2. cappelli integrati in una struttura rigida (sovratesta) 3. cam carrier

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Complessivo testa Schema: Nella testa cilindri vengono alloggiati gli assi a camme, eventuali bilancieri, punterie, molle, valvole, guidavalvole, sedi valvole, candele, bobine di accensione, iniettori. Come già indicato in precedenza è possibile avere tre tipologie di “bloccaggio” asse a camme: - cappelli sciolti con coperchio punterie - cappelli integrati in una struttura rigida (sovratesta) - cam carrier

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Guarnizione

FUNZIONI: La Guarnizione garantisce la tenuta dei gas e dei liquidi (acqua, olio), è interposta tra testa e basamento. Le guarnizioni testa sono quasi sempre di struttura complessa: due o più strati di materiali differenti e sovrapposti, con bordini di acciaio in corrispondenza delle canne dei cilindri, inserti in gomma attorno ai passaggi olio, ecc.

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Organi principali dei motori a 4 tempi

Basamento e manovellismo Testa cilindri Caratteristiche costruttive

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Caratteristiche costruttive attuali Caratteristiche motore: I motori hanno una vasta gamma di applicazioni, in base alle quali variano: potenza ed elasticità consumo peso e ingombro costi di fabbricazione e manutenzione durata di funzionamento silenziosità e assenza vibrazioni

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FPT prodotti per applicazioni automotive

ENGINE FAMILIES Light Diesel: SDE, JTD

APPLICATION

Cars and LCV (Fiat, Alfa Romeo, Lancia, Opel, Suzuki, Saab)

Light Diesel: F1A, F1C LCV and SUV (Iveco, Fiat, PSA, Santana, FUSO)

Medium&Heavy Diesel: NEF, CURSOR

Gasoline: T-JET, FIRE, TORQUE, Fam B/C Flex, Tetrafuel, CNG: FIRE, TORQUE, F1C, NEF, CURSOR Giugno 2011

Trucks and Buses (Iveco, Tata-Daewoo, Irisbus Iveco, Sor, BPTC – Beijing Public Transportation Corporation)

Cars (Fiat, Alfa Romeo, Lancia)

Cars and LCV (Fiat, Iveco), Trucks (Iveco) and Buses (BPTC) 38

FPT prodotti per applicazioni non automotive

ENGINE FAMILIES MEDIUM&HEAVY DIESEL

APPLICATION

F1A, F1C, NEF, CURSOR, VECTOR

Mobile and Stationary industrial, Material Handling

F5C, NEF, CURSOR

Agricultural

F5C, NEF, CURSOR

Construction Equipment

F1C, NEF, CURSOR, VECTOR

Marine

NEF, CURSOR, VECTOR

Power Generation

VECTOR

Railway

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Disposizione dei cilindri Tipologie: Nel capo delle autovetture sono utilizzate solo alcuni degli schemi possibili per la disposizione dei cilindri: cilindri in linea (2, 3, 4, 5, 6) cilindri a V di 60°, 90°, 120° (6, 8, 10, 12 cilindri) boxer (da 2 a 12 cilindri a V di 180°)

La cilindrata (volume generato da ciascun pistone nel suo movimento da un punto morto all'altro, moltiplicato per il numero dei cilindri del motore) per applicazioni automotive varia da 600 cm3 a circa 5000 cm3 per vetture sportive. Per applicazioni industrial si parte da 2300 cm3 fino a 30000 cm3 Giugno 2011

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Tendenze evolutive Aumento prestazioni: sovralimentazione e downsizing iniezione diretta benzina fasatura variabile Riduzione consumi riduzione perdite di pompaggio miscele magre riduzione dei pesi sistemi start & stop sistemi ibridi Riduzione inquinamento miglioramento trattamento post combustione DPF combustione a carica stratificata

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Alimentazione (sistemi iniezione)

Alimentazione (sistemi iniezione) Sovralimentazione Distribuzione Lubrificazione Raffreddamento Controllo motore Volano e frizione

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Alimentazione Generalità: L’alimentazione è realizzata da una serie di dispositivi che svolgono diverse funzioni: Impianto di aspirazione aria, Circuito di alimentazione combustibile, Impianto di scarico, Dispositivo di sovralimentazione (quando presente), Impianto di iniezione.

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Impianto di aspirazione aria: Filtro aria Funzione: È installato all’ingresso del circuito di aspirazione, serve a filtrare le impurità presenti nell’aria. Può essere a cartuccia o a bagno d’olio (per impieghi gravosi su veicoli industriali in zone molto polverose). I filtri dell'aria sono alloggiati all'interno di apposite scatole che svolgono anche la funzione di silenziatori della aspirazione.

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Impianto di aspirazione aria: Collettore di aspirazione Funzione: Serve principalmente ad assicurare una buona ripartizione dell’aria aspirata e ad ottimizzare il rendimento volumetrico. Attualmente i sistemi d’iniezione sono MPI (multi point injection) per i motori benzina e a iniezione diretta per i motori diesel, quindi i collettori non sono bagnati dal combustibile come nel caso dei SPI (single point injection). Per questo è possibile l’adozione di condotti singoli di notevole lunghezza, a beneficio del rendimento volumetrico motore. I singoli condotti prelevano aria da un cassonetto con valvola a farfalla, questo rende condizioni di aspirazione uguale per tutti i cilindri. Per l’ottimizzazione del riempimento volumetrico in funzione del numero di giri motore, sono stati sviluppati collettori modulari (o a geometria variabile) nei quali viene variata la geometria collettore in funzione del regime motore.

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Impianto di aspirazione aria: Corpo farfallato Funzione: Collocato nel condotto di aspirazione dei motori a benzina, è il gruppo che contiene la farfalla di alimentazione e ha il delicato compito di modulare la quantità di aria (in quanto l’iniettore a valle spruzza la corrispondente quantità di benzina per avere la miscela giusta) da inviare al motore. Nei motori moderni, il pedale dell’acceleratore muove solo un resistore variabile che manda un segnale al computer.

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Impianto di aspirazione aria: Debimetro Funzione: dispositivo impiegato in molti sistemi di iniezione, in grado di misurare il flusso dell'aria che viene aspirato dal motore (e di fornire l'informazione relativa alla centralina di controllo del sistema di iniezione stesso). I debimetri più frequentemente impiegati sono quelli del tipo a "piatto basculante" o ad "aletta fulcrata" (flap). In molti sistemi di iniezione delle ultime generazioni si impiegano misuratori a filo caldo della massa di aria aspirata dal motore. I misuratori a filo caldo hanno i seguenti: Vantaggi: • Misura diretta • Tempi di risposta veloci • Non costituisce una strozzatura eccessiva per il condotto di aspirazione

Svantaggi: • Degrado delle prestazione in caso di imbrattamento del sensore • Richiede comunque una correzione legata alla temperatura dell’aria • Costo

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Circuito di alimentazione combustibile Funzione: Comprende il serbatoio carburante, la pompa di alimentazione e le tubazioni di mandata combustibile.

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Impianto di scarico Funzione: Raccoglie i gas combusti convogliandoli verso l’estremità posteriore del veicolo, provvede a silenziare il rumore di combustione, deve offrire una bassa resistenza al passaggio dei gas di scarico. Solitamente è formato da: • collettore di scarico, • tratto intermedio con DPF (se presente, solo per diesel) e/o marmitta catalitica, • tratto terminale con silenziatore e terminale.

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Collettore di scarico

Funzione: riunisce i condotti di scarico e li invia alla turbina (se presente impianto di sovralimentazione).

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Marmitta catalitica / Catalizzatore a tre vie Funzione: La marmitta catalitica contiene un elemento in ceramica, con struttura a nido d'ape, rivestito di una pellicola sottile di metalli rari catalizzatori come platino, palladio e rodio, grazie ai quali favorisce le reazioni chimiche per il post-trattamento dei gas di scarico al fine di abbatterne i contenuti inquinanti. In particolare, nel caso più comune di catalizzatore a tre vie, vengono ossidati gli idrocarburi e l’ossido di carbonio (trasformato in acqua e anidride carbonica), mentre gli ossidi di azoto vengono ridotto e scissi in ossigeno e azoto. L'efficienza di abbattimento degli inquinanti degli scarichi da parte della marmitta catalitica è del 90% di NOx, 89% di CO, 91% di HC; anche dopo 80000 Km le emissioni sono abbattute per l'87% NOx 81% CO 88% HC.

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Sonda lambda Funzione: Il rapporto ideale aria/benzina per ottenere una combustione completa è 14,7/1 ed è chiamato rapporto stechiometrico; è quindi necessario che la carburazione sia attentamente controllata: né troppo grassa, né troppo magra, ma esatta, stechiometrica. In queste condizioni la marmitta catalitica raggiunge la sua massima efficienza abbattendo il 90% degli inquinanti. Dato però che la carburazione può essere influenzata dalla pressione atmosferica e dall’umidità dell’aria, per mantenerla ideale bisogna continuamente correggerla. La sonda lambda è il sensore che informa la centralina di quale è la concentrazione di ossigeno nei gas di scarico rispetto a quella presente nell’aria. La differenza tra le concentrazioni viene segnalata attraverso una variazione della tensione ai capi della sonda stessa. Con tale segnale, la centralina corregge il dosaggio di benzina in termini di rapporto stechiometrico riducendo quindi le emissioni inquinanti permettendo alla marmitta catalitica di lavorare con maggiore efficienza.

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DPF (Diesel Particulate Filter) Funzione: Sistema di abbattimento del particolato presente nei gas di scarico dei motori diesel. La trappola è un sistema di accumulo, pertanto deve essere periodicamente ripulita (rigenerata), bruciando le particelle presenti nel filtro. Consente di abbattere fino al 90% del particolato durante i cicli di omologazione NEDC

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DPF / FAP: Rigenerazione Funzione: Esistono due diverse tipologie di rigenerazione: Con additivo: è brevettata da PSA nel sistema FAP, si basa su l'iniezione di urea nella trappola che consente di far bruciare il particolato ad una temperatura di circa 500°C. Vantaggi: Temperatura di rigenerazione più bassa Rigenerazione più breve Svantaggi: Maggiore complessità Sostituzione trappola ogni 120000 km e rabbocco periodico additivo

Senza additivo: la centralina comanda iniezioni multiple per innalzare la temperatura dei gas di scarico a circa 600°C e bruciare il particolato intrappolato. Vantaggi: Architettura più semplice Maggiore affidabilità Minori costi di manutenzione Svantaggi: Temperatura di rigenerazione più alta Diluizione olio a causa delle post iniezioni multiple

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Sistema SCR (Selective Catalytic Reduction ) Funzione: I gas di scarico subiscono un trattamento che richiede l’aggiunta di additivi a base di urea per ridurre le emissioni di NOx. L’urea è iniettata nello scarico per produrre una reazione nel convertitore catalitico. La riduzione catalitica selettiva, a differenza di altre tecnologie, non dà luogo a nessun tipo di effluente liquido, non immette in atmosfera sostanze diverse da quelle normalmente presenti e non richiede l’impiego di reagenti pericolosi o di valore elevato. L'applicazione della tecnologia SCR alle emissioni provenienti da motori diesel e turbodiesel ha inoltre l'innegabile vantaggio di non richiedere il preventivo riscaldamento, fino alla temperatura di catalisi, dei gas da depurare consentendo quindi di operare con costi di esercizio decisamente contenuti. Delta_P Sensor

Urea Level Sensor

Urea Temperature Sensor

Urea tank

Pump Modul NOx Sensor

SCR Dosing module

DOC

SCR

DPF

CUC

Mixer Temperature Sensor

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Temperature Sensor

Temperature Sensor

Temperature Sensor

SCR & Clean-Up-Catalyst

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EGR: Exhaust Gas Recirculation Funzione: L'impianto EGR permette di inviare all'aspirazione una parte (dal 5 al 15%) dei gas di scarico. in questo modo si limita la temperatura massima di combustione evitando la formazione elevata di NOx. L'elettrovalvola EGR, comandata dalla centralina, reimmette nell'aspirazione parte dei gas di scarico che vengono raffreddati da uno scambiatore di calore.

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Ricircolo Blow By Funzione: E’ il trafilamento dei gas che si verifica fra il gruppo pistone – anelli di tenuta e la canna del cilindro a causa delle elevate pressioni che si raggiungono nella camera di combustione. Questo trafilamento, tanto più elevato quanto più il motore è usurato, finisce nel basamento che, per questo, deve essere dotato di un apposito sfiato. Questo sfiato un tempo liberava i vapori nell’atmosfera mentre oggi, per evitare l’inquinamento, i gas vengono ricondotti nella camera di combustione avviandoli ai condotti d’aspirazione. All'interno del coperchio punterie, è ricavato un separatore a labirinto (esiste anche la soluzione con separatore centrifugo, ecc) attraverso cui i vapori olio vengono ricondensati e ricondotti alla coppa olio. Per effetto della depressione in aspirazione (mediante farfalla o depressore), i gas rimanenti vengono aspirati all'interno del manicotto, attraversando la tubazione blow by. Questi gas indirizzati in camera di combustione assieme alla carica fresca vengono bruciati nelle successive combustioni.

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Impianto di iniezione carburante Funzione: Iniettano il carburante: all’interno del collettore di aspirazione (iniezione indiretta) o direttamente in camera di combustione (iniezione diretta). I sistemi di iniezione si caratterizzano in funzione della tipologia di motore: Motori benzina iniezione indiretta (Port Fuel Injection - PFI): SPI (Single Point Injection) o MPI (Multi Point Injection) iniezione diretta (~100 bar) Motori diesel / turbodiesel iniezione indiretta a precamera di combustione (non più utilizzata) iniezione diretta con pompa rotativa o a pistoni iniezione diretta common rail (~1600 bar) iniezione diretta con iniettore - pompa (~2050 bar)

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Motori Benzina, SPI: Single Point Injection

E’ il tipo di iniezione per motori più semplice ed economico, dal momento che la benzina viene immessa nel collettore d’aspirazione da un solo iniettore inserito nel corpo farfallato. Rispetto alla soluzione ottimale con un iniettore per cilindro, detta multipoint si perdono molti dei vantaggi offerti dall’iniezione poiché la benzina non si distribuisce in modo perfettamente uniforme fra i cilindri e inoltre si deposita sulle pareti dei condotti (ritardo nel trasporto del combustibile a causa della formazione di “film liquido” sulle pareti), aumentando le emissioni inquinanti a motore freddo.

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Motori Benzina, MPI: Multi Point Injection

Sistemi di iniezione nei quali per ogni cilindro viene utilizzato un iniettore (che spruzza il carburante in un condotto di aspirazione). La benzina si distribuisce in modo perfettamente uniforme fra i cilindri e si deposita sulle pareti dei condotti in quantità minima. In questo modo si ha: maggiore libertà nella progettazione dei condotti di aspirazione migliori prestazioni

riduzione del film liquido a parete: inferiori emissioni allo scarico minore consumo di combustibile rapida risposta ai transitori

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Motori Benzina, GDI: Gasoline Direct Injection Vantaggi: maggiore rendimento volumetrico maggiore resistenza alla detonazione (> rapporto di compressione) Aumento della Performance Potenziale riduzione dei consumi su veicolo: Potenza massima Down-sizing Coppia a bassi regimi Incremento rapporti al cambio

assenza di film fluido sulle pareti Riduzione delle emissioni allo scarico Semplificazione e miglioramento del warm-up

stratificazione della miscela mediante ritardo del tempo d’iniezione Opportunità di controllare il motore in modo da ottenere la stratificazione della carica ed un minor consumo di combustibile (Ultra-Lean Operation)

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Motori Diesel: iniezione meccanica

Pompa a pistoni: In passato i motori Diesel erano tutti equipaggiati con sistemi di iniezione meccanica. Oggi lo sono solo alcuni. Del tipo 1 era il sistema di iniezione con pompa in linea con un numero di pompanti alternativi con pistone rotante pari al numero dei cilindri.

1. Pompa in linea

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Motori Diesel: iniezione meccanica Pompa rotativa: Sono state impiegate sui Diesel automobilistici sia ad iniezione indiretta che ad iniezione diretta e sono tuttora in qualche caso in produzione esclusivamente con l'integrazione del controllo elettronico EDC. In versione ad iniezione diretta è ancora utilizzata in motori del settore dei trattori e macchine movimento terra, motori marini ed industriali

POMPA ROTATIVA

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Motori Diesel: precamera VS iniezione diretta Precamera: E’ la parte ricavata nella testa cilindri dei motori Diesel nella quale viene iniettato il gasolio e ha inizio la combustione. E’ stata storicamente necessaria per i motori di piccole dimensioni (cioè automobilistici) perché non si riusciva a produrre iniettori con fori sufficientemente fini per le scarse alimentazioni dei Diesel automobilistici. I Diesel più moderni, come pure quelli per autocarri, sono ad iniezione diretta, cioè non hanno precamera e iniettano direttamente nella camera di combustione, avendo risolto i problemi della rumorosità e delle vibrazioni, a tutto vantaggio dell'economia di combustibile. Ciò grazie a una pressione di alimentazione che è passata da 350/400 bar a 1600 bar e oltre, il che consente una nebulizzazione sufficiente per la miscelazione aria-combustibile.

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Motori Diesel: Common Rail Storia: Il più grande miglioramento tecnologico per i motori Diesel per autotrazione è stato il sistema di iniezione elettronica con Common Rail (CR), lanciato come progetto verso metà degli anni ‘80 dal gruppo FIAT, al fine di realizzare un sistema di iniezione diretta tecnologicamente evoluto; nel 1990 inizia l’attività di preindustrializzazione, che viene completata nel 1993. Nel 1994 il progetto venne ceduto al gruppo Bosch e nel 1997 il sistema entrò nel mercato. Tale sistema è stato denominato inizialmente Unijet per la prima generazione, mentre oggi il sistema maggiormente evoluto è chiamato MultiJet).

Sistema di iniezione CR

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Motori Diesel: Common Rail Caratteristiche: A differenza dei sistemi classici, il Common Rail prevede che la generazione di pressione sia disaccoppiata rispetto all’iniezione: ciò significa che la pressione viene generata indipendentemente dal numero di giri e dalla quantità di carburante e può essere selezionata all’interno di un intervallo prefissato (attualmente da 150 a 1800 bar). Il componente che rende possibile il disaccoppiamento è l’accumulatore ad alta pressione; gli iniettori sono ad apertura comandata elettricamente tramite solenoide. Il sistema è gestito in modo completamente elettronico e consente la generazione di iniezioni multiple (pilota, gestione post-iniezione). Oggi i motori Diesel competono in termini di prestazioni con quelli ad accensione comandata, garantendo nel contempo consumi specifici nettamente inferiori. L’introduzione del sistema CR consente: - elevate pressioni di iniezione, fino a 1600 bar nei sistemi già industrializzati e fino a 1800 bar in quelli di nuova generazione; - controllo della pressione e dei parametri di iniezione (“free mapping”) indipendente dal regime di rotazione del motore e in funzione di un gran numero di parametri motoristici e operativi.

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Motori Diesel: Common Rail

Architettura del sistema: 1) pompa elettrica di innesco 2) pompa di alta pressione 3) regolatore di pressione 4) accumulatore comune del gasolio in pressione (rail) 5) sensore di pressione 6) iniettori elettroidraulici (elettroiniettori) 7) centralina elettronica o unità di controllo elettronica (ECU).

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Motori Diesel: Common Rail E 5

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Motori Diesel: Common Rail Principio di funzionamento: Una pompa di alimentazione estrae il combustibile dal serbatoio e lo manda alla pompa di alta pressione. Con riferimento alla figura precedente, la pompa di alta pressione (detta Radialjet) porta il gasolio ad una pressione regolata, pari a quella di iniezione (fino a 1600 bar). Una elettrovalvola a due vie spilla dalla mandata della pompa un’adeguata quantità di combustibile al fine di regolare la pressione al valore desiderato. Il gasolio in pressione non viene inviato direttamente dalla pompa Radialjet agli iniettori, ma viene accumulato in un collettore (rail) che svolge la funzione di contenere le oscillazioni (ripple) di pressione provocate dalla erogazione pulsante della pompa di alta pressione e dalle improvvise estrazioni di combustibile causate dalle aperture degli iniettori. Sul rail è montato un sensore di pressione il cui compito è quello di fornire un segnale di retroazione al circuito di regolazione della pressione. Più precisamente, il valore misurato da tale sensore viene comparato con il valore previsto in sede di progetto e memorizzato nella centralina elettronica. Se il valore misurato ed il valore previsto differiscono, allora viene aperto o chiuso un foro di troppo pieno nel regolatore di pressione della pompa di alta pressione. Nel caso di apertura di tale luce di efflusso, il combustibile in eccesso viene quindi rinviato al serbatoio tramite un apposito condotto di ricircolo. Gli iniettori sono alimentati dal rail ed il loro funzionamento viene determinato dall’eccitazione di un veloce attuatore elettromagnetico a solenoide (integrato nel corpo di ogni elettroiniettore). L’eccitazione del solenoide determina l’apertura di una luce di efflusso presente in un apposito volume di controllo che provoca uno squilibrio delle pressioni agenti sullo spillo di un otturatore. Lo squilibrio di pressione consente il sollevamento dello spillo otturatore e la conseguente apertura degli ugelli d’efflusso del polverizzatore. Al controllo di tutto il sistema di iniezione è adibita una centralina elettronica, in cui sono integrate sia l’unità di controllo (ECU) sia quella di potenza (EPU) necessarie per il pilotaggio degli iniettori.

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Motori Diesel: Common Rail

Impianto idraulico, è formato da: 1) una pompa elettrica di innesco a bassa pressione 2) un filtro del combustibile 3) una pompa di alimentazione ad alta pressione 4) un regolatore di pressione 5) un collettore del gasolio in pressione (rail) 6) un elettroiniettore per ogni cilindro presente nel motore 7) vari condotti di alimentazioni e di ricircolo.

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Motori Diesel: Common Rail UNIJET e MULTIJET Unijet: Sistema CR che gestisce una piccola iniezione, detta Pilot, attuata alcuni millisecondi prima dell’iniezione principale. Tale iniezione garantisce una forte riduzione del rumore di combustione, una migliore avviabilità a freddo e un incremento della coppia a bassi regimi a scapito di un certo peggioramento del particolato. In aggiunta, una iniezione Post può essere attuata per gestire sistemi post-trattamento dei gas (DeNOx e DPF).

Multijet: Il concetto che sta alla base delle iniezioni multiple è di suddividere l’iniezione principale in una sequenza di tre iniezioni ravvicinate (Pre-Main-After), mantenendo la possibilità di attuare le iniezioni Pilot e Post. Così la durata dell’iniezione principale può essere gestita indipendentemente dalla pressione di iniezione.

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Motori Diesel: Common Rail MULTIJET Caratteristiche delle iniezioni multiple: 1) iniezione pilota, effettuata con elevato anticipo rispetto all’iniezione principale, permette di ridurre drasticamente il rumore di combustione. 2) pre-iniezione, effettuata con bassissimi valori di anticipo rispetto all’iniezione principale, permette, insieme all’iniezione After, di modulare l’andamento della combustione contenendo le emissioni di inquinanti 3) iniezione main, iniezione principale 4) iniezione after, con questo termine si indica un’iniezione effettuata subito dopo l’iniezione principale, con analoghe finalità a quelle della pre-iniezione 5) post-iniezione, ulteriore iniezione effettuata nelle ultime fasi della combustione allo scopo di aumentare le temperature di scarico, permettendo (periodicamente) la rigenerazione della trappola per il particolato. La post-iniezione può inoltre creare un ambiente riducente necessario per la rigenerazione del catalizzatore DeNOx per l’abbattimento degli ossidi di azoto.

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Motori Diesel: Iniettore CR Caratteristiche: L’elettroiniettore prevede una sola alimentazione in alta pressione che, una volta raggiunto l’interno dell’iniettore, viene ripartita in due distinte parti, di cui una destinata principalmente all’alimentazione del polverizzatore, l’altra al controllo dell’asta di pressione. Entrambe le suddette parti di portata contribuiscono inoltre alla lubrificazione degli organi in movimento dell’elettroiniettore, grazie ai consistenti trafilamenti presenti in un sistema di iniezione lavorante a così elevate pressioni di esercizio. E’ presente inoltre un ricircolo a pressione atmosferica, necessario per lo smaltimento del gasolio utilizzato per il funzionamento della valvola pilota e per il convogliamento dei trafilamenti sopra menzionati. La temperatura del gasolio ricircolato dall’elettroiniettore può raggiungere valori molto elevati (100 °C), perciò i ricircoli devono essere dotati di tubazioni adatte a queste temperature. Si evidenzia: - l'asta di pressione, il cui moto è controllato dalla pressione esistente nel piccolo volume di controllo posto sulla sua parte superiore; la legge di variazione della pressione nel volume di controllo è determinato dai due fori calibrati A e Z, che regolano l'afflusso e il deflusso di combustibile; - l'elettrovalvola, posta nella parte superiore dell'iniettore, che ha la funzione di scoprire il foro A per realizzare l'iniezione. Giugno 2011

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Motori Diesel: Iniettore CR

Principi di funzionamento: 1. solenoide diseccitato e spillo chiuso per effetto della forza di precarico della molla che collega lo spillo alla testa dell’iniettore; in questo caso entrambi i lati dello spillo sono soggetti alla pressione di iniezione e quindi la forza di pressione risultante è nulla

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Motori Diesel: Iniettore CR

Principi di funzionamento: 2. solenoide eccitato e apertura della luce di ritorno; in questo caso la pressione nel polverizzatore è maggiore di quella nel volume di controllo e la forza di pressione che tende ad alzare lo spillo è maggiore della forza di precarico della molla; lo spillo si apre e il combustibile entra nel cilindro

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Motori Diesel: Iniettore - Pompa Principi di funzionamento: Un’alternativa al common rail è il sistema iniettore – pompa, che integra in un solo corpo una pompa con un singolo iniettore. L’idea nasce dal fatto che per poter realizzare pressioni altissime, è necessario portare la pompa vicino all’iniettore perché alle alte pressioni nascono problemi di elasticità delle tubazioni e persino di compressibilità del liquido, con colpi d’ariete. Nel gruppo iniettore-pompa, direttamente sulla testa del cilindro, è alloggiato un gruppo pompante di tipo alternativo (a stantuffo) azionato meccanicamente dall’albero a camme del motore con una bilanciere. Una valvola comandata elettronicamente (elettrovalvola a solenoide) varia l’apertura della mandata, permettendo così di regolare la portata. Il vantaggio del sistema iniettore-pompa rispetto al CR è la possibilità di raggiungere pressioni di iniezione più elevate (fino a 2050 bar). Questo riduce i tempi di iniezione e migliora la polverizzazione del getto, permettendo di raggiungere coppie e potenze più elevate. Gli svantaggi sono, però, diversi: - l’iniettore-pompa è molto più ingombrante di un elettroiniettore da CR e richiede una riprogettazione della testa del cilindro per essere alloggiato, - i pompanti degli iniettori sono trascinati e in fase con il motore, quindi è meno flessibile la strategia di iniezione; - è possibile soltanto una pre-iniezione di pochi mm3 di gasolio ai bassi regimi; - la centralina elettronica controlla solo la portata di gasolio iniettata e non gli istanti di apertura e chiusura dello spillo. Non riuscendo a rispettare i limiti di emissioni Euro5, viene sostituito dal CR. Giugno 2011

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Motori Diesel: Iniettore - Pompa

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Candelette di preriscaldo

Funzione: Sistema di avviamento dei motori diesel con elementi incandescenti piazzati vicino agli inettori per favorire l’accensione del combustibile a motore freddo. Esse si accendono brevemente prima dell’avviamento e sono in grado di raggiungere gli 850°C in 3 - 5 secondi.

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Candele Funzione: Accende la miscela nella camera di combustione dei motori a benzina scoccando una scintilla quando tra i due suoi elettrodi si stabilisce una differenza di tensione che varia da 10.000 a circa 20.000 volt in funzione lineare della pressione nella camera di scoppio (da 3 a 12 kg/cm3 circa). L’elettrodo centrale e la parte connessa ai cavi ad alta tensione sono collegati da un materiale conduttore sigillante e sono collocati all’interno di uno speciale corpo ceramico (Al2O3). L’elettrodo di massa è saldato al corpo metallico della candela. I materiali degli elettrodi sono di solito leghe di nickel (con cromo e ittrio, ad es.), tuttavia anche argento, platino e iridio (il metallo più resistente agli agenti chimici e dal peso specifico più elevato dopo l’osmio, fonde a 2443°C) vengono utilizzati in casi particolari.

Twin Spark: Solitamente nei motori a benzina si ha una candela per cilindro. In alcuni casi si possono avere due candele per cilindro (twin spark Alfa Romeo) per una migliore combustione.

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Ordine di accensione La regolarizzazione della coppia motrice e l’equilibramento dinamico dell’albero, obbligano a seguire determinati ordini di accensione per i vari cilindri. Per i motori a 4 tempi in linea gli ordini di accensione più utilizzati sono: - per 4 cilindri: 1-3-4-2 - per 6 cilindri: 1-5-3-6-2-4

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Sistemi principali motore

Alimentazione (sistemi iniezione) Sovralimentazione Distribuzione Lubrificazione Raffreddamento Controllo motore Volano e frizione

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Sovralimentazione Definizione: La sovralimentazione consiste nell’introduzione forzata nei cilindri di una massa d’aria, e quindi di combustibile, superiore a quella che il motore sarebbe in grado di aspirare naturalmente. La potenza motore aumenta con l’incremento della pressione di sovralimentazione, il limite è dato dalla detonazione che viene prevenuta mediante la riduzione del rapporto di compressione. La sovralimentazione viene ottenuta mediante la compressione dell’aria inviata al motore tramite un compressore. I compressori possono essere: compressori centrifughi (Turbocompressore) compressori volumetrici (Compressore a lobi, palette o a stantuffi)

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Turbocompressore Definizione: Il turbocompressore è formato da una turbina centripeta azionata dai gas di scarico, collegata mediante un albero ad un compressore centrifugo.

I gas di scarico entrano nella chiocciola turbina espandendosi e mettendo in rotazione la girante, in questo modo l’energia termica dei gas di scarico si trasforma in energia meccanica trasmessa direttamente al compressore che comprime l’aria e la invia ai cilindri. Giugno 2011

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Valvola wastegate / Overboost Funzione: Per evitare che ai regimi elevati si raggiunga una pressione di sovralimentazione troppo elevata, si inserisce a monte della turbina una valvola limitatrice della pressione. Questa è comandata da una membrana che sente la pressione del condotto di aspirazione, aprendosi lascia defluire direttamente allo scarico una parte di gas combusti, in questo modo si riduce il carico sulla turbina e il lavoro compiuto dal compressore.

Overboost: Valvola modulatrice della wastegate che regola la quantità di gas di scarico scaricati da quest’ultima (e quindi il livello di sovralimentazione), in tal modo è possibile ottenere per periodi limitati di tempo, livelli di sovralimentazione elevati. Giugno 2011

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Dump valve Dump valve (Pop-off / Blow-off): Valvola di sicurezza impiegata in alcuni motori sovralimentati a benzina per evitare che all'interno del collettore di aspirazione e delle tubazioni a valle del compressore si possano raggiungere pressioni troppo elevate (ad esempio durante la fase di rilascio con farfalla chiusa).

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Intercooler Funzioni: Per effetto della compressione e degli attriti, l’aria subisce un aumento della temperatura e una diminuzione della densità, questo determina una diminuzione del rendimento volumetrico. Per ovviare al problema si utilizza uno scambiatore di calore aria – aria (Intercooler), interposto tra compressore e collettore di aspirazione, che riduce la temperatura dell’aria migliorando il rendimento volumetrico.

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VGT (Variable Geometry Turbine) Funzioni: Per regolare la pressione di sovralimentazione e ottimizzare le prestazioni a basso regime minimizzando il turbo-lag (ritardo di risposta del turbo), può essere utilizzato un Turbo a geometria variabile. Esso è caratterizzato da un comportamento di invaso della turbina che viene cambiato continuamente per sfruttare al meglio l’energia dei gas di scarico, grazie ad una serie di palette mobili. La regolazione delle palette avviene tramite la rotazione dei un anello a profilo dentato installato lateralmente. A regimi di rotazione bassa, le alette rimangono chiuse in modo che il gas possa accelerare velocemente, aumentando cosi' la spinta sulla turbina. All'aumentare della velocità di rotazione del motore, le alette si aprono producendo una riduzione della contropressione e della velocità dei gas di scarico che azionano la turbina. Con i turbocompressori a geometria variabile, la valvola Wastegate è inutile perchè la pressione di sovralimentazione viene regolata dall'apertura delle alette mobili. La regolazione delle alette può essere controllata da una valvola a depressione sul condotto di immissione, oppure con un movimento elettrico gestito da una centralina elettronica.

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TST: Twin Stage Turbo Funzioni: Per incrementare le prestazioni sfruttando al meglio l’energia cinetica dei gas di scarico, sono stati sviluppati sistemi Twin Stage Turbo caratterizzati dalla presenza di 2 turbocompressori in serie di dimensioni differenti che possono funzionare contemporaneamente o in alternativa tra loro, ad esempio per il 1.9 TST multijet: • Fino a 1500 rpm: è in funzione solo il TC piccolo a bassa inerzia • Tra 1500 e 3000 rpm: entrambi i TC sovralimentano il motore • Oltre i 3000 rpm funziona solo il TC grande, ottimizzato per gli alti regimi.

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TCD: Turbocompound Funzioni: Sistema sviluppato per incrementare le prestazioni sfruttando al meglio l’energia cinetica dei gas di scarico.

Power turbine To recovery the exhaust gas energy

New content: - turbina di potenza - collettore di collegamento - giunto idraulico - scatola volano modificata

Exhaust manifold and line : To connect the turbo system

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Hidraulic Coupling : To transfer the power to the engine crankshaft

Flywheel housing : To install the Voith coupling

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TCD: Turbocompound Funzionamento: I gas di scarico normalmente usati per il movimento del turbocompressore anziché essere convogliati allo scarico sono utilizzati per muovere una seconda turbina detta turbina di potenza che tramite un giunto idraulico trasferisce il moto all’albero motore.

Exhaust gases

To the muffler Air inlet Power turbine

Oil supply

Gears

To the air cooler Oil drain

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Voith coupling

Power to the engine crankshaft 90

Sistemi principali motore

Alimentazione (sistemi iniezione) Sovralimentazione Distribuzione Lubrificazione Raffreddamento Controllo motore Volano e frizione

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Comando distribuzione Distribuzione: Gruppo di organi meccanici che provvedono all’apertura e alla chiusura delle valvole di aspirazione e di scarico, secondo quanto stabilito dal diagramma della distribuzione.

Albero di distribuzione (albero o asse a camme): È trascinato dall’albero motore con rapporto 1:2, ruota sui supporti testa cilindri e presenta camme (o eccentrici) per l’azionamento delle valvole.

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Comando distribuzione Tipologie: I motori possono avere assi a camme in testa o nel basamento con rimando in testa mediante aste e bilancieri (soluzione obsoleta). Il trascinamento degli assi può avvenire mediante comando a catena, a cinghia dentata o a ingranaggi.

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Assi a camme in testa Tipologie: monoalbero 1ACT, comanda sia le valvole di aspirazione, sia quelle di scarico, bialbero 2ACT, un albero comanda le valvole di aspirazione e l’altro quelle di scarico.

Numero valvole: è possibile notare anche la differenza tra la distribuzione a 2 valvole per cilindro rispetto a quella a 4 valvole per cilindro (migliora il riempimento della camera di combustione). Esistono anche applicazioni a 3 o 5 valvole per cilindro. Giugno 2011

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Punterie: comando diretto valvole Punteria: Si interpone tra camma e valvola, sopporta la spinta dell'eccentrico e regola lo spazio libero (gioco) che resta tra camma e punteria quando la valvola è chiusa

Tipologie: Punteria meccanica: per il recupero del gioco si utilizzano registri a vite (di solito sui bilancieri) o pastiglie calibrate che si frappongono tra albero a camme e bicchierino della punteria Punteria idraulica: incorpora un dispositivo telescopico idraulico (alimentato con olio in pressione proveniente dal circuito di lubrificazione del motore). La lunghezza "utile" della punteria stessa può cosi variare, cosa che consente di riprendere automaticamente il gioco. Elimina le esigenze di manutenzione e consente un funzionamento molto silenzioso.

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Bilanciere: comando indiretto valvole Funzioni: Il bilanciere permette il comando indiretto delle valvole ed oscilla su un asse o su un fulcro a testa sferica. Le tipologie sono: comando indiretto con bilanciere a rullo (roller finger) comando indiretto a bilanciere a dito comando indiretto a bilanciere

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Valvole Funzioni: Le valvole permettono l’entrata di combustibile e comburente (aria) e l’uscita dei gas combusti, in entrambi i casi il movimento verso l’interno della camera. È composta dalla testa che chiude il passaggio e dal gambo che guida il movimento e a trasmettere il carico della molla di richiamo. La tenuta si ottiene su una superficie tronco conica sul bordo esterno della testa valvola. Devono resistere ad elevate temperature (fino a 750°C), soprattutto quelle di scarico che solitamente sono più piccole di a quelle di aspirazione per avere un migliore raffreddamento (minore superficie esposta ai gas in relazione alla superficie di contatto con la sede). Il raffreddamento migliora con la lunghezza e il diametro del gambo. In caso di elevate sollecitazioni termiche vengono utilizzate valvole cave con sodio metallico all’interno che fondendo distribuisce meglio il calore all’interno del gambo. Giugno 2011

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Fasatura variabile: variatore di fase VVT: Attiva idraulicamente il funzionamento del variatore di fase, consente di modificare il posizionamento angolare di un albero a camme rispetto alla ruota dentata di comando (oppure il posizionamento rispetto all'altro albero a camme) in modo da cambiare il diagramma della distribuzione stessa. L’attuatore del variatore di fase è costituito da un rotore solidale all’albero a camme che può ruotare rispetto alla puleggia (statore) mossa dall’albero motore. Il rotore è dotato di palette e si sposta per effetto della pressione olio motore sulle stesse. Ai lati della paletta si formano due vani (uno di anticipo e uno di ritardo), l’olio può fluire in uno o nell’altro.

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Fasatura variabile: Multiair Multiair: la punteria e la valvola del motore sono collegate attraverso un volume di olio, controllato da una elettrovalvola attuata dal sistema elettronico di controllo, si quindi la possibilità di gestire le valvole in maniera puntuale, cilindro per cilindro. 14

High Response Solenoid Valve (ON-OFF)

Oil Reservoir

E E

D D

12

Pump Piston Low Friction Tappet (RFF)

Camshaft (Intake + Exhaust)

Individual Valve Actuation Assembly (Piston + Brake + Lash Adjuster)

BMEP [bar]

High Pressure Chamber

10

C C

8

6

B B

4

A A

2

0 0

1000

2000

3000

4000

rpm INTAKE VALVE ACTUATION MODES FOR ADVANCED COMBUSTION STRATEGIES

A A

SOLENOID VALVES ACTIVATION

Φ1

Φ2

Φ1

Φ2

Φ1

Φ2

Φ 1 Φ2 Φ1 Φ2 2Φ

B B

ENGINE ENGINESTART/ START/IDLE: IDLE:LIVO LIVO • MIXTURE PREPARATION / •COMBUSTION MIXTURE PREPARATION / OPTIMISATION COMBUSTION OPTIMISATION • NOISE REDUCTION • NOISE REDUCTION

NEDC CYCLE: MULTI-LIFT NEDC CYCLE: MULTI-LIFT • CONTROL FOR COMBUSTION •OPTIMISATION CONTROL FOR COMBUSTION OPTIMISATION

INTAKE VALVE LIFT

“FULL LIFT”

“EIVC”

“LIVO”

“MULTI-LIFT”

C C

Early Valve Closing Late Valve Opening

FEATURES THROTTLE-LESS LOAD CONTROL OPTIMAL CHARGE TRAPPING EFFICIENCY FAST AND DIRECT VALVE CONTROL ADVANCED COMBUSTION CONTROL

Giugno 2011

BENEFITS FUEL CONSUMPTION PERFORMANCE / FUN-TO-DRIVE FUN-TO-DRIVE FUEL CONSUMPTION / EMISSIONS

D D E E

PART PARTLOAD: LOAD:EIVC EIVC • PUMPING LOSSES REDUCTION • PUMPING LOSSES REDUCTION

LOW END TORQUE: EIVC LOW END TORQUE: EIVC • VOLUMETRIC EFFICIENCY •INCREASE VOLUMETRIC EFFICIENCY (CLOSING AT T.D.C.) INCREASE (CLOSING AT T.D.C.)

MAX POWER: FULL LIFT MAX POWER: FULL LIFT • LATE INTAKE CLOSING FOR •MAXIMUM LATE INTAKE CLOSING FOR CHARGE TRAPPING MAXIMUM CHARGE TRAPPING

99

5000

6000

Moti all’interno del cilindro: Swirl Caratteristiche: Attraverso moti all’interno del cilindro si cerca di favorire il processo di formazione della carica e la combustione, uno di questi è lo SWIRL: moto rotatorio organizzato dell’aria su un piano circonferenziale perpendicolare all’asse del cilindro.

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Moti all’interno del cilindro: Swirl Tipologie: Particolari configurazioni del condotto di aspirazione e delle valvole di aspirazione permettono la realizzazione del moto di swirl all’ingresso del cilindro: • schermo sulla parete della circonferenza delle valvole di aspirazione • condotti di aspirazione orientati • condotti elicoidali

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Moti all’interno del cilindro: Squish Funzioni: Lo SQUISH è il moto rotatorio organizzato della carica su un piano contenente l’asse del cilindro. Lo squish si genera durante l’ultimo tratto della fase di compressione per interazione fra il flusso d’aria e le pareti del cilindro. In particolare, nei motori ad accensione comandata, è la particolare conformazione della testa del cilindro a generare lo squish, mentre nei motori ad accensione per compressione è la tazza ricavata nel pistone.

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Moti all’interno del cilindro: Swirl e Squish Funzioni: In generale, il risultato globale prodotto dalla turbolenza e dai moti secondari (swirl e squish) è quello di ridurre la penetrazione e favorire la polverizzazione, l’evaporazione e il miscelamento aria-combustibile

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Moti all’interno del cilindro: Tumble Funzioni: Il Tumble è un moto rotatorio organizzato su un piano passante per l’asse del cilindro che si forma durante la fase di aspirazione ed è intensificato durante la fase di compressione. Il moto di tumble si forma anche senza particolari configurazioni dei condotti e delle valvole dato che è la conseguenza diretta dell’interazione del flusso d’aria entrante con la parete del cilindro. Durante la fase di aspirazione si comincia a formare, infatti, un moto rotatorio organizzato in un unico vortice su un piano assiale. Durante la successiva fase di compressione, la risalita del pistone “schiaccia” il vortice, riducendone la dimensione e aumentandone l’intensità (energia cinetica). Il vantaggio principale del moto di Tumble è quello, dunque, di aumentare il mescolamento e l’intensità di turbolenza alla fine della corsa di compressione, favorendo e accelerando il processo di combustione.

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Sistemi principali motore

Alimentazione (sistemi iniezione) Sovralimentazione Distribuzione Lubrificazione Raffreddamento Controllo motore Volano e frizione

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Lubrificazione Funzione: Impedire il contatto diretto tra organi meccanici che hanno un moto relativo, diminuendo il lavoro perduto per attrito e trasformato in calore, mediante una pellicola di lubrificante capace di resistere alle pressioni esterne senza rompersi. Asportare calore dalle parti più sollecitate dal ciclo termodinamico (stantuffi, valvole), contribuendo al raffreddamento del motore. Normalmente il lubrificante utilizzato è olio di sintesi / minerale.

Sistema: La coppa motore funge da serbatoio di raccolta, al suo interno si trova la succhieruola della pompa che aspira l’olio e lo invia in pressione alle parti da lubrificare, attraverso condotti riportati o ricavati nelle parti stesse. Normalmente tra pompa e canalizzazioni viene inserito un filtro. Giugno 2011

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Canalizzazioni Funzione: Ricevono il lubrificante dalla pompa canalizzandolo verso gli organi motore in movimento, sono in parte nel basamento e in parte nei componenti stessi da lubrificare. La canalizzazione principale è quella che porta l’olio ai cuscinetti di banco, attraverso cui giunge nell’albero motore e, passando nei fori praticati nelle manovelle va a lubrificare i cuscinetti delle bielle. Nei motori ciclo otto sovralimentati e su tutti i diesel recenti, ogni stantuffo viene raffreddato da un getto d’olio proveniente da spruzzatori nel basamento.

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Pompa olio Funzione: Aspira il lubrificante dalla pompa canalizzandolo verso gli organi motore in movimento, possono essere di tipo ad ingranaggi esterni o interni (di impiego più recente). Nei motori con lubrificazione a carter secco le pompe dell'olio sono almeno due (una di mandata e una. di recupero, di portata maggiore). L’olio motore è aspirato dalla coppa mediante la depressione creata dalla rotazione degli ingranaggi calettati sull’albero motore. La depressione è presente a partire dalla paratia di separazione (2) degli ingranaggi sino alla pescante della coppa olio. La pressione si sviluppa invece a partire dalla paratia di separazione (2) in tutti i condotti di mandata olio del motore (4).

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Filtro olio Funzione: Servono a trattenere le impurità presenti nell’olio, normalmente si utilizzano filtri a cartuccia, costituita da una massa di fili di cotone ritorti impregnati di un reagente chimico o da dischi di carta sovrapposti gli uni agli altri. La cartuccia è contenuta in un involucro cilindrico di lamiera.

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Scambiatore di calore per lubrificante Funzione: Serve a smaltire il calore assorbito dall’olio, può essere: aria – olio (Radiatore), per motori sovralimentati ad elevate prestazioni, funzionamento simile a raffreddamento acqua. acqua – olio (Modine), può essere posizionato direttamente su motore.

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Sistemi principali motore

Alimentazione (sistemi iniezione) Sovralimentazione Distribuzione Lubrificazione Raffreddamento Controllo motore Volano e frizione

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Impianto di raffreddamento motore Funzione: Asportare dal motore la quantità di calore sufficiente a mantenere la temperatura di ogni organo/componente inferiore ai limiti di resistenza in ogni condizione di impiego del veicolo. Garantire l’equilibrio termico tra calore asportato dalla struttura motore e calore ceduto all’aria esterna, anche nelle condizioni di impiego più severe.

Organi e componenti critici motore: Pareti della camera di combustione Pareti del cilindro Pistone Valvola di scarico Candela accensione Iniettore benzina/Diesel Lubrificante

Liquido refrigerante: Miscela acqua e glicole etilenico al 30 – 60% Giugno 2011

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Impianto di raffreddamento motore

Componente

Funzione

Pompa centrifuga

Circolazione fluido refrigerante

Liquido refrigerante

Trasporto calore

Radiatore

Cessione calore all’aria esterna

Ventilatore

Transito aria su radiatore a bassa velocità veicolo

Termostato

Regimazione temperatura motore

Sebatoio espansione

Espansione liquido e disaerazione

Tappo pressurizzato

Pressurizzazione circuito

Radiatore abitacolo

Riscaldamento abitacolo

Radiatore lubrificante

Raffreddamento lubrificanti motore /cambio

Radiatore EGR (motori Diesel)

Raffreddamento gas di scarico per ricircolo (EGR)

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Impianto di raffreddamento motore LEGENDA 1 RADIATORE CON CONVOGLIATORE E VENTOLE 2 VASCHETTA DI ESPANSIONE 3 MANICOTTO DA RADIATORE A POMPA 4 MANICOTTO DA RISCALDATORE A POMPA 5 RISCALDATORE ABITACOLO 6 MANICOTTO DA TERMOSTATO A RISCALDATORE 7 POMPA 8 MANICOTTO DA RADIATORE A TURBO 9 MANICOTTO DA TERMOSTATO A RADIATORE 10 MANICOTTO DA TURBO A POMPA 11 TERMOSTATO

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Sistemi principali motore

Alimentazione (sistemi iniezione) Sovralimentazione Distribuzione Lubrificazione Raffreddamento Controllo motore Volano e frizione

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ECU: Electronic Control Unit Il sistema di controllo elettronico motore è composto da: Sensori che monitorano e misurano le condizioni operative del motore Un centralina elettronica di controllo (ECU) che sulla base degli input ricevuti dai sensori e dagli altri sistemi a bordo veicolo e poggiandosi sui calcoli e sulle tabelle che realizzano le strategie di controllo definisce i comandi degli attuatori Attuatori che comandati dalla ECU compiono delle azioni in risposta ai valori misurati dai sensori

Gli obiettivi del sistema di controllo elettronico motore sono: Massimizzare le prestazioni Minimizzare le emissioni inquinanti Minimizzare i consumi di carburante Fornire una guidabilità ottimale in tutte le condizioni operative Fornire una adeguata diagnosi e recovery di sistema in caso di malfunzionamenti

Da e verso gli altri

sistemi a bordo veicolo

ECU SENSORI

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ATTUATORI

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ECU: Electronic Control Unit

Pot. Acc.

Bypass minimo

ECU Pboost

Debimetro

C

Filtro aria

T/Pcoll

Intercooler

T/Prail

Pot. Farf.

Cam 6+1

EV Relay

Smot 60-2 Gas esausto

KAT

Tkat

λpre

Riduttore pressione

Pbomb

Th2o

T WG

T/Poil

TANKs

Coppa Olio

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Controllo motore: Recovery

Funzione: A fronte dell’individuazione di un guasto il controllo motore deve essere in grado di gestire un’adeguata azione di recovery Le azioni di recovery possono comportare una delle seguenti operazioni: Sostituzione dell’informazione di un sensore con quella equivalente fornita da un altro o con una stima della grandezza in questione fatta a partire dalle misure di altri sensori (TH20 Tolio) Sostituzione di una strategia non più utilizzabile con un’altra che ne garantisce le funzionalità (calcolo aria intrappolato con debimetro o con algoritmo speed density) Spegnimento di una strategie non più gestibile Funzionamento degradato del motore (spegnimento di un cilindro per problemi all’iniettore o alla bobina di accensione) Riduzione del prestazioni del motore (strategie di “derate”) Fermo del veicolo (perdita del segnale di ruota fonica) Chiaramente a seconda del guasto verificatesi queste azioni possono essere richieste singolarmente oppure essere parte di un pacchetto.

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Controllo motore: EOBD Funzione: European On Bord Diagnosis (EOBD), richiedono che, quando viene individuato un malfunzionamento o comunque un comportamento degradato in un componente o sistema critico per la gestione delle emissioni, venga accesa sul quadro di bordo la spia “malfunctioning indicator lamp” (MIL). È importante notare che in presenza di alcuni di questi comportamenti anomali il motore può sembrare funzionare in modo del tutto corretto al guidatore, ma che essi comportano il rischio che il veicolo emetta una quantità eccessiva di inquinanti. Le diagnosi EOBD devono rimanere attive per almeno 80000 Km al fine di garantire che durante questo periodo di vita del veicolo le sue emissioni inquinanti non superino i valori richiesti dalla normativa vigente. EOBD è un sistema diagnostico di bordo per il controllo delle emissioni, capace di identificare la zona in cui si è probabilmente verificato un guasto per mezzo di "codici di guasto" inseriti nella memoria del computer. Una spia di malfunzionamento nel quadro strumenti segnala al conducente del veicolo la presenza di un’anomalia ed al tempo stesso la centralina EOBD memorizza la distanza percorsa dalla sua comparsa. Queste informazioni sono disponibili poi tramite la porta seriale a 16 pin del connettore standardizzato per la trasmissione dei dati

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Sistemi principali motore

Alimentazione (sistemi iniezione) Sovralimentazione Distribuzione Lubrificazione Raffreddamento Controllo motore Volano e frizione

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Volano

Funzione: Regolarizza il funzionamento del motore, in quanto accumula energia cinetica durante la fase attiva del funzionamento motore, restituendola durante le tre fasi passive. L’erogazione della potenza agli organi di trasmissione viene quindi stabilizzata dal volano. Il volano è solitamente realizzato in ghisa con corona dentata in acciaio riportata, esso è fissato tramite una flangia con bulloni all’albero motore, verso il lato motore è fissata una ruota fonica per il sensore di giri motore.

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Volano bimassa Funzione: Per una azione smorzante più efficace è utilizzato il volano doppia massa: una fissata all’albero motore e l’altra al primario cambio. Tra queste due masse è interposto un sistema elastico smorzante e un epiciclo con ingranaggi satelliti e planetari. In questo modo vengono ridotte le vibrazioni del sistema albero motore – volano ai bassi regimi.

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Frizione Funzione: La frizione è un organo meccanico capace di collegare e scollegare il motore dalla scatola del cambio, permettendo la partenza della moto e l'inserimento delle marce. La frizione funziona per mezzo dell'attrito fra due parti che la compongono, la parte conduttrice e la parte condotta o trascinata: la prima è direttamente collegata all'albero motore, mentre la seconda all'albero primario del cambio. La rotazione dell'albero motore, si trasmette all'albero del cambio grazie all'aderenza che viene creata fra i dischi della frizione.

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