Cos’è, che funzione ha, l’anticipo di accensione?
In teoria la combustione della miscela aria/benzina immessa in camera di scoppio dovrebbe avvenire istantaneamente quando il pistone è al PMS (Punto Morto Superiore).
Nella realtà la propagazione del fronte di fiamma non è istantanea e quindi, perché la combustione sia completa, occorre un certo tempo che fisicamente si traduce in un angolo di rotazione dell’albero motore a cavallo del PMS. Quest’angolo deve essere precisamente individuato perché una combustione che inizia con troppo anticipo si oppone alla risalita del pistone verso il PMS mentre una combustione che si protrae oltre la fase di discesa del pistone ha l’effetto di indebolire la pressione in camera di scoppio e quindi la spinta sul pistone perde efficacia.
E’ chiaro quindi che esiste un solo istante ottimale per far scoccare la scintilla, istante noto come “anticipo d’accensione”, per una determinata combinazione tra la velocità di rotazione del motore (variabile) e la velocità di propagazione del fronte di fiamma (normalmente fissa). Per questo si è sempre fatto ricorso ai dispositivi di “anticipo variabile” che una volta erano di tipo meccanico (masse centrifughe) mentre oggi sono invece gestiti dalle centraline elettroniche “intelligenti”.
Di seguito vediamo cosa si può fare per migliorare la combustione e quali, invece, sono gli inconvenienti che possono verificarsi nella camera di combustione.
La turbolenza.
Si dice che il moto di un fluido è “turbolento” quando le sue particelle elementari si muovono in maniera caotica.
In un motore a scoppio la turbolenza della carica fresca immessa nella camera di combustione comporta il duplice vantaggio di favorirne l’omogeneità e di “portare” la carica fresca verso la fiamma abbreviando così il tragitto che deve percorrere il fronte di fiamma e di conseguenza aumentandone la velocità di propagazione.
Pertanto i condotti di aspirazione, la forma della camera di scoppio e il cielo del pistone vengono progettati in modo da favorire il fenomeno della turbolenza nella carica fresca.
Diverse sono le tecniche, e quindi diversi sono gli effetti, per indurre turbolenza nella carica fresca; ne riportiamo gli esempi più diffusi:
- SWIRL (vortice)- Mediante un condotto di ammissione con andamento tangenziale si innesca nel fluido un movimento ad elica intorno all’asse del cilindro.
- SQUISH (schiacciamento) – La carica fresca viene convogliata verso la candela con una particolare conformazione di pistone e camera che, nelle zone periferiche, vengono portate quasi a contatto (zona di squish).
- TUMBLE (capitombolo) – Il vortice ha un andamento il cui effetto è paragonabile a quello dei due precedenti combinati tra loro; imponendo alla carica fresca una direzione pressoché parallela all’asse del cilindro viene indotto nel flusso un vortice con asse perpendicolare a quello del cilindro che ha l’effetto di creare turbolenza e di concentrare la massa della carica verso la candela.
Combustioni anomale
In generale si parla di “combustione anomala” quando la propagazione del fronte di fiamma non avviene a seguito dell’innesco della scintilla; si possono avere tre fenomeni di questo genere:
- Detonazione – è il fenomeno dell’accensione spontanea della miscela in zone della camera di scoppio non ancora raggiunte dal fronte di fiamma. Il fenomeno genera onde di pressione che si oppongono alla risalita del pistone che potrebbero danneggiare pistone, cuscinetti di banco e biella. E’ riconoscibile dal “battito in testa”, il tipico rumore dovuto alle vibrazioni delle parti metalliche del motore. Diverse le cause che lo innescano: rapporto d compressione eccessivo, benzina a basso numero di ottano, eccessiva “richiesta di coppia” da basso regime.
- Preaccensione – La combustione viene innescata, anzitempo rispetto alla scintilla, da punti caldi come incrostazioni sul pistone, sul cielo della camera o sulla candela. Si rischia la perforazione del cielo del pistone.
- Autoaccensione – L’intera carica si accende istantaneamente per un elevato rapporto di compressione o per pareti della camera di scoppio troppo calde.
