In un motore a combustione interna, la pressione causata dalla combustione della miscela aria/combustibile applica una forza diretta ad una parte del motore (ad esempio, per un motore a pistoni, la forza è applicata alla parte superiore del pistone), che converte la pressione del gas in energia meccanica (spesso sotto forma di un albero di uscita rotante). Questo contrasta un motore a combustione esterna, dove la combustione avviene in una parte separata del motore dove la pressione del gas è convertita in energia meccanica.
Motori ad accensione comandataModifica
Nei motori ad accensione comandata, come i motori a benzina, la camera di combustione si trova di solito nella testa del cilindro. I motori sono spesso progettati in modo che il fondo della camera di combustione sia approssimativamente in linea con la parte superiore del blocco motore.
I motori moderni con valvole in testa o albero(i) a camme in testa usano la parte superiore del pistone (quando è vicino al punto morto superiore) come fondo della camera di combustione. Sopra questo, i lati e il tetto della camera di combustione includono le valvole di aspirazione, le valvole di scarico e la candela. Questo forma una camera di combustione relativamente compatta senza sporgenze laterali (cioè tutta la camera si trova direttamente sopra il pistone). Le forme comuni per la camera di combustione sono tipicamente simili a una o più semisfere (come le camere hemi, pent-roof, wedge o kidney-shaped).
Il vecchio design del motore a testa piatta usa una camera di combustione a forma di “vasca da bagno”, con una forma allungata che si trova sopra sia il pistone che le valvole (che si trovano accanto al pistone). I motori IOE combinano elementi della valvola in testa e dei motori a testa piatta; la valvola di aspirazione si trova sopra la camera di combustione, mentre la valvola di scarico si trova sotto di essa.
La forma della camera di combustione, le porte di aspirazione e le porte di scarico sono fondamentali per ottenere una combustione efficiente e massimizzare la potenza. Le teste dei cilindri sono spesso progettate per ottenere un certo modello di “vortice” (componente rotazionale del flusso di gas) e turbolenza, che migliora la miscelazione e aumenta la portata dei gas. La forma della parte superiore del pistone influenza anche la quantità di vortici.
Un’altra caratteristica del design per promuovere la turbolenza per una buona miscelazione carburante/aria è lo squish, dove la miscela carburante/aria è “schiacciata” ad alta pressione dal pistone che sale.
La posizione della candela è anche un fattore importante, poiché questo è il punto di partenza del fronte di fiamma (il bordo di testa dei gas che bruciano) che poi viaggia verso il basso verso il pistone. Una buona progettazione dovrebbe evitare fessure strette dove il “gas finale” stagnante può rimanere intrappolato, riducendo la potenza del motore e portando potenzialmente al battito del motore. La maggior parte dei motori usa una sola candela per cilindro, tuttavia alcuni (come il motore Alfa Romeo Twin Spark 1986-2009) usano due candele per cilindro.
Motori ad accensione per compressioneModifica
I motori ad accensione per compressione, come i motori diesel sono tipicamente classificati come:
- Iniezione diretta, dove il carburante viene iniettato nella camera di combustione. Le varietà comuni includono l’iniezione diretta unitaria e l’iniezione common rail.
- Iniezione indiretta, in cui il carburante viene iniettato in una camera a vortice o camera di pre-combustione. Il carburante si accende quando viene iniettato in questa camera e la miscela aria/combustibile che brucia si diffonde nella camera di combustione principale.
I motori a iniezione diretta di solito danno una migliore economia di carburante, ma i motori a iniezione indiretta possono utilizzare un grado inferiore di carburante.
Harry Ricardo era prominente nello sviluppo di camere di combustione per motori diesel, il più noto è il Ricardo Comet.
Turbina a gasModifica
In un sistema a flusso continuo, per esempio il combustore di un motore a reazione, la pressione è controllata e la combustione crea un aumento di volume. La camera di combustione nelle turbine a gas e nei motori a reazione (compresi i ramjet e gli scramjet) è chiamata combustore.
Il combustore è alimentato con aria ad alta pressione dal sistema di compressione, aggiunge carburante e brucia la miscela e alimenta lo scarico caldo e ad alta pressione nei componenti della turbina del motore o fuori dall’ugello di scarico.
Esistono diversi tipi di combustore, principalmente:
- tipo a lattina: I combustori a barattolo sono camere di combustione cilindriche autonome. Ogni “barattolo” ha il suo iniettore di combustibile, il suo rivestimento, i suoi interconnettori e il suo involucro. Ogni “barattolo” riceve una fonte d’aria da un’apertura individuale.
- Tipo canicolare: Come il combustore a lattina, i combustori anulari a lattina hanno zone di combustione discrete contenute in rivestimenti separati con i propri iniettori di combustibile. A differenza del bruciatore a lattina, tutte le zone di combustione condividono un involucro d’aria comune.
- Tipo anulare: I combustori anulari eliminano le zone di combustione separate e hanno semplicemente un rivestimento e un involucro continuo in un anello (l’anulus).
Motore a razzoModifica
Se la velocità del gas cambia, si produce spinta, come nell’ugello di un motore a razzo.