Part 3

La valvola d'ammissione può essere automatica o comandata. Nei piccoli motori è spesso automatica, nei grandi motori invece è comandata, a meno che non sia multipla, cioè formata da più valvole di dimensioni ridotte anziché da una di grandi dimensioni.

Il comando meccanico delle grosse valvole impedisce gli effetti dannosi dell'inerzia. La valvola d'ammissione è in generale munita di molle di poca resistenza.

Il comando delle valvole si fa con un albero il quale, mediante ingranaggio conveniente, fa un giro ogni due dell'albero motore e porta eccentrici (camme) o scanalature speciali che comandano le aste delle valvole.

Se la valvola di ammissione non è automatica, essa si trova in generale nella stessa scatola della valvola di scappamento ma dalla parte opposta e il suo comando è affidato ad un altro albero; qualche volta le dette valvole si trovano dalla stessa parte, allora un solo albero basta per il comando.

_Stantuffo._ — Lo stantuffo dei motori d'automobili è formato da un cilindro cavo, ad un sol fondo, munito nella parte cilindrica di tre o quattro scanalature nelle quali vengono messi degli anelli di ghisa o di acciaio che hanno un diametro esterno un po' più grande di quello dello stantuffo e che portano un taglio trasversale obliquo rispetto alle generatrici che li rende elastici.

Lo stantuffo in generale è molto lungo perchè così risulta ben guidato. La biella è articolata ad un perno fissato allo stantuffo. Gli stantuffi nei motori colle compressioni usuali, strisciano nei loro cilindri con un giuoco di circa 1/5 di millimetro.

_Accensione._ — L'accensione delle miscele compresse si può fare o mediante tubetti di platino, nichel, o porcellana, che penetrano nell'interno della camera di scoppio resi incandescenti dall'esterno per mezzo di fiamma di becchi tipo Bunsen (_bruleur_), oppure col mezzo assai più usato della scintilla elettrica fatta scoccare nella camera di scoppio.

L'accensione è di grande importanza e si cerca di assicurarla in ogni caso anche raddoppiando i mezzi per produrla.

L'accensione elettrica si può avere mediante scintilla d'induzione, cioè prodotta fra due punte metalliche distanti di qualche decimo di millimetro, producendo una differenza di potenziale elevata fra le due punte. Oppure si può avere con scintille prodotte nella rottura di un circuito dalla extracorrente di rottura.

Col 1º metodo occorre un generatore, un elevatore di tensione costituito in genere da un ordinario rocchetto di Rumhkorff, un interruttore magnetico o meccanico (_trembleur_) e finalmente una parte che porta le due punte metalliche _x_ ed _y_ fra di loro isolate della _candela_, e che si avvita al motore in corrispondenza della camera di scoppio. — Nelle figure 16, 17, 18, 19, 20 sono indicati vari tipi di candela.

[Illustrazione: Fig. 16. Candela de Dion-Bouton.]

[Illustrazione: Fig. 17. Candela Hydra.]

Il generatore il più delle volte è costituito da pile o da accumulatori di grande capacità o da una piccola dinamo. Quattro elementi di pila Leclanché o due accumulatori sono sufficenti allo scopo. Questi generatori debbono avere il liquido immobilizzato.

Come già sappiamo, pel buon funzionamento del rocchetto, si fa uso di condensatore che ha l'ufficio di diminuire la scintilla al _trembleur_.

[Illustrazione: Fig. 18. Cand. Bassie et Michel.]

[Illustrazione: Fig. 19. Candela Reclus.]

[Illustrazione: Fig. 20. Candela Bisson.]

(VERBY BEAUMONT, _Motor Vehicles and Motor_).

Per produrre la scintilla fra due punte della candela, si sogliono adoperare anche macchine magnetiche ad alta tensione, nelle quali la casa Bosch, specialista, ha riunito la sorgente di elettricità, il rocchetto con relativo condensatore e l'interruttore.

Nel 2º modo di accensione con scintilla di extracorrente di rottura, la sorgente di elettricità è costituita da un magnete a bassa tensione.

[Illustrazione: Fig. 21.]

Si fa percorrere la corrente fornita dalla dinamo in un circuito suscettibile di essere interrotto in un punto determinato dove scocca la scintilla.

Nella figura 21 è indicato il cilindro collo stantuffo in fin del 2º tempo. Nel coperchio del cilindro è posta un'asticciuola _c_ isolata elettricamente e posta in comunicazione con un polo della sorgente di elettricità di cui l'altro polo è in comunicazione colla massa della macchina.

Una leva _p_ montata sopra un asse _a_ può appoggiarsi sopra l'asta isolata. L'asse _a_ prolungato, porta inoltre calettata alla sua estremità una appendice esterna sulla quale agisce un'asta A sollevata ogni due giri dal motore per mezzo dell'eccentrico (o camma), montata sull'albero D che fa un numero di giri uguale alla metà di quelli fatti dall'albero motore.

Si vede dunque che ogni volta che l'esplosione deve essere prodotta, la leva _p_ è staccata da _c_ e una scintilla si produce determinando l'infiammazione della miscela.

Nella figura 22 è indicato lo schema del tampone che s'applica alla testa del motore nel punto più conveniente per produrre l'accensione. Il tampone è in ghisa, raramente avvitato, il più sovente assicurato con viti. Il tampone porta due organi; l'uno immobile I, che costituisce l'accenditore o candela, è formato da una semplice asta di nikel o d'acciaio alla quale arriva la corrente dal magnete a bassa tensione. Ha un ingrossamento dalla parte del motore nella camera di scoppio di 10 mm. di diametro. Quest'asta è isolata mediante un doppio cono _h_ di materia isolante (steatite, mica, ecc.). A formar chiusura contro i gas e impedire il deterioramento dell'accenditore, un giunto separa la sostanza isolante dalla testa dell'accenditore stesso.

[Illustrazione: Fig. 22 (_Locomotion_, 2º anno, pag. 773).]

L'altro organo è la leva del tampone a due braccia LL' in ferro.

Dalla parte interna termina con una lunga sporgenza ad angolo retto che viene a contatto coll'accenditore. Il suo asse di articolazione è nella sua parte media; una parte conica _ll_ serve di chiusura automatica ai gas compressi.

Quando il braccio L' della leva è a contatto dell'estremità I allora non si ha scintilla; ma se produciamo il distacco repentino della prima parte dalla seconda, si forma per l'extracorrente di rottura una scintilla che produce l'accensione della miscela.

La rottura bisogna che sia molto brusca: essa può avvenire col cadere, oppure coll'oscillazione di un'asta. Nella figura 23 è indicato il sistema ad asta cadente adottato dalla _Mercédès_; sull'albero di distribuzione vi è il solito eccentrico e calettato. La scintilla scocca fra I ed L'. Dalle quattro figure s'intuisce il modo di funzionare e dall'ultima come si possa avere l'avanzo ed il ritardo dell'accensione, che, come vedremo, si rendono spesso convenienti.

[Illustrazione: Fig. 23 (Schema di accensione della _Mercédès_).]

Riportiamo in fig. 24 il sistema di accensione della _Fiat_ ad asta cadente per 4 cilindri. Dopo quanto si è detto per il sistema adottato dalla _Mercédès_ si comprende facilmente il suo modo di funzionare. Prima che avvenga la rottura del circuito, questo si forma attraverso il contatto fra l'estremità della leva e l'asta di nikel; poi si ha distacco e quindi scintilla di extracorrente.

[Illustrazione: Fig. 24 (Schema dell'accensione del motore a 4 cilindri Fiat). (Dal vol. MARCHESI, _L'Automobile, come funziona e come è costruito_).]

L'interruzione con asta oscillante è indicata nella figura 25. L'asta di rottura A gira su se stessa e dà un urto orizzontalmente invece di darlo verticalmente come al sistema precedente.

Dalla figura stessa si vede pure chiaramente come si possa colla leva V dare l'avanzo e il ritardo all'accensione. La molla M lavora anche per torsione e mantiene il contatto tra la leva S e la coda della leva L del tampone.

[Illustrazione: Fig. 25.]

Per produrre la corrente si adopera il magnete Simms-Bosch (fig. 26) che è una modificazione di quella Siemens, la quale si compone di un induttore costituito da magneti permanenti a ferro di cavallo, e di un indotto formato da un avvolgimento disposto a matassa attorno al gambo di un'armatura di ferro dolce fatta a doppio T per facilitare il passaggio delle linee di flusso. La modificazione consiste nel tenere l'indotto fisso e nel fare girare due settori di ferro dolce che variano la resistenza magnetica nell'interferro (disposizione a ferro rotante). Il vantaggio è quello di evitare contatti mobili striscianti per la presa di corrente.

[Illustrazione: Fig. 26.]

[Illustrazione: Fig. 27.]

Nelle figure 27 di seguito è indicato il modo di funzionare della magnete Simms-Bosch. Nelle posizioni 1 e 3 la f. e. m. d'induzione è minima, e nelle posizioni 2 e 4 è massima perchè ivi la variazione di flusso è massima attraverso alle spire dell'indotto. Le variazioni che avvengono nelle posizioni 5, 6, 7 e 8 sono le medesime di quelle delle posizioni 1, 2, 3 e 4.

[Illustrazione: Fig. 28.]

Nella figura 28 è rappresentata la curva della f. e. m. per ogni giro del settore. Giova notare che per effetto della reazione d'indotto il massimo della corrente si trova spostato alquanto nel senso del movimento rispetto alle posizioni indicate nella figura 27.

Nella figura 25 è indicato lo schema del magnete e l'apparecchio di accensione a rottura ad asta oscillante. Uno dei fili conduttori è in comunicazione coll'accenditore, l'altro colla massa del motore.

Come vedremo, i motori sono per varie ragioni a più cilindri, i grossi sono a 4 cilindri; la Panhard, la Darraq ed altre case hanno costruito motori da corsa con 6 cilindri ed anche con 8. Quando i cilindri fossero 4 allora il conduttore va ai quattro accenditori.

Il comando delle aste d'interruzione è affidato ad uno stesso albero che porta i 4 eccentrici (o camme) necessarî allo scopo.

Il sistema di accensione ad alta tensione richiede un isolamento assai migliore che non l'altro. Oltre a ciò, quando nel primo si adopera il magnete come generatore di corrente, è sovente necessario avere anche il sistema con pile ed accumulatori per l'avviamento.

Nell'avviamento infatti il magnete non è mosso che con velocità molto ridotta e quindi non sviluppa f. e. m. abbastanza elevata per dare una scintilla sufficentemente calda da produrre lo scoppio.

[Illustrazione: Fig. 29. Vibratore meccanico Dion-Bouton.]

Giova notare che i sistemi a magnete hanno il vantaggio di produrre coll'aumentare della velocità del motore e quindi anche del magnete una scintilla più calda, più intensa che produce una accensione più rapida, il che corrisponde per gli effetti ad un avanzo nell'accensione stessa.

Nelle figure 29, 30, 31, 32 sono indicati due sistemi di accensione con pile od accumulatori, rocchetto con vibratore meccanico e con vibratore magnetico per un motore ad un sol cilindro.

[Illustrazione: Fig. 30. Disposizione con vibratore meccanico (Dion-Bouton).]

[Illustrazione: Fig. 31. Vibratore magnetico.]

Per l'avanzo o il ritardo dell'accensione, siccome il vibratore meccanico è fissato su una placca Z che è folle sull'albero di distribuzione, si comprende che se noi facciamo rotare la placca isolante attorno all'albero, l'eccentrico _n_ viene a spostarsi rispetto alla lamina E e si viene in tal modo a variare il momento in cui scocca la scintilla rispetto al moto dello stantuffo.

[Illustrazione: Fig. 32. Disposizione tipo Benz con vibratore magnetico.]

Anche col sistema a vibratore magnetico si può ottenere lo stesso effetto girando la placca Z, con che si varia il momento nel quale la corrente si stabilisce attraverso al primario e quindi anche l'istante nel quale scocca la scintilla.

Vediamo ora come si può produrre l'accensione in due o quattro cilindri d'uno stesso motore.

La figura 33 rappresenta l'apparecchio per un motore a due cilindri e consiste nell'accoppiamento di due apparecchi d'accensione per motori monocilindrici con vibratori magnetici. Siccome si fa uso di una sola sorgente di elettricità E, per motore a due cilindri è necessario un organo detto _distributore_ calettato sull'albero di distribuzione che stabilisca prima la chiusura del circuito per uno dei rocchetti, e poi per l'altro, in modo da avere una scintilla nell'interno di ogni cilindro ogni due giri dell'albero motore.

[Illustrazione: _B1_ _B2_ Bobine. _C1_ _C2_ Condensatori. _D_ Distributore. Fig 33.]

Nella figura 34 è indicato l'apparecchio per un motore a quattro cilindri. In esso si ha un'unica sorgente di elettricità E, quattro bobine, un unico _trembleur_ o vibratore, un solo condensatore e un distributore a quattro contatti striscianti _k1_ _k2_ _k3_ _k4_ disposti in modo da far avvenire uno scoppio ogni mezzo giro dell'albero motore.

[Illustrazione: _B1_ _B2_ _B3_ _B4_ Bobine. _T_ Vibratore. _C_ Condensatore. Fig. 34.]

Si potrebbe porre il distributore anche sul circuito secondario, con ciò necessiterebbe un solo rocchetto, però l'isolamento dei contatti riuscirebbe molto più difficile.

Prima di por termine a questa parte è opportuno dire dei difetti dei 2 tipi di interruttori usati, cioè del meccanico e del magnetico. Il primo dà luogo ad un avviamento piuttosto difficile, perchè colla mano dell'uomo non si può far girare velocemente l'albero di distribuzione e quindi l'eccentrico che fa funzionare il vibratore, il quale non produce la serie di interruzioni volute per dare scintille convenienti per l'accensione; nel funzionamento del motore a grande velocità, però funziona bene.

L'interruttore a tremolo magnetico invece dà un avviamento più sicuro[9], occorrendo un semplice contatto strisciante e non vibrante per stabilire il circuito; però a grande velocità dà luogo a degli scoppi mancati, perchè durante il tempo che dura la chiusura del circuito per effetto del contatto strisciante, non produce una serie di vibrazioni, essendo queste di lungo periodo, a meno di non ricorrere a speciali disposizioni onde avere vibrazioni di corto periodo ed interruzioni più brusche.

[9] A tale proposito giova osservare che col sistema ad accumulatori con interruttore magnetico, si può ottenere l'avviamento facile del motore anche senza ricorrere alla manovella d'avviamento quando il motore sia fermo da non molto tempo, sia ancora caldo, e uno dei cilindri si sia conservato nelle fasi di compressione (cioè la miscela non sia sfuggita dopo la fermata). Col sistema ad interruttore meccanico o col magnete ciò non è possibile evidentemente.

[Illustrazione: Vibratore Lacoste senza vite. Vibratore a riposo. Vibratore in azione. Fig. 35 (Locomotion, 3º anno, pag. 151).]

Una di queste disposizioni è quella che si ha nel vibratore di Lacoste (fig. 35). Per avere interruzioni molto rapide, egli ha diminuito l'inerzia della lamina diminuendo il peso col togliere il martelletto. Per evitare poi che questa lamina così alleggerita sia troppo facilmente attirata dal nocciolo magnetico induttore delle bobine e non rompa il circuito primario prima che la corrente primaria non abbia raggiunto la sua intensità di regime normale, il costruttore impiega nel suo vibratore due lamine di differente flessibilità disposte l'una sopra l'altra. Allorché il vibratore è a riposo, la lamina inferiore C2 è a contatto colla lamina superiore e questa colla vite che conduce la corrente e che serve di regolazione. Quando si fa passare la corrente nel circuito induttore, la lamina C2 è attirata per prima, s'incurva e durante questo tempo il circuito primario è stabilito per mezzo della lamina C1; allorché la lamina C2 ha fatto una corsa conveniente ed ha una certa forza viva, distacca la lamina C1 e il circuito primario è interrotto bruscamente. La corsa della C2, che corrisponde alla rottura del circuito primario, è regolata in modo che la corrente induttrice acquista la sua intensità di regime prima della rottura.

È sempre possibile, unire in un motore, al vibratore meccanico, un vibratore magnetico.

Per completare questa parte relativa all'accensione credo opportuno dare un cenno anche del magnete Gianoli ad alta tensione. Nel magnete Bosch (ad alta tensione), tanto favorevolmente conosciuto, si ha l'indotto girevole che comprende due bobine, una primaria e una secondaria. La rottura del circuito primario è prodotta da un interruttore meccanico. Nel magnete Gianoli la detta interruzione è prodotta da vibratore magnetico.

Ma vediamo in che consiste questo magnete (fig. 36).

[Illustrazione: Fig. 36. Magnete Gianoli.]

Esso ha l'induttore costituito da calamite permanenti a ferro di cavallo come le Simms Bosch. Fra le espansioni polari gira un indotto del tipo Siemens a spola con nucleo a doppio T il quale ha due avvolgimenti, l'uno per la bassa tensione fatto di poche spire di filo grosso e l'altro per l'alta tensione formato di molte spire di filo sottile. La corrente che si genera nel primario è alternata; per produrre effetto molto sentito d'induzione nel secondario, si ha un interruttore magnetico con condensatore in derivazione il quale funziona per effetto del magnetismo del nucleo dell'indotto. Due settori di ferro dolce possono spostarsi tra i poli e l'indotto e conservare con leggerissima variazione lo stesso valore del flusso magnetico massimo concatenato coll'indotto anche nell'avanzo all'accensione, sicchè anche con spostamenti di 40° si ha una scintilla sempre della stessa potenza.

Questo fatto è importante e unito all'altro di potere ottenere all'avviamento del motore[10] una serie di scintille coll'interruttore magnetico e quindi una partenza più sicura costituisce uno dei pregi di questo magnete.

[10] Ecco come il Gianoli spiega la formazione di varie scintille alla partenza.

La lama di ferro dolce trovandosi sempre attirata per una stessa forza magnetizzante, ne risulta che avanti di avere raggiunto l'induzione massima, la lama funziona una prima volta provocando una scintilla. Il circuito si ristabilisce istantaneamente; l'indotto si trova ancora nella fase favorevole, quindi una nuova induzione e seconda scintilla, poi una terza, ecc. Ciò non si può produrre che ad una debole velocità, giacchè la velocità angolare crescendo, l'inerzia della lamina aumenta, il tempo della fase diminuisce e non si può più produrre che una sola scintilla. Ci si renderà conto più facilmente di questo fatto esaminando la curva qui sotto:

[Illustrazione: Ampères, giri induttori.]

Io traccio una curva degli _ampères_ giri induttori dal punto A al punto B; questa curva corrisponde ad una velocità supposta di 100 giri al minuto.

La linea punteggiata, parallela alle ascisse, rappresenta i punti nei quali la curva raggiunge un valore d'induzione sufficiente per il funzionamento dell'interruttore automatico.

Dunque al punto E noi avremo funzionamento, cioè a dire rottura della corrente primaria; ma stante la debole velocità angolare, l'interruttore ristabilisce immediatamente il circuito, si produce al punto F un secondo funzionamento dell'interruttore, poi un terzo in G e un quarto in H.

La curva d'induzione AI rappresenta il funzionamento supposto a 1500 giri, ne risulta una brusca elevazione della curva, perchè il tempo è diminuito proporzionalmente; è facile rendersi conto che ad una tale velocità l'interruttore non funziona che una sol volta, giacchè il tempo è divenuto cortissimo, la self-induzione è aumentata, l'isteresi è divenuta più importante, ciò che ha per risultato di elevare leggermente il punto C, di cui la conseguenza è una scintilla migliore.

Vorremmo discutere più a lungo sul medesimo, ma l'indole di questa pubblicazione non ce lo permette. Aggiungeremo però che il Gianoli ha unito al suo magnete uno speciale distributore che può servire anche per doppia accensione e cioè con magnete e con accumulatori e bobina. Le parti costituenti la doppia accensione sono:

Il magnete ad alta tensione, un distributore misto e una bobina speciale;

Il distributore (fig. 37) misto, serve per distribuire la corrente secondaria alle candele ed anche come distributore della corrente primaria. Come si vede, esso si compone di una calotta metallica, sulla periferia della quale, si trovano fissati dei pezzi isolanti che servono di sopporto alle viti platinate regolabili e raccoglienti la corrente ad alta tensione per ridarla alle candele.

[Illustrazione: Fig. 37. LEGGENDA: 1. Morsetti d'unione alle candele. 2. Carbone strisciante. 3. Supporto isolante. 4. Canna. 5. Eccentrico distributore. 6. Vite platinata primaria. 7. Isolante della vite platinata. 8. Molla platinata. 9. Bilanciere di rottura. 10. Collare. 11. Camma a 4 effetti primaria. 12. Collettore del secondario.]

All'interno di questa calotta si muove un pezzo isolante fissato sopra una canna in acciaio. Sopra questo pezzo isolante un collettore avente un eccentrico, riceve da un contatto in carbone la corrente proveniente dal magnete o dal secondario della bobina, che l'eccentrico distribuisce successivamente alle viti platinate davanti alle quali essa passa senza toccarle, con produzione di scintille.

La corrente primaria della bobina d'induzione è distribuita egualmente nel medesimo apparecchio per mezzo di un eccentrico in acciaio temprato fissato sopra la medesima canna dell'eccentrico distributore del secondario. Questo eccentrico comporta tante sporgenze quanti sono i cilindri e agisce sopra un bilancere in acciaio fuso che serve di sopporto a una lamina platinata che viene in {066} contatto con una vite pure platinata che conduce la corrente primaria della bobina d'induzione.

_Bobina._ — La bobina (fig. 38) con vibratore magnetico e con due condensatori l'uno per il vibratore, l'altro avente un'armatura in comunicazione col primario, assicura il funzionamento nel caso che la rottura del primario avvenisse al distributore.

[Illustrazione: Fig. 38.]

Sopra una faccia porta un commutatore di alta e bassa tensione. È sufficente di condurre un indice davanti alla lettera A per interrompere la corrente. Se lo si mette in faccia alla lettera B si agisce colla bobina, in corrispondenza della lettera M col magnete. Nella fig. 39 è segnato lo schema di connessione dei fili per la doppia accensione descritta.

[Illustrazione: Fig. 39.]

CONSIDERAZIONI SULL'ACCENSIONE

Qualunque sia il sistema di accensione adoperato, è necessario di poter, coll'aumentare della velocità del motore, aumentare pure l'anticipo nell'accensione. Molti costruttori lasciano all'arbitrio del conduttore la modificazione dell'anticipo (od avanzo); altri invece affidano ad un regolatore speciale tale mansione, sicchè il conduttore non ha a preoccuparsene.

Giova osservare che sarebbe conveniente ottenere che anche coll'avanzo si avesse sempre la stessa intensità di scintilla.

Fra le fabbriche che hanno l'avanzo automatico ricorderò la _Junior_ con regolatore a forza centrifuga e sistema di leve che agisce sugli organi di rottura.

La _Fiat_ già da tempo fa uso di un sistema (Enrico) di avanzo automatico con scintilla sempre della stessa intensità. L'accensione è a rottura con magnete Bosch.

Crediamo di far cosa utile riportare integralmente dal Marchesi l'anticipazione all'accensione:

“L'anticipazione automatica della accensione proporzionale al numero dei giri del motore, forma oggetto di uno dei brevetti più importanti e più caratteristici della _Fiat_ sulle cui macchine fu applicata fino dal 1903„.

Come si vede nella fig. 40, l'albero della distribuzione _c_ che porta gli eccentrici di aspirazione, è cavo; nell'interno di esso vi è un altro albero D, al quale sono solidali gli eccentrici dell'accensione mediante le coppiglie E (fig. 23) e P (fig. 40); siccome sull'albero cavo C sono praticate delle finestre di una certa ampiezza, l'albero D può ruotare di un certo angolo rispetto all'albero C.

[Illustrazione: Fig. 40.]