Ricerche sperimentali sui valori del titolo in benzina
della miscela di alimentazione dei motori a scoppio

Nota dell'Ing. GUIDO GUIDI

(Con 5 Tavole).

Oggetto della presente relazione è uno studio sperimentale avente per scopo la determinazione del titolo della miscela esplosiva fornita da un carburatore ai diversi regimi di marcia del motore.

È noto che per ottenere il massimo rendimento da un motore ad esplosione, a parità di altre condizioni, occorre alimentarlo con una miscela di combustibile e di comburente nella quale il rapporto fra i due elementi sia quanto più possibile costante, e prossimo a quello teoricamente richiesto per la combinazione chimica che si forma nella combustione: l'eccesso di uno qualunque di questi due elementi costituisce una massa inerte, che, oltre a non partecipare al fenomeno chimico, diminuisce la rapidità della combustione, perchè allontana fra di loro le molecole che debbono combinarsi. Conseguenza immediata, il rendimento del motore diminuisce, il suo consumo per cavallo ora aumenta.

Per altro lato si comprende che, pur avendo ottenuto il titolo esatto per certi regimi di marcia, sia assai difficile il mantenerlo invariato per tutta la gamma estesissima di velocità e di volumi di aria, che il motore, durante il suo funzionamento, richiama attraverso le tubazioni di introduzione.

La soluzione di questo problema, essenziale per l'economia di marcia del motore, ha dato luogo ad una grande varietà di tipi di carburatori, nei quali, con mezzi adatti, si tende a

Atti della R. Accademia Vol. LV.

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compensare l'incostanza del titolo della miscela, variando la portata di uno dei due elementi componenti.

Prescindiamo dai carburatori nei quali questa compensazione è affidata alla perizia del motorista, che può manovrare delle prese d'aria addizionali o dei riduttori di benzina: una soluzione non può ritenersi scientifica quando è affidata all'abilità individuale. Ci occupiamo invece dei carburatori a compensazione automatica; in essi la correzione del titolo avviene, come è noto, o per l'azione di dispositivi meccanici comandati dalla stessa depressione, o per la diversa portata di differenti getti ad azione simultanea od indipendente, oppure ancora per l'aspirazione assai variabile che l'aria esercita sul getto, passando in circuiti speciali, che entrano particolarmente in azione ai regimi minimi.

Nella presente relazione intendiamo particolarmente illustrare come furono condotte le esperienze per determinare il titolo della miscela, fornita da questi carburatori a compensazione automatica, nelle varie condizioni di marcia. Tale determinazione sarebbe difficilissima ad eseguirsi su di un motore in marcia, per le forti variazioni di temperatura, ma specialmente per il fatto che, variando anche di poco il titolo della miscela, il motore funziona irregolarmente, od anche si arresta. Per ciò si ritenne che non si sarebbe mai potuto, su di un motore in marcia, determinare, con sufficiente esattezza, il titolo della miscela, dotata di una velocità assai prossima ai 100 metri a secondo. Si pensò quindi di porre il carburatore nelle stesse condizioni di funzionamento, indipendentemente dal motore. A questo scopo si cominciò col determinare con la massima esattezza, in funzione delle velocità angolari del motore, la legge di variazione delle depressioni (Tavola I) create dal motore stesso, a monte, a valle, ed in prossimità dell'organo di chiusura del carburatore, costituito per lo più da una valvola a farfalla, o da un rubinetto cilindrico: i valori trovati sono, per i motori di automobile, sensibilmente uguali per i vari tipi; si intendono rilevati per motore marciante sotto carico normale, con regime variabile tra un minimo di 200 giri, oltre il quale il motore si arresta, ed un massimo di 1500 giri.

Queste stesse depressioni riscontrate durante il funzionamento del motore, si sono riprodotte con una pompa centrifuga

Diagramma di funzionamento di un carburatore a doppio gicleur.

multipla, nei carburatori sottoposti alle prove, operando nelle condizioni più favorevoli per eseguire misure esattissime, sia eliminando le cause di errore derivanti dalla marcia del motore, sia mantenendo assolutamente costante la velocità della colonna d'aria, anche ad efflusso di benzina interrotto, o parzializzato, come nel caso di un carburatore a doppio gicleur, uno dei quali fosse stato otturato, per misurare la portata dell'altro. In corrispondenza della sezione a valle della valvola a farfalla, sezione indicata nella Tavola I col simbolo EF, si sono misurate le velocità dell'aria (e di conseguenza le portate, conoscendo le pressioni): partendo da questi valori, e riducendoli alla pressione atmosferica, si sono costruite le prime due colonne delle tabelle che seguono.

Si sono pure misurate le portate di benzina colla lettura del tempo occorrente per farne effluire delle quantità determinate: si determinarono assai comodamente le portate dei singoli passaggi di benzina nei carburatori muniti di dispositivi per la marcia al minimo, o di compensatori o di gicleurs multipli; i valori trovati sono riprodotti nelle tabelle, l'ultima colonna delle quali ci dà senz'altro il rapporto fra i volumi di benzina e di aria, rapporto che deve rimanere, per quanto è possibile, costante.

Nella Tavola II riportiamo, in forma assolutamente dimostrativa, l'andamento degli efflussi dell'aria e della benzina in un carburatore semplice non compensato. La curva 04 rappresenta la portata dell'aria in funzione della depressione, la O'B la portata della benzina, scegliendo le scale delle ordinate in modo che il loro rapporto a quelle dell'aria sia uguale al rapporto che i due elementi debbono avere nella miscela. Con questo sistema di rappresentazione da noi usato, le linee di efflusso della benzina, che in esatte proporzioni risulterebbero quasi coincidenti con l'asse delle ascisse, vengono ad essere assai facilmente paragonabili alle linee di efflusso dell'aria: a colpo d'occhio si può apprezzare se la carburazione è buona in ogni punto del diagramma, poichè è assai più facile stimare la sovrapponibilità di due curve, che non la proporzionalità delle loro ordinate, specialmente quando i loro valori sono molto differenti.