Il motore a quattro tempi: il ciclo Otto
Il motore a benzina funziona con il ciclo inventato da Nikolaus Otto nel 1876. Il pistone aspira aria e benzina, la comprime, la scintilla fa esplodere la miscela che spinge il pistone verso il basso, e infine i gas di scarico vengono espulsi. Il rendimento ideale dipende da quanto si comprime la miscela.
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compressione adiabatica: T₂ = T₁ r^(γ−1), p₂ = p₁ r^γ
I quattro tempi: aspirazione (la valvola si apre, il pistone scende e aspira la miscela a pressione atmosferica); compressione (valvole chiuse, il pistone sale: adiabatica); scoppio ed espansione (la scintilla accende la miscela, la pressione sale di colpo a volume costante, poi i gas spingono il pistone: adiabatica); scarico.
Il lavoro utile è l’area fra le due adiabatiche. Il rendimento del ciclo ideale è η = 1 − 1 / r^(γ−1), con r il rapporto fra volume massimo e minimo e γ = 1,4 per l’aria: più si comprime, più il motore rende. Con r = 9 si ha circa il 58 %.
Non si può comprimere troppo: la miscela si scalda e si accenderebbe da sola prima della scintilla (il «battito in testa»). I motori Diesel invece comprimono solo aria fino a rapporti di 20 e iniettano il gasolio, che si accende per il calore della compressione.
L’animazione mostra, la spiegazione fa capire
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