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Camless
Gestione
individuale delle valvole in tempi e alzate con conseguente eliminazione
della farfalla nei motori a benzina. Attualmente il sistema è ancora voluminoso
e consuma molta energia, più di quella che si risparmia senza farfalla ma
tutti i costruttori stanno lavorando in questa direzione. Il sistema tradizionale
di alberi a camme è sostituito da un attuatore elettroidraulico a controllo
elettronico. Al limite non esistono nemmeno le molle di richiamo in quanto
il magnetismo residuo nel corpo valvola mantiene la stessa nella sua posizione
e l’attuatore la deve solo spostare senza vincere alcuna energia elastica
contrastante.
Campanatura (camber)
E’
l’angolo d’inclinazione delle ruote allineate al senso di marcia rettilineo,
rispetto a un piano verticale al terreno. La campanatura può essere positiva
(viste frontalmente le ruote appaiono «aperte» verso l’alto) o negativa
(«aperte» verso il basso). Per la stabilità della vettura, essa non dovrebbe
passare da negativa a positiva durante il movimento della sospensione* dovuto
al molleggio. Una buona soluzione è che sia nulla nella posizione di riposo
e leggermente negativa durante la compressione della sospensione.
CAN
Sigla
di Controller Area Network, sistema messo a punto dalla Bosch per ovviare
al problema dell’affollamento di cavi elettrici nelle moderne automobili
provocato dall’aumento delle funzioni gestite dall’elettronica. Anche oggi,
sulla maggior parte delle vetture un filo dell’impianto elettrico svolge
una sola funzione: alimenta un determinato componente, oppure riceve o invia
una certa informazione. Sui modelli «top» si è però ormai arrivati al limite
fisiologico dell’impianto tradizionale, con fasci di cavi grossi come un
braccio e qualcosa come due chilometri e mezzo di filo elettrico. Basti
pensare, per esempio, che un’auto con retrovisori regolabili e riscaldabili
elettricamente, alzavetri a pulsante, chiusura centralizzata con antifurto,
otto regolazioni elettriche e due memorie per ogni sedile richiede più di
50 cavi per ciascuna porta anteriore, con notevoli difficoltà costruttive
e seri rischi per l’affidabilità. Invece di attribuire a ogni filo dell’impianto
elettrico una sola funzione, il CAN si avvale di un collegamento a rete
«multiplex» che collega le varie centraline e trasmette su una sola linea
(chiamata anche «bus di dati») un gran numero di informazioni e comandi.
Ciò è reso possibile dalla trasmissione «seriale», ossia in rapidissima
successione: in un secondo la linea può trasmettere fino a un milione di
«bit», poi decifrati da microcomputer collocati in vari punti dell’auto.
Con un sistema del genere, per far funzionare una vettura sarebbe sufficiente
un cablaggio costituito da appena 4 cavi: massa, alimentazione con la tensione
della batteria* e due fili nei quali corrono i segnali. Uno dei vantaggi
più importanti del CAN è anche quello di far dialogare le varie centraline*
fra loro per coordinare azioni in comune che prevedono scambi di dati in
tempi brevissimi, la conferma di avere ricevuto e correttamente interpretato
le informazioni, la segnalazione di eventuali errori. Il bus CAN trasmette
i dati dando priorità a quelli più importanti. La Peugeot 607 è la vettura
più recente dotata di CAN. Vedi anche “sensori” e “multiplexing”.
Canali dell’ABS (ABS channels)
Di
solito vengono chiamati così sia i sensori* utilizzati per rilevare il numero
di giri delle ruote (canali del segnale), sia le elettrovalvole (canali
di regolazione) impiegate per modulare la pressione frenante sulle diverse
ruote nei sistemi ABS*. I segnali sono indispensabili affinché l’elettronica
possa riconoscere l’incipiente bloccaggio delle ruote e agire sull’impianto
idraulico dei freni*. Quanti più canali sono utilizzati tanto più precisa
e rapida è la modulazione di pressione. Come minimo ne sono necessari due,
che rilevano il numero di giri delle ruote anteriori, mentre la soluzione
ottimale ne prevede uno per ogni ruota. L’ABS più raffinato si avvale di
quattro sensori (addirittura, nel caso di vetture a trazione integrale,
ne sono utilizzati altri due, per rilevare l’accelerazione longitudinale
e l’eventuale accelerazione attorno all’asse verticale nel caso che l’azione
frenante sia prevalente su un lato) e di quattro elettrovalvole di regolazione:
in questo caso si può sfruttare al massimo l’aderenza dei pneumatici, riducendo
la pressione di frenatura solo sulla ruota che sta per bloccarsi. Per diminuire
i costi sono diffusi ABS con quattro sensori (sulle trazioni posteriori
se ne possono utilizzare anche tre soltanto, valutando il comportamento
del retrotreno dal segnale di velocità dell’albero di trasmissione) e tre
canali di regolazione (la frenata delle ruote posteriori è gestita da una
sola elettrovalvola). Ancor più semplici ed economici gli impianti con due
sensori e due elettrovalvole che agiscono soltanto sulle ruote anteriori.
A un livello intermedio si collocano gli impianti con due circuiti frenanti
diagonali e ABS con quattro sensori e due elettrovalvole (che modulano direttamente
solo i freni anteriori).
Candela (spark plug)
Accende
la miscela nella camera di combustione* dei motori* a benzina scoccando
una scintilla quando tra i due suoi elettrodi si stabilisce una differenza
di tensione che può arrivare a circa 20.000 volt. L’elettrodo centrale e
la parte connessa ai cavi ad alta tensione sono collegati da un materiale
conduttore sigillante e sono collocati all’interno di uno speciale corpo
ceramico (Al2O3). L’elettrodo di massa è saldato al corpo metallico della
candela. I materiali degli elettrodi sono di solito leghe di nickel (con
cromo e ittrio, ad es.), tuttavia anche argento, platino e iridio (il metallo
più resistente agli agenti chimici e dal peso specifico più elevato dopo
l’osmio, fonde a 2443°C) vengono utilizzati in casi particolari. Un nucleo
centrale di rame migliora decisamente le scarse doti di conduzione di calore
dell’elettrodo di nichel. Le candele sono prodotte con differenti «gradazioni
termiche» (grado termico*) perché devono essere utilizzate su motori che
sviluppano differenti quantità di calore nelle loro camere di combustione.
Gli elettrodi e l’isolante si attestano su temperature medie di funzionamento
che dipendono dalla potenza erogata dal motore. Il «naso» dell’isolante
ceramico (la parte bianca che circonda l’elettrodo centrale) dovrebbe sempre
mantenersi a temperature comprese fra 400 e 850 °C. Infatti i 400 °C sono
la cosiddetta «temperatura di autoalimento della candela», perché consente
di bruciare o di modificare la composizione chimica delle sostanze carboniose,
dei composti di piombo e della fuliggine che si depositano sull’elettrodo.
Quando il motore funziona al minimo o gli viene richiesta poca potenza (marcia
in città, in discesa ecc.), la temperatura dell’elettrodo spesso scende
sotto i 150 °C e la candela può funzionare regolarmente (per un periodo
non troppo lungo) solo se la quantità di olio lubrificante che entra nella
camera di combustione non è eccessiva e se la miscela aria-benzina non è
troppo «ricca». Al contrario, la temperatura di 850 °C non dovrebbe mai
essere superata perché intorno ai 900 °C si può manifestare il rischio di
autoaccensioni (la miscela aria-benzina si accende da sola prima che scocchi
la scintilla).
Candele a scarica semisuperficiale
Sono
candele con un elettrodo centrale e quattro esterni radiali, realizzate
in modo che la scarica avvenga solo tra gli elettrodi nelle migliori condizioni
di innesco. Ogni scintilla scivola sulla ceramica dell’isolatore centrale
prima di saltare su uno degli elettrodi laterali con un ultimo percorso
in aria. Si eliminano i depositi carboniosi e l’eventualità di “misfiring”
(mancata accensione) facilitando anche l’avviamento a freddo e la regolarità
di funzionamento al minimo.
Candelette (sheated-element glow plugs)
Sistema
di avviamento dei motori AC* con elementi incandescenti piazzati vicino
agli inettori per favorire l’accensione del combustibile a motore freddo.
Esse si accendono brevemente prima dell’avviamento e sono in grado di raggiungere
gli 850°C in 3 - 5 secondi.
Canister
Dispositivo
antinquinamento* consistente in un contenitore con filtro a carboni attivi
che raccoglie i vapori di benzina provenienti dal serbatoio quando si lascia
la vettura parcheggiata ad alta temperatura. Una volta condensati, questi
vapori vengono inviati all’impianto di aspirazione del motore per essere
bruciati all’interno della camera di combustione*. Soprattutto negli Stati
Uniti vi sono state polemiche sulla possibile pericolosità del canister
in caso di incidente per l’infiammabilità dei vapori di benzina che esso
contiene. Le vetture diesel* non necessitano di questo dispositivo.
Canna o camicia (cylinder liner)
Parte
del basamento motore* (detta anche canna cilindro) nella quale scorre il
pistone*. Per evitare che il pistone non sia adeguatamente lubrificato (e
che quindi possa grippare durante le prime ore di funzionamento) si ricorre
alla «grigiatura», ossia alla realizzazione sulla superficie del cilindro
di due finissime serie di solchi incrociati inclinati fra loro di 120° nei
quali si raccoglie il lubrificante creando un velo sul quale scorre il mantello
del pistone. Si fanno anche trattamenti superficiali speciali a base di
nichel-silicio per ridurre gli attriti (attualmente Jaguar, Yamaha e Ford).
Oltre alle canne ricavate nella fusione del blocco (“integrali”) esistono
anche quelle “riportate” cioè amovibili. Esse possono essere montate inserendole
nei cilindri per interferenza o incorporate in fusione, dette “a secco”
oppure inserite a contatto con l’acqua di raffreddamento e si dicono “umide”
o “a bagno”. Vedi anche open e closed deck.
Capacità di conversione
Valore
numerico che indica la percentuale di sostanze inquinanti convertite nel
catalizzatore*. E’ calcolato con la formula (e2 / e1); dove e1 sta per le
emissioni prima del catalizzatore ed e2 per la quantità di emissioni dopo
il catalizzatore. Un esempio: se il risultato della divisione è 0,6 nel
catalizzatore è stato convertito il 60% delle sostanze nocive immesse.
Capacità di una batteria
Valore
misurato in amperora (Ah): esprime la quantità di corrente che può essere
erogata in determinate condizioni. La capacità di una batteria* (o accumulatore)
al piombo non è costante, ma diminuisce al crescere dell’intensità di corrente
erogata e all’abbassarsi della temperatura. CA indica gli amperora erogati
alla temperatura di 0°C; CCA quelli erogati a 0°F. La capacità nominale
indica l’intensità di corrente costante che l'accumulatore è in grado di
erogare durante una scarica di 20 ore e con tensione finale di 1,75 V per
cella.
Cappello
Elemento
smontabile che alloggia generalmente delle bronzine ed entro cui perciò
ruota un perno. Pertanto esiste, ad esempio, un cappello di biella (che
fa parte della testa di biella) e un cappello di banco, entro cui ruota
un perno di biella dell’albero motore.
Carburanti: “specifiche ecologiche”
Sono
i limiti alle sostanze ritenute nocive in quanto danno luogo a composti
pericolosi immessi nell’atmosfera. Per il “2.000 è prevista in Europa questa
composizione in percentuale volumetrica: idrocarburi olefinici 18% aromatici
42% benzene 1% Ossigenato metanolo 3% etanolo 5% alcole isopropilico 10%
brutilico terziario 7% isobutilico 10% eteri 15% altri ossigenati 10% tenore
di zolfo 150 mg/kg tenore di piombo 0,005 g/l Dal 1° luglio 98 in Italia
il valore ammesso per gli aromatici è 40% e per il benzene è 1%.
Carburatore
Componente dell’impianto di alimentazione*
di un motore* a benzina preposto alla formazione della miscela aria-combustibile
e alla sua dosatura. Attraverso la valvola a farfalla*, su comando dell’acceleratore,
regola l’erogazione della potenza. Tale regolazione avviene modificando
la quantità (in peso) della miscela inviata ai cilindri* e tenendo pressoché
costante la proporzione aria-carburante. Allo schema base del carburatore,
che comprende la vaschetta a livello costante, il diffusore (se sono più
di uno si parla di "doppio corpo", "triplo" ecc.) , il getto e la valvola
a farfalla, si aggiungono dispositivi che hanno il compito di consentire
la partenza a freddo, il funzionamento regolare al minimo e le rapide
accelerazioni. La vaschetta a livello costante impedisce che il flusso
della benzina sia influenzato dal movimento e dalla posizione della vettura.
La costanza del livello è ottenuta con un galleggiante che apre o chiude
il foro di entrata della benzina per mezzo di una valvola a spillo. Il
diffusore è dotato di una strozzatura (detta tubo di Venturi), posta in
corrispondenza dell’ugello, e che serve per generare la depressione necessaria
per aspirare attraverso tale foro il carburante che entrerà poi nei cilindri,
opportunamente miscelato con l’aria. La zona a valle della strozzatura,
fino alla valvola d’aspirazione, è quella in cui si realizza la perfetta
nebulizzazione della miscela. L’ugello, detto getto, è collocato a un
livello superiore a quello in cui si trova la benzina nella vaschetta.
La quantità di benzina che fuoriesce è determinata dal diametro del getto,
costituito generalmente da una piccola vite con un foro calibrato, la
cui misura è espressa in centesimi di millimetro. Variando il diametro
del getto si può arricchire o impoverire la miscela (ossia aumentare o
ridurre la quantità di benzina rispetto a quella di aria) modificando,
entro ristretti limiti, le prestazioni e i consumi del motore. La valvola
a farfalla è inserita nella tubazione a valle del diffusore e consente
di variare la coppia* del motore modificando il peso della miscela inviata
ai cilindri.
Carburatore a controllo elettronico
Sistema
costituito da un carburatore* tradizionale di tipo semplificato e da dispositivi
elettronici che consentono di gestire il segnale proveniente dalla sonda
Lambda* e di far funzionare correttamente il catalizzatore*. Ha avuto una
certa diffusione quando hanno cominciato ad essere utilizzate le marmitte
catalitiche, poi è stato quasi del tutto soppiantato dall’iniezione* elettronica.
Carburatori di questo tipo sono prodotti quasi esclusivamente da Case giapponesi
e sono stati impiegati per questioni economiche e di intrinseca affidabilità
su vetture poco costose e di piccola cilindrata, come la Fiat «Cinquecento
700», la Maruti «800», la Suzuki «Swift» e la Honda «Civic 1300». Il carburatore
di base provvede alle funzioni primarie: minimo, progressione, massimo.
Un dispositivo elettropneumatico aggiuntivo provvede poi a modificare il
rapporto A/F* ossia il titolo della miscela, arricchendola o smagrendola
secondo le necessità di funzionamento del motore e del catalizzatore in
base ai segnali che la centralina* riceve dai sensori* di temperatura del
liquido di raffreddamento* e/o dell’aria aspirata dal motore e secondo la
posizione dell’acceleratore. In caso di guasto elettrico o elettronico il
sistema torna ad essere un normale carburatore che consente di continuare
la marcia anche se con prestazioni ridotte.
Carburazione
Si
definisce con questo termine la preparazione della miscela combustibile,
ossia la polverizzazione, vaporizzazione e miscelazione della benzina con
una determinata quantità di aria*. Nella camera di combustione* idrogeno
e carbonio (principali componenti della benzina) si combinano con l’ossigeno
dell’aria: se il fenomeno è completo si formano esclusivamente anidride
carbonica e vapore acqueo. Per avvicinarsi a questa condizione teorica occorre
che i due componenti, aria e benzina, entrino nel cilindro* con un rapporto
tale da permetterne la completa combustione. Tenendo conto del numero di
atomi di idrogeno e di carbonio presenti in un chilogrammo di benzina, è
possibile conoscere il numero di molecole d’ossigeno necessarie. Questo
rapporto teorico di pesi, detto stechiometrico*, è di 1 kg di benzina per
14,7 kg di aria che, tradotto in volumi, equivale a 1 litro di benzina per
circa 8400 litri di aria alla temperatura di 15 °C e alla pressione di 1
bar. Nel viaggio fra carburatore* e cilindri la miscela subisce deviazioni,
accelerazioni, cambiamenti di pressione e di temperatura tali da modificarne
la composizione. Per esempio, la parte di benzina che non viene polverizzata
e che si deposita sulle pareti dei condotti è come se non fosse mai pervenuta
nei cilindri. In pratica un motore a ciclo Otto raramente funziona con rapporto
stechiometrico, anche perché gli scostamenti sono necessari per consentire
il regolare funzionamento in tutte le condizioni. Quando 1 kg di benzina
si miscela con più di 14,7 kg di aria si dice che la miscela è «magra» o
«povera»; quando invece si combina con meno di 14,7 kg di aria si dice che
la miscela è «grassa» o «ricca». Le condizioni atmosferiche e l’altitudine
influiscono sulla carburazione poiché le variazioni di temperatura e quelle
di pressione modificano la densità dell’aria mentre quella della benzina
rimane inalterata.
Carica (charge)
Disposizione
del carburante all’interno della miscela. Essa può essere omogenea o stratificata.
La tendenza moderna è di avere miscele globalmente “povere”(cioè con rapporto
A/F* alto) ma stratificate in modo da avere abbondanza di carburante attorno
alla candela (motore AS*) e poi sempre meno allontanandosi. Così si hanno
buone accensioni e buona progressività di fiamma, oltre a consumi ridotti.
Carica stratificata (charge stratification)
E’
un sistema di alimentazione “lean burn”* che prevede il funzionamento del
ciclo Otto con rapporti A/F* particolarmente alti (50:1) purché il combustibile
benzina sia iniettato direttamente nel cilindro (da 50 a 130 bar agli iniettori,
contro i normali 3,5 bar, vedi iniezione diretta di benzina), appena prima
dello scoccare della scintilla e in un ambiente che lo addensa attorno alla
candela rarefacendolo man mano che vi si trova più lontano. Sono motori
AS ad iniezione diretta* di realizzazione molto recente (1997). Il rapporto
A/F* è dunque maggiore di 15. I vantaggi del sistema consistono nella possibilità
di viaggiare, anche in condizioni di minimo carico, con la farfalla (che
potrebbe anche non esserci, in linea teorica, ma c’è per il funzionamento
“normale” ai carichi elevati ed è comunque motorizzata) dell’acceleratore
praticamente aperta (ad es. 20° al minimo, in luogo dei normali 8 - 10°,
dato che il poco combustibile viene iniettato direttamente nel cilindro)
il che riduce le perdite di carico nei condotti. Inoltre essendo la carica
addensata attorno alla candela l’aria vicino alle pareti rimane piuttosto
fredda, riducendosi così lo scambio termico col fluido refrigerante (motore
più adiabatico*) e allontanando la detonazione* con conseguente possibilità
di alzare il rapporto di compressione, perché l’evaporazione della benzina
nella camera di scoppio sottrae calore. La combustione è particolarmente
povera di CO e di idrocarburi incombusti. La candela viene alimentata dalla
bobina a diversi livelli di energia, di cui il più elevato per il funzionamento
lean burn (100 mjoule), mentre per il funzionamento normale a pieno carico
ne basta il 50%. Occorrono invece speciali catalizzatori per ridurre gli
NOx in aggiunta a quello per ridurre CO e HC; Toyota (e altri a seguire:
VW, PSA ecc.) usa i cosiddetti “catalizzatori ad accumulo*” che però non
possono funzionare col tenore di zolfo* delle benzine europee (avvelena
i sali di bario del catalizzatore se è contenuto in più di 10 ppm) mentre
Mitsubishi usa catalizzatori continui all’iridio che non temono lo zolfo.
Allo stesso fine, si usa anche il ricircolo dei gas di scarico*. Nella condizione
ideale il rapporto A/F raggiunge il valore di circa 50, nei momenti in cui
è richiesta la massima potenza il motore torna ai rapporti stechiometrici
“normali”, attorno a 14:1. Anche in questa condizione comunque i risparmi
rispetto alla regolazione tradizionale sono dell’ordine dell’8 %; in condizione
di lean burn si arriva al 20 %, sempre nel ciclo standard europeo. Si tratta
ovviamente di motori plurivalvole, con gestione elettronica dell’alimentazione
e dell’accensione. Vedi anche “lean burn” e “GDI”.
Carico (load)
E’
la coppia resistente applicata all’albero motore in opposizione a quella
sviluppata dal motore. Per contrastare il carico si immette più o meno combustibile
nel cilindro operando con l’acceleratore. Il rendimento termodinamico del
motore varia col carico. Nei motori tradizionali AS la variazione è notevole
perché ai carichi parziali la farfalla è semichiusa: ciò determina un calo
della pressione al momento dell’accensione con conseguente restrizione dell’area
interna del ciclo termodinamico. Poco notevole invece la variazione di rendimento
col carico nei motori AC, dove non c’è farfalla. Vedi anche motori GDI. |
