Ciclo teorico e reale

Ciclo teorico e reale

Tramite il movimento del pistone, la carica viene compressa e quindi sottoposta ad un aumento di temperatura (nel caso ideale ciò avviene senza cessione di calore all'esterno), fino al punto in cui il pistone giunge al punto morto superiore.

In queste condizioni, in cui la carica (in teoria) è perfettamente isolata dall'ambiente esterno, avviene l'apporto di una notevole quantità di calore, ottenuto in pratica dalla combustione della miscela a volume costante; la temperatura della carica subisce un repentino incremento, che ha come risultato un deciso aumento della pressione all'interno della camera di lavoro. Ha inizio in questo punto l'unica fase attiva del ciclo: i gas spingono verso il basso il pistone, il volume della camera cresce, i gas si espandono e si raffreddano.

Il prodotto fra la pressione (forza per unità di superficie), e lo spostamento del pistone (variazione di volume nella camera di lavoro) fornisce come risultato il lavoro.

Osservando il diagramma del ciclo teorico, si intuisce che il lavoro utile è rappresentato dall'area racchiusa nella curva che descrive il ciclo, dipende essenzialmente dalla quantità di calore fornita durante la combustine, dalla differenza fra il volume massimo e il volume minimo assunti dalla camera di lavoro, e dalla quantità di calore ceduta all'ambiente esterno alla fine del ciclo, quest'ultima operazione è necessaria per riportare il ciclo nelle condizioni iniziali.

Il lavoro speso per effettuare il ciclo è rappresentato dall'area 1.2.5.6 e va naturalmente sottratto nel computo del lavoro complessivo.

I cicli che si realizzano nei moderni motori sono diversi da quelli teorici, le notevoli sollecitazioni meccaniche e termiche, impongono l'impiego di materiali metallici, che non consentono di isolare termicamente le pareti della camera di lavoro con l'ambiente esterno.

In alcuni punti si raggiungono temperature tali da imporre la necessità di un efficace sistema di raffreddamento, senza il quale non sarebbero garantite la durata e il coretto funzionamento del motore. Le fasi di compressione ed espansione, che in teoria dovrebbero svolgersi senza scambio di calore con l'esterno, risultano quindi penalizzate così come lo stesso processo di combustione; quest'ultimo richiede tempi notevolmente lunghi rispetto alla durata complessiva dei rispettivi cicli.

Per ottenere l'incremento di pressione e temperatura previsti è quindi necessario anticipare considerevolmente l'inizio della combustione, però ciò non impedisce che parte dell'energia disponibile venga dispersa attraverso la cessione di calore con l'esterno.

Ciclo Teorico Ciclo Reale