DAVIDE SCULLINO

MECCANICADELL’AUTOMOBILE

MOTORE A CICLO OTTO E DIESEL, ACCENSIONE, CARBURATORE, INIEZIONEMECCANICA ED ELETTRONICA, INIEZIONE DIESEL, COMMON-RAIL,SOVRALIMENTAZIONE, RAFFREDDAMENTO, TRASMISSIONE, FRENI,

GESTIONE ELETTRONICA DEL MOTORE, SOSPENSIONI, STERZO, IMPIANTODI SCARICO, TELAIO, STRUMENTI, IMPIANTO ELETTRICO, SICUREZZA

iniziale.qxp 16/7/10 9.25 Pagina I

INDICE

INTRODUZIONE

2

CAPITOLO 1IL MOTORE

1.1 – Il moto dei motori 41.2 – Il motore endotermico 5

1.2.1 - Il motore a 4 tempi 71.2.2 - Il motore a 4 tempi 8

1.3 - Il motore a ciclo Otto 91.4 – Il motore Diesel 111.5 - Cilindrata, potenza coppia motrice 13

1.5.1 - Cavallo e chilowatt 151.5.2 - Dipendenza di coppia e potenza dal numero di giri 16

CAPITOLO 2STRUTTURA DEL MOTORE

2.1 – Testata 202.2 – Basamento 25

2.2.1 - Canne smontabili 262.3 - Albero e volano motore 272.4 - Pistone 28

III

romane.qxp 17/7/10 21.05 Pagina III

2.5 - Biella 312.6 - Cinghie e pulegge 322.7 - Tendicinghia 35

2.7.1 - Tenditori idraulici 362.8 - Galoppini 362.9 - Coppa dell’olio 372.10 - Impianto di aspirazione dell’aria 382.11 - Supporti del motore 412.12 - Disposizione dei cilindri 422.13 - Alberi controrotanti 44

CAPITOLO 3ALIMENTAZIONE DEL MOTORE A CICLO OTTO

3.1 - Motori a carburazione libera 473.2 - Il carburatore 48

3.2.1 - Funzionamento del carburatore 483.2.2 - Struttura del carburatore 513.2.3 - Il carburatore a depressione costante 533.2.4 - Pompa di ripresa 543.2.5 - Getto di progressione 553.2.6 - Tubo di emulsione 56

3.3 - Carburatori pluricorpo 563.4 - Il rapporto di miscela 573.5 - Carburatore assistito elettronicamente 583.6 - L’iniezione di benzina 58

3.6.1 - Iniezione meccanica 593.6.1.1 - Avviatore a freddo 60

3.6.2 - Iniezione elettronica 613.7 - Iniezione diretta di benzina 643.8 - Iniettori di benzina 673.9 - Circuito di alimentazione della benzina 67

CAPITOLO 4L’ACCENSIONE DEL MOTORE A SCOPPIO

4.1 - Lo spinterogeno 724.1.1 - Il ruttore 724.1.2 - Il distributore 744.1.3 - La bobina 744.1.4 - Anticipo di accensione 75

4.2 - Accensione elettronica 784.2.1 - Accensione con sensore magnetico 784.2.1 - Accensione digitale 78

IV

romane.qxp 17/7/10 21.05 Pagina IV

4.3 - Accensione multipla 804.4 - Candele 81

4.4.1 - Candele multielettrodo 844.4.2 - Candele per motori a iniezione diretta di benzina 854.4.3 - Candele per motori a gas 854.4.4 - Grado termico delle candele 874.4.5 - Elettrodo centrale 874.4.6 - Condizioni della candela 88

CAPITOLO 5IL MOTORE A GAS

5.1 - Motore a gas con carburatore 925.2 - Motore a gas ad iniezione 94

5.2.1 - Iniezione multipoint di gas 965.3 - Riduttore di pressione 975.4 - Motore bifuel 985.5 - GPL e metano 985.6 - Alimentazione a metano 995.7 - Alimentazione a idrogeno 99

CAPITOLO 6IL MOTORE A CICLO DIESEL

6.1 - Motore diesel tradizionale 1026.2 - Pompa d’iniezione in linea 103

6.2.1 - Funzionamento del pompante 1046.2.2 - Valvola di mandata 1076.2.3 - Avviatore a freddo 1076.2.4 - Regolatore di giri 108

6.2.4.1 - Regolatore di massimo e minimo 1096.2.4.2 - Regolatore di tutti i regimi 1096.2.4.3 - Regolatore di giri pneumatico 110

6.2.5 - Variatore d’anticipo 1116.2.6 - Pompa in linea assistita elettronicamente 1126.2.7 - Regolazione mandata del tipo a cursore 113

6.3 - Pompa d’iniezione a distributore rotante 1136.3.1 - Attuatore di arresto della pompa rotativa 1196.3.2 - Regolatore di velocità 120

6.4 - Pompa rotativa assistita elettronicamente 1206.4.1 - Sistema EDC 124

6.5 - Pompe d’iniezione per motori sovralimentati 1246.6 - Iniettori 125

6.6.1 - Iniettore strumentato 127

V

romane.qxp 17/7/10 21.05 Pagina V

6.6.2 - Tipi di polverizzatore 1276.7 - Motore a iniezione indiretta 1286.8 - Motore a iniezione diretta 1296.9 - Common rail 130

6.9.1 - Funzionamento del common-rail 1316.9.2 - Tipi di common-rail 1336.9.3 -Alimentazione common-rail 1346.9.4 -Iniettori per common-rail 135

6.10 - Iniettore-pompa 1356.11 - Alimentazione del diesel 1386.12 - Preriscaldo 140

6.12.1 - Evoluzione delle candelette 1426.12.2 - Postriscaldo 1436.12.3 - Instant Start System 1446.12.5 - Candeletta con sensore di pressione 144

6.13 - Cenni sulla gestione elettronica del diesel 1446.13.1 - Sensore di giri 1456.13.2 - Sensore di fase 1466.13.3 - Potenziometro acceleratore 1476.13.4 - Sensore temperatura del motore 1476.13.5 - Sensore della pressione atmosferica 1476.13.6 - Sensore di sovrapressione 1476.13.7 - Interruttori di frizione e freno 147

CAPITOLO 7MOTORI SOVRALIMENTATI

7.1 - Motore turbocompresso 1507.1.1 - Turbo con intercooler 153

7.2 - Motore turbo a benzina 1547.2.1 - Motore turbo a benzina ad iniezione 154

7.3 - Motore turbodiesel 1557.4 - Motore turbo a gas 1557.5 - Evoluzione del turbocompressore 156

7.5.1 - Turbo a geometria variabile 1577.5.2 - Doppio turbo 159

7.6 - Compressore volumetrico 1617.7 - Comprex 1637.8 - Sovralimentazione dinamica 164

CAPITOLO 8LA DISTRIBUZIONE DEL MOTORE

8.1 - Tipi di distribuzione 168

VI

romane.qxp 17/7/10 21.05 Pagina VI

8.1.1 - Distribuzione ad aste e bilancieri 1698.1.1.1 - Punterie a rullo 170

8.1.2 - Albero a camme in testa (OHC) 1718.1.3 - Distribuzione indiretta ad albero a camme in testa 1718.1.4 - Parametri delle camme 171

8.2 - Distribuzione bialbero (DOHC) 1738.3 - Valvole del motore 174

8.3.1 - Posizione delle valvole 1768.4 - Fasatura della distribuzione 176

8.4.1 - Messa in fase della distribuzione 1778.5 - Gioco delle punterie 1798.6 - Punterie idrauliche 1808.7 - Variatore di fase della distribuzione 182

8.7.1 - Variatori di fase a spostamento angolare 1838.7.2 - Variatore di fase a più camme per valvola 1848.7.3 - Variatori di fase a spostamento delle punterie 187

8.8 - Sistemi di fasatura e alzata variabili 1878.8.1 - FIAT Multiair 189

8.9 - Sistemi di azionamento della distribuzione 1918.10 - Distribuzione a valvole laterali 1948.11 - Distribuzione desmodromica 194

CAPITOLO 9LA LUBRIFICAZIONE

9.1 - Lubrificazione forzata 1999.1.1 - Pompa dell’olio 1999.1.2 - Filtro dell’olio 2019.1.3 - Configurazioni dei sistemi di lubrificazione 203

9.2 - Radiatore dell’olio 2059.2.1 - Scambiatore olio/acqua 2069.3 - Spia e manometro olio 2079.4 - Astina dell’olio 2099.5 - Scarico dell’olio 2109.6 - Tipi di olio motore 2109.7 - Sfiato dei vapori d’olio 2129.8 - Paraolio 2149.9 - Manometro dell’olio 215

CAPITOLO 10IL RAFFREDDAMENTO DEL MOTORE

10.1 - Raffreddamento ad aria 21710.2 - Raffreddamento ad acqua 219

VII

romane.qxp 17/7/10 21.05 Pagina VII

10.3 - Radiatore 22010.4 - Pompa dell’acqua 22110.5 - Vaschetta di espansione 22210.6 - Termostato 22410.7 -Tubazioni 22410.8 - Ventola del radiatore 226

10.8.1 - Tipi di ventola 22710.9 - Liquido refrigerante 23110.9.1 – Sostituzione del liquido refrigerante 232

CAPITOLO 11TRASMISSIONE

11.1 - Posizione del motore e ruote di trazione 23611.2 - Il volano 238

11.2.1 - Volano bimassa 23811.3 - La frizione 241

11.3.1 - Disco frizione 24611.3.1.1 - Smorzatori di torsione 246

11.3.2 - Smontaggio e montaggio della frizione con molla a tazza 24811.3.3 - Materiali dei dischi d’attrito 24911.3.4 - Attuatori della frizione 24911.3.5 - Sistemi di ausilio del comando frizione 25211.3.6 - Altri tipi di frizione 252

11.4 - Registro della frizione 25311.4.1 - Sistema SAC 256

11.5 - Doppia frizione 25711.6 - Cambio di velocità 257

11.6.1 - Cambio sincronizzato 26111.6.1.1 - Sincronizzatore Borg-Warner 26311.6.1.2 – Sincronizzatore ad anello conico esterno 26411.6.1.3 - Sincronizzatore a doppio e triplo anello conico 265

11.6.2 - La retromarcia 26611.6.3 - Rapporti di trasmissione del cambio 266

11.7 - L’olio del Cambio 26711.8 - Albero di trasmissione 268

11.8.1 - Giunto cardanico 26911.8.2 - Giunto elastico 270

11.9 - Differenziale 27111.10 - Semiassi 273

11.10.1 - Giunto a crociere 27511.10.2 - Giunto omocinetico 275

11.11 - Convertitore di coppia 27911.11.1 - Convertitore di coppia multifunzione 28311.11.3 - Frizione lock-up 283

VIII

romane.qxp 17/7/10 21.05 Pagina VIII

11.11.3.1 - Smorzatore tradizionale 28411.11.3.2 - Smorzatore turbina 284

11.12 - Cambio robotizzato 28411.12.1 - Cambio DSG 28511.12.2 - Cambio ESG 285

11.13 - Cambio automatico 28711.13.1 - Cambio automatico idraulico 28911.13.2 - Cambio automatico elettroidraulico 295

11.14 - Cambio CVT 29711.14.1 - Versioni del CVT 30011.14.3 - Frizioni per CVT 303

11.15 - Confronto tra cambio automatico e manuale 30311.16 - Cambio sequenziale meccanico 30411.17 - Differenziale bloccabile 304

11.17.1 - Differenziale autobloccante elettronico 30511.17.2 - Differenziale autobloccante a lamelle 30511.17.3 - Differenziale Torsen 308

11.18 - Trazione 4WD 30911.18.1 - Giunto Ferguson 31111.18.2 - Giunto Haldex 31211.18.3 - Differenziale epicicloidale 312

11.9- Sistema TCS

CAPITOLO 12IMPIANTO DI SCARICO

12.1 - Il collettore di scarico 31612.2 - Il flessibile 31712.2 - Il silenziatore 31712.3 -Abbattimento delle emissioni inquinanti 32012.4 - La marmitta catalitica 321

12.4.1 - Tipi di convertitore catalitico 32312.5 - Abbattimento delle emissioni nei motori a ciclo Otto 323

12.5.1 - Sistemi con sonda lambda 32412.5.2.1 - Sonda lambda 32412.5.2.2 - Sonda lambda a biossido di zirconio 32512.5.2.3 - Sonda lambda a biossido di titanio 32612.5.2.4 - Sistema a due sonde lambda 327

12.5.3 - Catalizzatore a tre vie 32712.6 - Abbattimento delle emissioni nei motori a ciclo Diesel 329

12.6.1 - Sistema EGR 33012.6.2 - Filtro antiparticolato 332

12.6.2 1 - Inconvenienti dell’uso di FAP e DPF 33612.6.3 - Sistemi Denox 336

12.6.3.1 – SCR 337

IX

romane.qxp 17/7/10 21.05 Pagina IX

12.6.4 - Swirl-Flap 339

CAPITOLO 13IMPIANTO FRENANTE

13.1 - Freno idraulico 34213.2 - Sistema frenante sdoppiato 343

13.2.1 - Pompa dei freni 34413.2.1.1 - Valvola dosatrice 345

13.3 - Ripartitore di frenata 34813.4 - Freno a tamburo 348

13.4.1 - Varianti del freno a tamburo 35213.4.2 - Freno a tamburo ad effetto servo 35313.4.3 - Cilindretto del freno 35313.4.4 - Freno di stazionamento del freno a tamburo 35413.4.5 - Registro del freno a tamburo 354

13.5 - Freno a disco 35513.5.1 - Pinza freno 356

13.5.1.1 - Pinza freno flottante 35813.5.2 - La pastiglia del freno 36113.5.3 - Il disco del freno 364

13.5.3.1 - Disco freno a due pezzi 36513.5.3.2 - Sollecitazioni del disco freno 367

13.6 - Freno di stazionamento 36813.7 – Servofreno 368

13.7.1 - Servofreno a depressione 36813.7.2 - Servofreno idraulico 369

13.8 – ABS 37013.8.1 - Sensori ruota per ABS 37613.8.2 - Assistente di frenata 37713.8.2 - Altre funzioni dell’ABS 378

13.9 - Manutenzione dei freni 37913.9.1 - Sostituzione pastiglie freni 380

CAPITOLO 14SOSPENSIONI

14.1 - Elementi della sospensione 38414.1.1 – Ammortizzatore 385

14.1.1.1 - Ammortizzatori monotubo 38714.1.1.2 – Ammortizzatori a camera laterale e a doppio tubo 388

14.1.2 - Bracci delle sospensioni 38914.2 - Il ponte rigido 39014.3 – Sospensione a ruote interconnesse 392

X

romane.qxp 17/7/10 21.05 Pagina X

14.4 – Sospensione a ruote indipendenti 39214.5 - Sospensione McPherson 39314.6 – Sospensione a quadrilatero deformabile 39514.7 – Revoknuckle 39614.8 - Il ponte De Dion 397

14.8.1 - Parallelogramma di Watt 39814.9 - Sostegno della ruota 39814.10 - Elementi di raccordo degli ammortizzatori 40114.11 - Sospensioni attive 402

14.11.1 - Sospensioni oleodinamiche 40214.11.2 - Sospensioni gestite elettronicamente 40414.11.3 - Sospensioni pneumatiche 404

14.12 – ESP e sospensioni 40514.13 - Angoli delle sospensioni 40514.14 - Sospensioni a doppio telaio 406

CAPITOLO 15SISTEMA STERZANTE

15.1 - Sterzo a vite senza fine 41015.2 - Sterzo a circolazione di sfere 41115.3 - Sterzo a cremagliera 41215.4 - Tiranteria dello sterzo 41315.5 - Sterzo assistito 416

15.5.1 - Servosterzo idraulico 41615.5.1.1 - Pompa del servosterzo 41715.5.1.2 - Serbatoio e tubazioni 41815.5.1.3 - Valvola distributrice 41815.5.1.4 - Cilindro attuatore 420

15.5.2 - Servosterzo idraulico asservito alla velocità 42015.5.3 - Servosterzo elettroidraulico 42115.5.4 - Servosterzo elettrico 42115.5.5 - Drive by wire 422

15.6 – Idroguida 42315.7 - Quattro ruote sterzanti 42415.8 – Bloccasterzo 42515.9 - Convergenza e allineamento delle ruote 425

15.9.1 - Verifica e registro della convergenza delle ruote 42715.9.2 - Angolo di spinta 429

CAPITOLO 16RUOTE E PNEUMATICI

5.1 – Cerchione 431

XI

romane.qxp 17/7/10 21.06 Pagina XI

5.1.1 - Misure del cerchione 4335.2 - Il pneumatico 435

5.2.1 - Il pneumatico Tubeless 4385.3 - Codifica dei pneumatici 4405.4 - Pneumatici invernali 4415.5 - Pneumatici ricostruiti 4425.6 - Manutenzione dei pneumatici 443

CAPITOLO 17IMPIANTO ELETTRICO

17.1 - Generatore elettrico 44817.1.1 – Alternatore 449

17.2 – Batteria 45117.3 - Motorino d’avviamento 45417.4 - Generatori per motori ibridi 45517.5 - Avvisatore acustico 45617.6 – Tergicristallo 45717.7 - Blocchetto d’avviamento 45817.8 - Gruppi ottici 45917.8 – Fusibili 461

CAPITOLO 18TELAIO E CARROZZERIA

18.1 -Tipi di carrozzeria 46418.2 - Parti della carrozzeria 46518.3 - Superfici vetrate 46618.4 – Porte 46818.5 – Paraurti 47018.6 – Aerodinamica 47118.7 - Trattamenti del telaio e della carrozzeria 472

18.7.1 – Verniciatura 47218.7.1.1 - Tecniche di verniciatura 473

18.8 – Interni 475

CAPITOLO 19CLIMATIZZAZIONE DELL’ABITACOLO

19.1 - Aria condizionata 47919.1.1 - Compressore del gas 481

19.2 - Condizionatore automatico 482

XII

romane.qxp 17/7/10 21.06 Pagina XII

CAPITOLO 20DOTAZIONI DI SICUREZZA

20.1 – Airbag 48620.2 – ESP 48720.3 - Radar di frenata 488

CAPITOLO 21STRUMENTAZIONE DI BORDO

21.1 - Tachimetro 49221.2 - Contagiri 49321.3 - Contachilometri 494

CAPITOLO 22IL MOTORE WANKEL

22.1 - Qualità del motore Wankel 497

XIII

romane.qxp 17/7/10 21.06 Pagina XIII

romane.qxp 17/7/10 21.06 Pagina XIV