Il regolatore per motore DieselSintesi delle funzioni e della struttura dei regolatori centrifughi, pneumatici ed idraulici per motori Diesel

di piccola e media cilindrata.

Introduzione.

In questa trat tazione si é cercato di riassumerebrevemente la situazione odierna nel campo dei re-golatori per motori Diesel di piccola e media cilin-drata , sintetizzando in diagrammi i concetti e glielementi fondamentali la cui esposizione analiticaé conseguente ed avrebbe evidentemente dilungatol 'argomento.

La trattazione é inoltre limitata ai t ipi di rego-latori per la regolazione di motori al imentati dapompe di iniezione plurici l indriche, che costitui-scono il sistema normale più largamente impiegato.

Non si accennerà alle varie soluzioni che sonostate studiate e sperimentate — come ad esempiola valvola di autoregolazione incorporata nellapompa di iniezione e adatta solo a pompe monoci-l indriche — in quanto dispositivi di questo t ipo,o che comunque si scostino dalla soluzione del re-golatore separato, sono da considerarsi, per ora, infase sperimentale o di l imitato impiego, e per tantonon si possono ancora conoscere le loro effettivedoti di adattabil i tà nel normale esercizio.

In secondo luogo in questi dispositivi non si im-piega un vero e proprio regolatore s trut turalmentedefinito e caratterizzato dalla funzione regolanteche esercita, ma piuttosto un accorgimento costrut-tivo facente par te di una pompa di iniezione dit ipo part icolare, la cui s t rut tura meccanica si pre-sta a farle svolgere anche le funzioni di regolazionedelle portate in relazione al regime di rotazione.

Si ricorda inoltre che sulle caratteristiche di re-golazione del motore, oltre al regolatore, hanno in-fluenza sensibile al tr i elementi e pr inc ipa lmente :struttura del motore, caratteristiche della pompad'iniezione e degli iniettori , moment i dinamici delmotore e della macchina operatr ice, legge di varia-zione del momento resistente della macchina opera-

Fig. 1 - Diagramma dei momenti torcenti e dei regimi in un motorenon regolato.

trice al variare del regime, ecc. ; pe r cui non é suf-ficiente progettare un regolatore che teoricamenterealizzi un diagramma di regolazione voluto, pe rvedere poi senz'altro il complesso motore-macchinaoperatr ice adeguarvisi perfet tamente.

Pe r il progetto di un regolatore occorre invecetenere conto anche dell 'influenza reciproca dei varielementi citati e mirare ad ottenere, con adeguatiaccorgimenti, un effettivo comportamento che siail p iù vicino possibile a quello teoricamente mi-gliore, accettando quelle piccole deviazioni — neilimiti permessi dall 'esercizio — che consentano peròdi servirsi di un regolatore più economico di co-struzione e più sicuro di funzionamento.

Questa trattazione é però l imitata al solo rego-latore che costituisce l 'elemento preponderante nelprocesso di regolazione del motore , e non analizzai criteri di scelta del t ipo di regolatore più oppor-tuno per i vari impieghi perchè la mater ia é moltovasta. Infatti l ' impostazione di un regolatore ed ilderivante lavoro per la realizzazione é sempre an-che funzione di molti elementi pratici quali prin-cipalmente:

Necessità o meno di una grande produzione;Esigenze funzionali r ichieste;Costo di produzione;Unificazione.La via di compromesso da scegliere costituisce

perciò il compito tecnico della Casa costruttrice chesi vale della propr ia esperienza e capacità di valu-tazione acquisite attraverso lo studio, le prove edil tempo.

Le funzioni.

Il motore ad iniezione, meno rigorosamente vin-colato di quello a carburazione alla costanza delrappor to comburente-combustibile, permette unapiù varia dosatura del combustibile, mediante laquale si può , entro certi l imiti , regolare il dia-f ramma del momento torcente motore rispetto alregime di rotazione.

Se non si effettua questa regolazione (asta diregolazione portate combustibile sulla pompa inie-zione fissa in una data posizione) si ha la curva 1di fig. 7 del momento torcente; effettuando inveceuna oppor tuna regolazione (ossia impiegando un« regolatore » che sposti automaticamente l 'asta diregolazione al variare dei regimi) si possono otte-nere curve che si scostano dalla predet ta , t ra lequali quella indicata con 2 é la più frequentementerichiesta per aumentare l 'elasticità del motore.

Il regolatore pe r motore Diesel non é quindisemplicemente un meccanismo che impedisce almotore di superare regimi di rotazione prestabili t i ,esso é altresì un organo che serve a modificare, en-t ro certi limiti, la potenza del motore ai vari re-

gimi rispetto a quella che si ot terrebbe dal motorefunzionante senza regolatore.

Il regolatore agisce automaticamente sull 'asta diregolazione di portata della pompa d'iniezione edesercita un 'azione stabilizzante a regimi determi-nati qualunque sia la riduzione del carico rispettoa quello massimo sopportato dal motore .

Tali regimi possono essere fissi (regime massimoe regime minimo) e quindi indipendent i dalla vo-lontà ed azione del conduttore sulla leva o pedaledell 'acceleratore. In questo caso il regolatore sichiama « regolatore di minimo e limitatore di mas-simo ». I regimi a cui interviene il regolatore, qua-lunque sia la riduzione del carico, possono essereanche variabili e determinati dal conduttore me-diante azione sul pedale acceleratore. In questocaso il regolatore si chiama « regolatore a tut t i iregimi ».

Pe r chiarire il funzionamento del regolatore eil comportamento del motore sotto l 'azione del me-

Fig. 2 - Curve dei momenti motore e resistente, coincidenti per unagamma di regimi.

desiino é necessario analizzare alcuni casi partico-lari che sono però i p iù frequenti che si riscontranoin pratica.

Analizzando anzitutto il comportamento del mo-tore senza regolatore si r iscontrano due casi part i -colari e cioé:

I. - Varia il carico sulla macchina di lavoro (fig. 1).

L'equil ibrio dinamico esistente t ra momentomotore Mtm e momento resistente originario M t r lé turbato e si ha quindi una decelerazione del mo-tore se il nuovo momento resistente Mtr2 é supe-riose ad M t r l , ed una accelerazione se Mtr3 é in-feriore ad M t r l . Le due curve dei nuovi momentiresistenti, Mtr2 ed Mtr3 , incontrano l 'unica curvadel momento motore Mtm, rispett ivamente neipunti n2 ed n3 , corrispondenti ai nuovi regimi diequilibrio. I nuovi regimi possono però essere no-tevolmente diversi da quello originario, più diquanto la macchina consenta. Nel caso poi di fortediminuzione del momento resistente (curva Mtr4)l 'equilibrio potrebbe stabilirsi solo ad un ipoteticoregime n4 , oltre il regime massimo ammissibilen mass., il che por terebbe il motore ad accelerare

Fig. 3 - Curve dei momenti motori e resistenti nella regolazione ideale.

fino ad una velocità inammissibile per la sua strut-tura (il motore « scappa »).

Nel caso invece di forte aumento del momentoresistente, la relativa curva Mtr5 potrebbe avere unandamento tale da non incontrare p iù la curva Mtm(momento resistente costantemente superiore almomento motore). In questo caso il motore , dopoaver compiuto ancora pochi giri in progressiva de-celerazione p e r effetto dell 'energia cinetica imma-gazzinata nel suo volano, si arresta.

I I . - Il carico sulla macchina di lavoro non subi-sce variazioni apprezzabil i pe r cause esterne,ma la sua potenziale variazione col regime èsensibilmente uguale alla analoga variazionedel momento motore (fig. 2).

In questo caso le curve dei momenti motore eresistente (Mtm e Mtr) sono pressochè coincidentiper un tratto comprendente una vasta gamma diregimi e le condizioni di funzionamento, prossimea quelle di un equilibrio indifferente, sconfinano,per cause imponderabi l i e di minima entità, o inquelle di equilibrio instabile (che può portare al-l 'arresto del motore o al raggiungimento di regimiinammissibili), oppure in quelle di equilibrio sta-

Fig. 4 - Curve dei momenti motori e resistenti nella regolazione reale.

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Fig. 5 - Variazione del regime in funzione del carico in un regolatoresemplice.

bile a periodo molto lungo (che provoca il cosìdetto « pendolamento » del motore) .

Il motore senza regolatore ha quindi l ' inconve-niente che al variare della coppia resistente può as-sumere regimi di rotazione t roppo diversi da quellinecessari alla macchina operatr ice; oppure può as-sumere regimi dannosi al suo funzionamento o aquello della macchina operatr ice; od ancora puòassumere un regime instabile e quindi realizzare il« pendolamento ».

Non sempre è possibile evitare questi inconve-nienti mediante l 'azione di una persona che regolicontinuamente la potenza del motore medianteazione sugli organi di alimentazione del motore— azione sull 'acceleratore — perchè la cosa non èpratica nel l ' impiego e l 'azione non è sempre cosìpronta come sarebbe richiesto.

Da quanto sopra esposto deriva subito la neces-sità di dotare il motore di un organo meccanico, adazione automatica, che realizzi sempre l 'equil ibriofra coppia resistente e coppia motrice ad un regimedi giri prestabilito o poco diverso dal prestabili to.

A questo scopo risponde il regolatore il quale,quando si viene a rompere l 'equil ibrio dinamico equindi il motore varia di poco il regime di rota-zione, interviene a r ipor tare il funzionamento delmotore su un nuovo equilibrio dinamico (cioèun 'a l t ra entità di eguaglianza fra coppia motrice

Fig. 6 - Variazioni del regime in funzione del carico in un regolatorecompensato (isodromo).

e coppia resistente ma sempre al regime prestabi-l i to, uguale o poco discosto da quello precedente) .

Mentre col funzionamento senza regolatore lacurva coppia motrice é unica al variare del regime— figg. 1 e 2 —-, col regolatore si viene ad avereuna serie di curve della coppia motrice al variaredel regime di rotazione — figg. 3 e 4 — e quindié sempre possibile realizzare l 'incrocio della curvamotrice colla curva resistente in un punto che cor-risponde al regime predeterminato e necessario peril buon funzionamento del motore e macchina ope-ratrice.

Il regolatore inoltre ha il vantaggio di realizzarela variazione di coppia motrice in modo automa-tico e quasi istantaneo per modo che non si realiz-zano mai condizioni di marcia del motore perico-lose anche se di breve durata .

In sostanza il regolatore fa corrispondere, adogni nuova curva Mtr una curva Mtm che incontrila Mtr in corrispondenza del regime nominale sta-bilito n. In fig. 3 é rappresentata la regolazioneideale. Come si noterà , non vi é più un 'unica Mtm(come nelle figg. 1 e 2 riferentisi a motori non re-golati) ma per ogni Mtr vi é la corrispondente Mtm.

Tale regolazione ideale é però irrealizzabile,perchè il principio della regolazione del regime sibasa sulle variazioni del regime stesso e richiede chei movimenti determinanti la regolazione siano cau-sati da queste variazioni. Evidentemente se dettevariazioni si riducessero a zero non si avrebbe nes-sun elemento per comandare i movimenti determi-nant i la regolazione.

é però possibile ottenere, con regolatori appo-siti e di struttura complessa « Isodromi », il r ipri-stino del regime di rotazione primitivo (regolazioneideale) però sempre dopo che si sia verificata unavariazione (ved. fig. 6).

In pratica si utilizza l 'energia ricavabile dallapiccola variazione iniziale di regime per compiereil lavoro sufficiente a spostare l 'organo che deter-mina i movimenti di regolazione in modo che siopponga ad una variazione ulteriore. I regolatoridi t ipo corrente contengono queste variazioni in unintervallo del 5 ÷ 1 0 % del regime nominale (vedifigg. 4 e 5) prat icamente tollerabile per le normalicondizioni di esercizio. Con particolari accorgimentiquest ' intervallo, detto « grado d' irregolari tà », puòvenire ul ter iormente r idotto.

La regolazione si effettua mediante variazioni si-multanee della portata di combustibile di tutt i glielementi pompant i della pompa di iniezione. Que-ste variazioni sono prodot te dal regolatore che,collegato diret tamente o indiret tamente all 'asta diregolazione della pompa iniezione, dosa l'iniezionedi combustibile nei cilindri del motore in modo dadiminuire il quantitativo iniettato negli stessi quan-do il motore comincia ad accelerare, e da aumen-tarlo nel caso opposto.

Occorre ancora ricordare che nella regolazionedel motore é sempre indispensabile poter interve-nire dall 'esterno, ed indipendentemente dall'azionedel regolatore, pe r effettuare l 'avviamento, l 'arrestoo la marcia a regimi voluti sia con motore sotto ca-rico che a vuoto.

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L'azione del regolatore deve però sempre esserepresente per garantire il regime voluto del motoresotto carico, l imitare il regime massimo a vuoto,mantenere il regime minimo a vuoto, ed in molteapplicazioni stabilizzarne i regimi intermedi equindi le due azioni devono essere concomitanti edindipendent i .

I sistemi.

Vi sono diverse forze la cui intensità varia con-cordemente col regime di rotazione e che quindipossono essere utilizzate per la regolazione delmotore.

La regolazione può perciò essere effettuata condiversi sistemi, a seconda della natura della forzautilizzata. Ciascun sistema sottoelencato richiedeun « regolatore » di apposita concezione e strutturameccanica.

Regolatore centrifugo - Utilizza le variazioni diintensità di un campoinerziale centrifugo gene-rato da masse in rota-zione.

Regolatore pneumatico - Utilizza le variazioni dipressione in funzionedella por ta ta del flussod'aria aspirata dal mo-tore.

Regolatore idraulico - Utilizza le variazioni dipressione di un flusso li-quido fatto circolare dauna pompa comandatadal motore.

Naturalmente vi possono essere regolatori chefruiscono contemporaneamente di due o più dei so-vracitati sistemi e perciò vengono denominati rego-latori misti.

Per ciascun sistema, la regolazione può essereinoltre effettuata in due modi diversi, caratterizzatidalla fonte di energia utilizzata per compiere il la-voro di spostamento dell 'asta di regolazione : rego-lazione diretta e regolazione indiretta.

Nella regolazione diretta il lavoro é compiutodirettamente dal regolatore.

Nella regolazione indiretta il lavoro é invececompiuto da un servocomando che utilizza unaforza apposi tamente generata — ad esempio: pres-sione d'olio — mentre il regolatore si limita a pi-lotare gli spostamenti del servocomando.

Il sistema di regolazione diretta é il più adot-tato per ragioni di semplicità ed economia; mentreil sistema di regolazione indiret ta, più complesso ecostoso, é raramente adottato e solo quando sonorichiesti sforzi sensibili pe r il comando dell 'asta diregolazione, oppure quando sono richieste partico-lari esigenze sull'esattezza dei regimi.

In casi particolari dove é richiesta l 'assoluta co-stanza dei regimi, in sostituzione dei regolatorisemplici vengono adottat i regolatori compensati

Fig. 7 - Miglioramento del momento a basso regime mediante adegua-mento.

(« Isodromi ») che ugualmente possono essere adazione diretta od indiretta.

Nel pr imo caso, fig. 5 ad ogni nuovo carico cor-risponde una nuova velocità di regime che é pocodiversa dalla precedente, ma che dura per tut to iltempo che il nuovo carico si mantiene costante.

Nel secondo caso, fig. 6, ad una variazione dicarico corrisponde una variazione di regime chedura poco tempo, perchè subito dopo il regime siporta al valore precedente anche se il nuovo caricosi stabilizza su un valore costante diverso dal pre-cedente.

Un elemento aggiuntivo del processo di regola-zione é il così detto « adeguamento ».

Ai bassi regimi per la maggior durata nel tempodel ciclo si ha , nella fase di aspirazione, un mi-gliore r iempimento d 'aria nei cil indri. Questo mag-gior comburente permet te « un 'adeguato arricchi-mento » dell ' iniezione di combustibile e quindi unamaggiore portata d'iniezione rispetto a quella mas-sima ammessa per gli alti regimi. In conseguenza,effettuando oppor tunamente questo « adeguamen-to », si ottiene una maggiore elasticità del motore(vedi fig. 7).

L 'adeguamento é ottenibile operando su due di-versi e lement i :

1) Sfruttando la tendenza del l ' apparato inie-zione ad iniettare maggiori quanti tà quando la ro-tazione é più lenta (effetto del polverizzatore), ten-denza che può essere aumentata con oppor tuniaccorgimenti sulle valvole di riflusso, sui polveriz-zatori ecc.

2) Agendo sul regolatore, mediante oppor tunidispositivi, che con il decrescere dei regimi consen-tono all 'asta di regolazione di oltrepassare la nor-male posizione di portata massima relativa allapotenza massima.

Quando l 'adeguamento necessario al motore éottenibile operando solo sul sistema idraulico ciò épreferibile perchè anche par tendo da potenze par-zializzate volontariamente (acceleratore non a fondocorsa, cioé asta di regolazione portate in posizionedi portata inferiore alla massima, vedere posizione2 di fig. 8) é sempre possibile utilizzare la potenzadisponibile sulla curva di potenza massima; po-tenza che il motore sviluppa ai diversi regimi man-

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Fig. 8 - Comportamento del motore e degli organi di regolazione conadeguamento realizzato dal sistema idraulico d'iniezione.

tenendo costante la massima portata d'iniezione edaumentando progressivamente il carico (vederefig. 8 curva A e posizione 3).

Quando invece l 'adeguamento necessario al mo-tore é di entità ri levante, che non può essere otte-nibile dal solo sistema idraulico, si ricorre all 'azionedel regolatore.

L 'adeguamento ottenuto dal regolatore permettel'utilizzazione delle potenze disponibili sulla curvadi potenza massima solo quando si inietta nel mo-tore la portata massima di combustibile (accelera-tore a fondo corsa).

Quando invece si utilizzano potenze parzializzate(ved. fig. 9 posizione 2) non é più possibile, fermorestando il comando acceleratore, utilizzare con ildecrescere del regime le potenze della curva A conadeguamento ma potranno solo essere utilizzate lepotenze inferiori della curva B senza adeguamento.

Nelle figg. 8 e 9 é illustrata questa diversità dieffetto ed é schematizzato a titolo di esempio il com-portamento di un regolatore centrifugo a tut t i iregimi.

In fig. 8 é rappresentata la legge di introdu-zione del combustibile nel motore realizzata nor-malmente dal sistema idraulico di iniezione e cioé

senza ricorrere a particolari accorgimenti. Conquesta introduzione si realizzerebbe la curva di po-tenza « B ». Operando invece degli accorgimenti« adeguamento » nel sistema idraulico é possibileottenere la curva di potenza « A » che, come lacurva « B » può sempre essere totalmente utiliz-zata.

Infatti quando il motore sviluppa la piena po-tenza Pmass al regime n3 il regolatore, come sche-matizzato in fig. 8, avrà la leva di comando esternoin Pmass, le masse in 3 e l'asta di regolazione in 3a contatto dell 'arresto di portata massima. Se almotore si richiede una potenza inferiore Pa al re-gime n2, la leva di comando esterno del regolatoredovrà essere portata in posizione Pa , le masse delregolatore assumeranno la posizione 2 (corrispon-dente al regime di rotazione n2 inferiore ad n3) econseguentemente l 'asta di regolazione delle por-tate verrà condotta in posizione 2 relativa alla por-tata di combustibile necessaria per la potenza P a ;portata che naturalmente é inferiore a quella perla potenza massima Pmass. Ora se in queste condi-zioni il motore viene sottoposto ad un carico mag-giore, il regime di rotazione conseguentemente di-minuisce, e ferma restando in Pa la leva di comandoesterno del regolatore, senza intervenire quindicon l 'acceleratore, le masse per la diminuita forzacentrifuga, assumeranno la posizione 1 por tandocosì l'asta di regolazione in 1 cioé nella primitivaposizione 3 di portata massima.

Il motore può così aumentare la potenza finoalla curva di potenza massima abbassando di pocoil regime di rotazione precedente.

In fig. 9 é rappresentato l'effetto dell 'adegua-mento realizzato dal regolatore che come già dettopar tendo da potenze parzializzate non consentel'utilizzazione delle potenze di curva massima « A ».

Infatti quando il motore sviluppa la piena po-tenza Pmass al regime n3 il regolatore avrà la levadi comando esterno in Pmass, le masse in 3 e l'astadi regolazione in posizione 3 relativa alla portataper la Pmass a n3 . Se si mant iene ferma la leva dicomando esterno del regolatore e si aumenta pro-gressivamente il carico del motore il regime di ro-tazione diminuirà conseguentemente, le masse delregolatore passeranno perciò dalla posizione 3 alla1 por tando gradualmente l 'asta di regolazione in 1cioé di tutta la corsa di adeguamento oltre la posi-zione precedente 3. Si ottiene così la curva di po-tenza « A » debitamente adeguata. Se al motore sirichiede invece una potenza inferiore Pa al regimen2, la leva di comando esterno del regolatore dovràessere portata in P a , le masse del regolatore assu-meranno la posizione 2 e l 'asta di regolazione verràcondotta in posizione 2 relativa alla portata di com-bustibile per P a ; portata inferiore a quella richie-sta per Pmass. Ora se in queste condizioni si au-menta il carico al motore il regime di rotazione di-minuisce e ferma restando in Pa la leva di comandoesterno, le masse del regolatore assumeranno an-cora la posizione 1; però, in conseguenza dello spo-stamento da Pmass a Pa del comando esterno, nonpotranno più r iportare l 'asta di regolazione in po-sizione 1, ma la condurranno solo in posizione 4

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che corrisponde alla 3 cioé senza corsa di adegua-mento .

Il motore può così aumentare la potenza solofino alla curva B (curva senza adeguamento) e nonpotrà sviluppare la rispettiva potenza della curvaA (curva con adeguamento).

Naturalmente la stessa cosa avviene a qualsiasipotenza parzializzata ed a qualsiasi regime d'uti-lizzazione compreso il regime massimo n3 come adesempio indicato in fig. 9 per la potenza Pe .

In sostanza par tendo da potenze parzializzate(portata di combustibile inferiore a quella per lapotenza massima) non é sfruttabile l 'adeguamentoottenuto dal regolatore.

Per sfruttare tut to l 'adeguamento ed ottenere lapotenza massima, anche in queste condizioni, oc-corre intervenire con l 'acceleratore portandolo incondizioni di potenza massima.

Come già detto precedentemente, con l 'adegua-mento idraulico non si ha questo difetto in quantoanche par tendo da potenze parzializzate si arrivasempre sulla curva di potenza massima senza chesi debba intervenire con manovra dell 'acceleratore(ved. fig. 8).

Da tutto quanto sopra esposto ne viene comeconseguenza che l ' impiego di una forma o di un 'a l -tra di adeguamento non é indifferente ma dipendedal servizio a cui viene adibito il motore (autovei-coli stradali , trattrici agricole, installazioni fisse,gruppi mar in i , e c c ) .

Il regolatore centrifugo.

Gli schemi dei regolatori centrifughi più adot-tati in pratica per motori Diesel veloci si possonoriassumere come segue :

a) Regolatore di regime minimo e limitatoredel regime massimo fig. 10.

b) Regolatore di tut t i i regimi con comandoesterno che agisce elasticamente sull ' introduzionedel combustibile fig. 11.

c) Regolatore di tutt i i regimi con comandoesterno che agisce sulla molla del regolatore fig. 12.

Il regolatore limitatore di massimo fig. 10 ri-chiede una disposizione di molle come indicatoanche in fig. 16. In questo regolatore la molla E1

avente poco carico serve a regolare il min imo; essaagisce quando il pedale acceleratore é abbandonato(arresto A min. contro la pedana) e regola la posi-zione delle masse M nel t rat to di corsa radiale dallaposizione di regolatore fermo fino al regime chepuò portare le masse contro il piattello P, regimequesto che é poco superiore a quello di minimo.

La molla di massimo E2 ha un forte carico giàa regolatore fermo e serve a l imitare il regime mas-simo. Il carico di questa molla é tale da permetterealle masse di muoversi (oltre al movimento del mi-nimo che porta le masse contro il piattello) soloquando é raggiunto il regime massimo prestabilito.

Il regime massimo é quindi fisso e non può es-sere variato dal conduttore mediante azione sul pe-dale acceleratore.

Fra il regime di minimo e il regime di massimoPredetto il motore può quindi assumere tutt i i re-

Fig. 9 - Comportamento del motore e degli organi di regolazione conadeguamento realizzato dal regolatore.

gimi intermedi senza che per questo il regolatorepossa muoversi e quindi intervenire a regolare laportata di combustibile.

L'azione sul pedale acceleratore provoca diret-tamente una variazione di portata della pompa equindi serve a variare la potenza erogata dal mo-tore ed il suo regime di rotazione fino a raggiungereil massimo numero di giri. Dopo tale valore mas-simo interviene il regolatore a l imitare la portatae quindi il regime qualora il motore dovesse ten-tare di sorpassarlo.

// regolatore di tutti i regimi fig. 11 ha unamolla sola E che contrasta diret tamente la massa Me la cui forza é tale da mantenere la massa in equi-librio qualunque sia il regime del motore (ad ogniposizione radiale corrisponde un dato regime). Lamassa si muove quindi gradualmente con l 'aumentodi regime a differenza del caso precedente che lamassa, dopo la piccola escursione del minimo, staferma al variare del regime e si muove solo quandosi raggiunge il regime massimo.

Vi sono inoltre due molle S1 e S2, in contrastofra loro e che rendono elastico il t i rante Ce dell 'ac-celeratore che collega il pedale con la leva Ls di

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fondo più si carica la molla S1 e si scarica la S2

e quindi più grande diviene lo spostamento possi-bile del fulcro F pr ima che esso si fissi sotto l'a-zione delle masse del regolatore. Di conseguenza lemasse devono compiere uno spostamento radialetanto più grande quanto più il pedale acceleratoreè spinto a fondo pr ima che esse determinino attra-verso la rotazione della leva Ls, la regolazione dellapompa . Ne viene che il motore deve raggiungereregimi tanto più elevati quanto più il pedale acce-leratore è spinto a fondo pr ima che l ' aumento didetto regime sia arrestato dalla riduzione di por-tata effettuata dal regolatore.

Questo t ipo di regolatore di tutt i i regimi ha ilpedale acceleratore che agisce quindi sulla portatadel combustibile come il regolatore di massima de-scritto precedentemente, ma il comando è elasticoe l 'azione del pedale viene a variare il carico fradue molle ausiliarie che sono antagoniste tra loro.Come nel caso del regolatore di massima, in questotipo di regolatore a tut t i i regimi l 'azione sul pe-dale acceleratore non modifica il carico della mollaE che contrasta la forza centrifuga.

Poichè le due molle S1 ed S2 hanno un caricomolto basso si può dire che tanto nel regolatore dimassima predescritto quanto in questo t ipo a tut t ii regimi non vi è un carico apprezzabile sul pedaleacceleratore.

Il regolatore di tutti i regimi di figura 12 hauna molla sola che contrasta le masse M; il pedaleacceleratore non comanda la leva Ls, collegata col-Fasta delle portate , ma col suo movimento provocala variazione di carico della molla E. Il funziona-mento è molto semplice ed intui t ivo; infatti spin-gendo il pedale acceleratore si dà maggior caricoalla molla e quindi il motore raggiunge maggioriregimi pr ima che il regolatore possa intervenire ar idurre la portata della pompa e quindi a r idurreil regime al valore voluto e determinato di volta involta dalla posizione del pedale acceleratore. Que-sto t ipo di regolatore, a differenza dei precedenti ,ha un rilevante carico sul pedale acceleratore percui viene usato quasi esclusivamente quando il mo-tore è adibito a lavori che richiedono un regimefisso per lunghi periodi (motori f issi , t rat tr ici agri-cole, ecc.) dove l 'acceleratore viene azionato dirado. In questi casi l 'acceleratore viene comandatoda una leva al posto del normale pedale.

Pregio di questo regolatore è quello di esseremolto semplice e poco costoso.

La realizzazione pratica di un regolatore dimassima nella sua forma più generale (fig. 13), ècostituita da un complesso rotante e da un dispo-sitivo meccanico di trasmissione.

Il complesso rotante comprende due masse M ascorrimento radiale, due o più molle elicoidali dicontrasto E agenti sulle masse in direzione centri-peta, e quattro leve a squadra B atte a trasformaregli spostamenti radiali delle masse in spostamentiassiali di un apposito « perno di comando » Pc,vincolato in modo da poter scorrere assialmente.

Il complesso di queste par t i è montato su unorgano ruotante C detto « crociera » atto a soppor-tare ciascuna parte ed a vincolarne i movimenti nel

Fig. 10 - Schema cinematico del regolatore centrifugo per massimo eminimo.

comando dell 'asta che regola la portata dellapompa .

Le due molle sono precaricate per modo che colpedale acceleratore in posizione A min esse contra-stano il movimento del t i rante Ce così che i movi-ment i delle masse M, anche se piccoli, fanno muo-vere la leva Ls con rotazione attorno al fulcro F.Da ciò si ha la regolazione del motore al min imo.

Spingendo il pedale dell 'acceleratore si carica lamolla S1 e si scarica la S2 e quindi il t i rante Ce hamaggiore possibilità di spostarsi verso sinistra chenon verso destra.

In queste condizioni, ad un movimento dellemasse verso l 'esterno, non corrisponde subito unarotazione della leva Ls at torno al fulcro F e quindiuna regolazione della portata , ma in un pr imotempo é il fulcro F che si sposta verso sinistra finoa che non si é messa in compressione la molla S2 esolo dopo questo movimento interviene la rotazionedella leva Ls e quindi la regolazione della portata .

Da quanto detto si arguisce che in questo casoil movimento della massa M verso l 'esterno deveavere una maggiore entità che nel caso precedentedescritto e quindi il motore raggiunge un regime piùelevato.

In conseguenza del funzionamento di cui sopraé facile capire che l 'enti tà del regime che raggiungeil motore dipende dalla posizione del pedale edalla conseguente differenza di carico fra la mollaS1 ed S2.

Infatti più si spinge il pedale acceleratore a

Fig. 11 - Schema cinematico del regolatore centrifugo per tutti i re-gimi con comando esterno agente elasticamente sull'introdu-zione del combustibile.

modo richiesto. Questo complesso é collegato all 'al-bero a camme della pompa di iniezione e ruotacon esso.

Il dispositivo di trasmissione comprende una« leva di spostamento » Ls, una bielletta di colle-gamento della leva con l'asta di regolazione dellapompa d'iniezione ed un alberino con eccentricoAc collegato alla leva di comando esterna Lc. Laleva di spostamento Ls ha la funzione di trasmet-tere all 'asta di regolazione i movimenti che le masseimprimono al perno di spostamento, nonchè quelliche occorre imprimere , alla stessa asta di regola-zione, con comandi esterni mediante rotazioni an-golari della leva Lc.

Le freccie segnate su ciascun organo mobile in-dicano i movimenti prodott i da uno spostamentocentrifugo delle masse (generato dal l ' aumento diregime) che provoca uno spostamento dell 'asta diregolazione verso la posizione di portata minima.

Affinché gli spostamenti prodott i dal regolatoree quelli prodotti da interventi esterni possano tra-smettersi all 'asta di regolazione senza che un mo-

Fig. 12 - Schema cinematico del regolatore centrifugo a tutti i regimicon comando esterno agente sulla molla di reazione.

vimento ostacoli l 'al tro, la leva di spostamento Lsruota sul perno intermedio F montato eccentrica-mente sull 'alberino Ac della leva esterna Lc.

Rispetto agli spostamenti provocati dalle massee trasmessi dal perno Pc , la leva Ls funge da levadi pr imo genere, con fulcro in F e potenza in F ' .Rispetto invece agli spostamenti provocati dallaleva esterna Lc e trasmessi dal perno eccentrico, laleva Ls funge da leva di 3° genere, con fulcro in F'e potenza in F. In tut t i i casi la forza applicata inF od in F' genera una coppia di braccio F - F ' e pro-voca quindi la rotazione della leva. Gli spostamentiautomatici e quelli manual i si sommano così alge-bricamente senza vincolarsi l 'un l 'a l t ro.

La realizzazione pratica di un regolatore a tutt ii regimi del t ipo a t i rante elastico é indicata dalloschema di fig. 14 ed é caratterizzato essenzialmenteda:

1) un minor braccio F - F ' della coppia di co-mando della leva Ls, necessario per ottenere unmaggiore rappor to di spostamento tra masse e astadi regolazione;

2) un diverso dispositivo di trasmissione dalla

fig. 13 - Schema di realizzazione di regolatore centrifugo per mas-simo e minimo.

leva di comando esterna Lc alla leva di spostamentoLs, comprendente : una molla a doppia spirale S1

S2, una leva supplementare L' por tante il perno Fche costituisce il fulcro mobile della leva Ls ; dueperni P e P' (solidali rispettivamente colle leveLc ed L') sui quali premono da part i opposte leestremità della molla S1 S2 che spinge elasticamenteP' a compiere gli spostamenti imposti a P coi co-mandi esterni.

I d iagrammi delle figure 15, 16 e 17 rappresen-tano la relazione tra regime e posizione radialedelle masse, determinata unicamente dalle molledi reazione (rispettivamente da molle adatte allaregolazione di tutt i i regimi, del massimo e minimo,del massimo e minimo con adeguamento). In altritermini , l 'area delimitata dalla curva freccia/re-gime, dall'asse delle ascisse e dalle ascisse relativeai regimi estremi (minimo e massimo), rappresentail lavoro interno del regolatore, ossia quello com-piuto da determinate masse durante una corsa ra-diale tra R1 ed R per muovere ss stesse, vincendo

Fig. 14 - Schema di realizzazione di regolatore centrifugo per tutti iregimi con comando esterno agente elasticamente sull'in-troduzione del combustibile.

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Campo di regola? regime: minimo intermedio massimoogrado d'irregolarità"

LI = Lavoro disponibile per la regolazione del minimoL2 = » » » » » di un regime intermedioL3 = » » » » » del massimoCI = Corsa di regolazione del regime minimoC2 = » » » di un regime intermedioC3 = » » » del regime massimo

Fig. 15 - Diagramma d'impostazione di un regolatore per tutti i re-gimi.

solo la forza delle mol le ; lavoro che viene resti-tuito integralmente nella corsa inversa delle masse.

Per ricavare, dalla corsa delle masse, il lavoronecessario a spostare il leveraggio di trasmissionee l'asta di regolazione, occorre consumare una par tedel lavoro interno, par te che pertanto non verrà più

Fig. 16 - Diagramma d'impostazione di un regolatore per massimoe miniino.

R

L1= Lavoro disponibile per la regolazione del minimoL3= » » » » » » massimoC1 = Corsa di regolazione del regime minimoC 3 = » » » » » massimo

restituita alle masse, ma trasformata in energia ci-netica per variare la portata d'iniezione ed in ener-gia termica dissipata dagli at tr i t i .

Data l 'inerzia del complesso degli elementi diregolazione, una par te della stessa energia cineticaverrà restituita al regolatore, ma con un certo ri-tardo che provocherà delle oscillazioni nelle masse,le quali si r ipercuoteranno a loro volta sulla por-tata d'iniezione e costituiranno perciò una primasorgente di oscillazioni del regime, oscillazioni dipiccola ampiezza e corto periodo che é facile smor-zare rapidamente .

Una seconda e più importante sorgente di oscil-lazioni del regime é quella dovuta al momento di-namico del motore ed alle variazioni di coppiamotrice prodotte dallo stesso regolatore t ramite laregolazione dell ' iniezione.

A pari tà di coppia motrice per le accelerazioni,e di resistenze passive per le decelerazioni, i tempidi variazione del regime sono diret tamente propor-zionali alla radice quadrata del momento dinamico.

Quindi la regolazione più delicata é quella deimotori a piccolo momento dinamico.

A pari tà poi di momento dinamico, le forze diregolazione di un regolatore centrifugo sono inver-samente proporzionali al quadrato del regime.

Quindi ai bassi regimi, e part icolarmente alminimo, si hanno le massime difficoltà di regola-zione.

Per realizzare la regolazione occorre evidente-mente che le forze di correzione del regime varinopiù rapidamente del regime stesso, ed in misuratale da limitare l 'ampiezza ed il periodo delle ine-vitabili oscillazioni (propr ie di ogni equilibrio sta-bile) a valori tali da poterle smorzare rapidamente .

Conviene perciò, una volta stabilito il massimopeso e la massima corsa radiale possibile per lemasse, determinare oppor tunamente la rigidezzadelle molle per ottenere il risultato sopra detto, li-mitando se necessario il campo dei regimi regolati,pur di ottenere una efficace regolazione al minimoed una adeguata regolazione nel campo dei regimipart icolarmente interessato in esercizio.

In conclusione, il comportamento reale di unregolatore risulta da un complesso di fattori dina-mici, funzioni del t empo. I diagrammi delle figg. 15,16 e 17 sono invece limitati alle posizioni di equi-librio delle forze centrifughe e delle forze elastichedi reazione: in essi il tempo non compare.

La risultante del complesso delle numerose resi-stenze passive (inerziali e di attrito) e delle loroleggi di variazione, costituisce un elemento di no-tevole influenza nella regolazione, la cui determi-nazione analitica é piuttosto laboriosa, e non sem-pre corrisponde con sufficiente approssimazione allarealtà, a causa della difficoltà di determinazioneesatta delle stesse singole resistenze.

In pratica i risultati ottenuti analit icamente do-vranno sempre essere verificati ed eventualmentecorretti servendosi di dati dedotti da rilievi diret-tamente eseguiti su diversi t ipi di complessi fun-zionanti : dati che solo la specializzazione nel campopermette di avere a disposizione.

Carattere comune di tut t i i regolatori centrifu-

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ghi é l ' indipendenza dalle condizioni ambiental i( tempera tura , pressione d 'aria , o caratteristiche difluidi come densità, viscosità, ecc.) che invece pos-sono costituire cause per turbant i per il funziona-mento degli altri sistemi di regolatori (pneumaticoed idraulico).

Il regolatore pneumatico.

E costituito sostanzialmente (ved. fig. 18) da unacamera a tenuta d 'aria C, separata dall 'aria esternamediante una parete mobile M e collegata, t ramiteapposita tubazione T, al collettore d'aspirazionedel motore foggiato a tubo di Venturi V e munitodi una farfalla F comandata dall 'acceleratore.

La parete mobile é collegata all 'asta di regola-zione della pompa iniezione e spinta elasticamenteverso la posizione di massima portata .

Come parete mobile si usa solitamente una mem-brana di cuoio; come forza elastica per spingerlanella posizione di massima portata si usano una opiù molle elicoidali E.

Il complesso di questi elementi funziona nelmodo seguente.

Con farfalla fissa in una posizione qualsiasi, ilflusso d 'aria aspirata dal motore genera una depres-sione che varia concordemente col regime. In conse-guenza se il regime aumenta, l 'aumentata depres-sione nel l ' in terno della camera C fa sì che la pres-sione esterna, non più equil ibrata, spinga la mem-brana superando il precarico della molla E : perciòdiminuisce la portata di iniezione.

Ogni variazione di apertura della farfalla pro-voca invece una variazione contraria della depres-sione interna, per cui, ad esempio, un aumentod 'aper tura genera una diminuzione della depres-sione, permet tendo alla molla di respingere mem-brana e asta di regolazione verso le portate più alte.

In tale modo l 'elemento de regolazione esterna(farfalla) e quello di regolazione automatica (flussod'aria attraverso il collettore) esercitano azioni chesi integrano a vicenda, aventi per effetto risultantela stabilizzazione automatica di tutti i regimi coman-dati dall 'esterno mediante la farfalla.

In pratica accade che, impiegando una solamolla a caratteristica lineare (molla elicoidale ci-lindrica), ai bassi regimi il regolatore risulterebbetroppo sensibile : in altre parole, a piccole varia-zioni del regime, corrisponderebbero ampi sposta-menti della membrana ; si avrebbe allora un eccessodi correzione che porterebbe al « pendolamento »del motore. (Notiamo che un tale comportamentoé opposto a quello del regolatore centrifugo, nelquale invece i bassi valori della forza centrifuga aibassi regimi operano una correzione ridotta).

Per stabilizzare il regime minimo si adottanoperciò diversi metodi .

a) Applicazione di una molla supplementaredi rigidezza adeguata e superiore a quella dellamolla di regolazione, che agisce solo nel campodella regolazione del minimo (ved. fig. 33).

b) Adozione di un circuito pneumatico conopportuna valvola di stabilizzazione la cvii azioneviene esclusa agli alti regimi. Infatti , come schema-tizzato in fig. 19, con farfalla quasi chiusa (posi-

zione di regime minimo) la membrana M effettuail contatto con la valvola S che, a sua volta, regolail passaggio della pressione esistente nel condotto T1

alla camera C tenuta in depressione dal condotto T.Si ottiene così nel sistema pneumatico una azioneautomatica che contrasta, e quindi stabilizza, i mo-vimenti che la membrana effettuerebbe per effettodella sola depressione trasmessa dal condotto T.Con farfalla totalmente aperta (posizione di regimemassimo) non esiste più una sensibile differenza dipressione fra i condotti T e T1 per cui la valvolanon opera alcun effetto.

c) Applicazione di una molla supplementarecome in a), però oppor tunamente comandata me-diante una apposita camma (vedi fig. 34).

Carneo di regolazione del : minimo adeguamento

LI Lavoro disponibile per la regolazione del minimoLad » » » » » di adeguamentoL3 » » » » » del massimoCI Corsa di regolazione del regime minimoCad » » » dell'adeguamentoC3 » » » del regime massimo

Fig. 17 - Diagramma d'impostazione di un regolatore per massimo eminimo con adeguamento.

Il sistema a) può in certi t ipi di motore presen-tare l ' inconveniente di un elevato scarto di regimemassimo del motore a vuoto per effetto dell 'azionecontrastante della molla di stabilizzazione del mi-nimo che ostacola eventuali riduzioni di portata .I sistemi b) e c) ovviano a detto inconveniente marichiedono una evidente complicazione meccanica.

Completano il regolatore un comando per l'ar-resto del motore che, forzando le molle, può por-tare la membrana e quindi l 'asta di regolazione inposizione di portata nulla anche in assenza di de-pressione.

Inoltre lo stesso comando azionato in senso in-verso permette alla membrana di oltrepassare laposizione di portata massima relativa alla potenzamassima del motore, ed in tal modo opera un ulte-riore aumento di portata, normalmente necessarioper l 'avviamento del motore a freddo (ved. fig. 33).

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Fig. 18 - Schema di regolatore pneumatico.

Un Venturi supplementare di piccolo diametroV1 (ved. fig. 18) é generalmente applicati nel Ven-turi principale V. Esso viene inserito in un taglioopportuno praticato nella farfalla, ed ha lo scopodi costituire una sicurezza nell 'eventuali tà di acci-dentali contro-rotazioni del motore (esempio: av-viamento dei motori con eccessivo anticipo di inie-zione) provocanti l 'uscita dei gas di scarico dal col-lettore d 'aspirazione. In tali casi il violento flussodei gas di scarico provoca, attraverso il Venturisupplementare V1 , una accentuata depressione cheporta l 'asta di regolazione in posizione di « stop ».

Vi sono inoltre regolatori pneumatici a « pres-sione differenziale » caratterizzati per avere stagnae comunicante con la sezione del collettore d'aspi-razione a monte della farfalla, la camera che nor-malmente é a pressione atmosferica. In tal modola forza di regolazione é costituita dalla differenzatra le pressioni a monte ed a valle della farfallaanzichè tra la pressione atmosferica e quella a valledella farfalla.

Fig. 19 - Schema di regolatore pneumatico con regolazione del mi-nimo a pressione differenziale.

Come già il regolatore centrifugo, anche il rego-latore pneumatico si presta al l 'adozione di unamolla supplementare di adeguamento, la cui dispo-sizione é evidente nella fig. 20.

Essa viene disposta tra la membrana e l 'arrestodi portata massima ed esercita la sua pressione sullafaccia esterna della membrana in senso contrarioalle altre molle, sicchè la sua azione si sottrae. Lamolla principale ha forza sufficiente da comprimerea fondo la molla di adeguamento, mantenendo così— fino a che la depressione non raggiunga un certovalore — la portata di adeguamento che é supe-riore a quella richiesta per la potenza massima. Suldiaframma agisce perciò, nel percorso di adegua-mento, solo la differenza della forza delle due molle.

L'enti tà del l 'adeguamento può essere preventi-vamente determinata in funzione del l 'aumento dicorsa consentito all 'asta di regolazione, mentre ladurata dello stesso é funzione della flessibilità dellamolla di adeguamento. Il regime di inizio dell 'ade-guamento é invece funzione del precarico dato allarelativa molla.

In linea di massima si può ancora dire che ildimensionamento di un regolatore pneumatico éfunzione del lavoro che lo stesso deve compiere percomandare il dispositivo di regolazione analoga-mente come per i regolatori centrifughi, mentre ildimensionamento del Ventur i con farfalla é fun-zione della portata del flusso d 'aria aspirata dalmotore (cioé della cilindrata e del regime massimo).

Bisogna ancora tener presente che l ' impiego delregolatore pneumatico esige la frequente pulizia delfiltro d'aria del motore per evitare che, con la suaprogressiva ostruzione, si producano variazioni dipressione dell 'aria nel condotto di aspirazione, chesi r ipercuoterebbero, attraverso le tubazioni di col-legamento, sulla depressione nella camera del rego-la tore; variazioni che alterano così il funzionamentodel regolatore stesso (riduzione di potenza e marciairregolare del motore al minimo).

Il filtro d 'aria del motore deve, inoltre esserepart icolarmente studiato (l imitata resistenza al pas-saggio dell 'aria) e così pure il condotto dal filtroal Ventur i con farfalla, e ciò perché detti elementicostituiscono un fattore di sensibile importanza peril regolatore pneumatico.

Caratteristiche distintive dei regolatori pneuma-tici sono la grande semplicità e la forte influenza-bilità per i fattori atmosferici ( temperatura e pres-sione dell 'aria) per cui il loro impiego, convenientespecie nel caso di motori ad iniezione piccoli e ve-loci, é limitato però ai casi di esercizio che noncomportino forti variazioni di quota o di lati tudinee che non richiedano grande esattezza di regola-zione.

Inoltre i regolatori pneumatici , nelle forme de-scritte, sono unicamente regolatori di tut t i i regimi.Si potrebbero anche realizzare dei regolatori pneu-matici di minimo e massimo, come per i centri-fughi, però a scapito della semplicità che costituiscela caratteristica fondamentale che fà accettare illoro impiego.

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Il regolatore idraulico.

é costituito nella sua forma più generale (vedifigg. 21 e 22) da due part i funzionalmente dist inte:una par te sensibile o regolatrice e un servomotore.

La parte sensibile comprende: una pompa volu-metrica, azionata dal motore ; una successione dicondotti formanti circuito chiuso; una serie di« strozzature » interposte nel circuito, a sezione fissao variabile.

Il servomotore comprende un cilindro conte-nente uno stantuffo uni to meccanicamente all 'astadi regolazione della pompa d'iniezione ed uno odue condotti ciechi derivati dal circuito e sfociantinel cilindro.

L'insieme dei condotti e la pompa sono mante-nuti sempre pieni di un liquido — olio o nafta —e collegati al serbatoio del l iquido che funge daserbatoio di compensazione.

Nella par te sensibile il l iquido è mantenuto incontinua circolazione dalla pompa quando il mo-tore ruota. Nel servomotore e nei condotti ciechiche lo collegano idraulicamente alla par te sensibile,il l iquido invece non circola, e compie degli spo-stamenti nei due sensi solo durante il lavoro di re-golazione.

Il principio di funzionamento è in generale ilseguente:

Le varie strozzature costituiscono delle resistenzealla circolazione del l iquido, resistenze che causanouna pressione nei condotti a monte delle singolestrozzature.

È evidente che variando la luce di tutte o dialcune delle strozzature, si possono produrre va-riazioni di pressione tra diversi t rat t i del circuitodisposti fra loro in parallelo od in serie.

Le pressioni vengono trasmesse, mediante co-lonne di l iquido non circolante, al ci l indro servo-motore (nei t ipi a doppio effetto su entrambe lefaccie dello stantuffo) e le variazioni delle pressioniagenti sulle due faccie (nei tipi a doppio effetto)o della pressione agente su di una sola faccia quandol'altra riceva la spinta di una molla (nei tipi asemplice effetto) mutano le condizioni d 'equil ibrioe spostano lo stantuffo e l 'asta di regolazione.

Per ottenere la regolazione automatica bisognache, a pari posizione dell 'acceleratore, la spintaverso la portata massima diminuisca al crescere delregime; inoltre la stessa spinta deve poter variareper effetto di un comando esterno in modo da au-mentare quando il comando viene portato nelle po-sizioni di maggior portata (ad esempio negli auto-veicoli quando viene premuto l 'acceleratore).

Questo si ottiene in pratica con due sistemi fon-damentali corrispondenti agli schemi in figg. 21e 22.

In fig. 21 è rappresentato uno schema di rego-latore con servomotore a doppio effetto. Esso com-prende, nella par te sensibile, un circuito suddivisoin tre trat t i delimitati da strozzature che causanodiverse pressioni.

Il pr imo trat to va dall 'uscita della pompa adingranaggi E ad una o più forature F praticata nellostantuffo P1 .

II secondo trat to va dalla fora tura F alla val-

Fig. 20 - Disposizione della molla di adeguamento in un regolatorepneumatico.

vola V, tenuta a contatto con lo stantuffo P1 espinta verso la posizione di chiusura dalla mollaM1, Una leva L, collegata all 'acceleratore, aumentail carico di chiusura della valvola quanto più l'ac-celeratore é premuto . La valvola V costituisce per-ciò una strozzatura a luce variabile con l 'alzatadello stantuffo. Il l iquido circolante nei tratt i 1° e 2°fluisce in tut to od in par te attraverso la valvola V1.

Il terzo tratto va dalla valvola V alla valvola V2.Le valvole V1 e V2, oppor tunamente tarate, deter-minano le pressioni massime rispettivamente nel

Fig. 21 - Schema di regolatore idraulico con servomotore a doppioeffetto.

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Fig. 22 - Schema di regolatore idraulico con servomotore a sempliceeffetto.

secondo e terzo t ra t to . Quando la valvola V é com-pletamente chiusa, il l iquido non circola nel terzotra t to , che r imane perciò escluso dal circuito.

Le pressioni nei tre trat t i variano in funzionedel regime e della alzata della valvola V : esse sonoin ogni caso decrescenti dal pr imo al terzo t rat to .

Il servomotore é costituito dallo stantuffo P, adoppio effetto, spinto verso il basso (corrispondentea portata nulla) dalla molla M2 . La camera supe-riore é collegata al terzo trat to del circuito, l'infe-riore al secondo. La valvola V2 deve essere taratacon minor precarico della relativa molla rispettoalla V1 .

Il funzionamento del complesso é il seguente.Con motore al minimo (acceleratore abbando-

nato) la molla M1 esercita una spinta molto ridottasulla valvola V per cui le pressioni nei trat t i 2° e 3°sono quasi ugual i : il l iquido fluisce totalmente at-traverso la valvola V2 . Lo stantuffo P2 mantieneuna posizione di equilibrio tra la spinta della mollaM2 e la spinta opposta, risultante dalla differenzadi superficie tra le due faccie dello stantuffo (perla presenza, sulla faccia superiore, dello stelo por-tante il movimento all 'esterno) e del sia pur pic-colo salto di pressione generato dalla valvola V. Ilregime é stabilizzato perchè ogni suo eventuale au-mento ha come effetto preponderante una maggioralzata della valvola V, dato che la strozzatura co-stituita dai fori F, essendo a luce costante, é piùsensibile alle variazioni di portata di quella dovutaalla valvola V la quale, essendo spinta da una forza

elastica, reagisce ad un aumento di portata aumen-tando la luce di deflusso. In conseguenza le varia-zioni di pressione sono più forti fra il 1° ed 2° trat toche tra il 2° ed il 3° qualunque sia il regime.

A questo comportamento é dovuta la regolazioneautomatica a tut t i i regimi.

Se invece si vuol far aumentare il regime, sipreme l 'acceleratore, aumentando il carico di chiu-sura della valvola V. In tal caso si accentua imme-diatamente il salto di pressione tra secondo e terzotratto e lo stantuffo P 2 , spinto con forza aumen-tata dal basso, si sposta aumentando la portatad'iniezione.

In conclusione:a par i posizione dell 'acceleratore, l ' aumento di re-gime produce l 'abbassamento dello stantuffo servo-motore (riduzione di por ta ta) ;a par i tà di regime, la pressione sull 'acceleratoreproduce l ' innalzamento dello stantuffo servomotore(aumento di portata) .

In fig. 22 é rappresentato uno schema di rego-latore con servomotore a semplice effetto.

Esso comprende, nella par te sensibile, un cir-cuito suddiviso in due tratti successivi mediante duestrozzature in serie.

Il pr imo tratto va dall 'uscita della pompa adingranaggi E alla valvola V, collegata rigidamenteall 'acceleratore.

Il secondo trat to va dalla valvola V alla luce ditrafilamento della valvola a stantuffo VP , azionatadalla pressione del pr imo t ra t to .

Questa valvola a stantuffo é sottoposta a trespinte : la pressione idraulica del pr imo trat to ,agente sulla testa dello stantuffo; la pressione idrau-lica del secondo t rat to , agente in senso oppostosullo stantuffo, contro la superficie di tenuta e laparte cava, quindi su superficie maggiore; e lamolla M, tendente ad apr i re la valvola.

Nel circuito è posta in derivazione una valvoladi sicurezza V1 che normalmente resta chiusa.

Il servomotore é costituito da uno stantuffo Pa semplice effetto, contrastato da una molla M2 ecollegato idraulicamente, mediante un condottocieco, al secondo trat to del circuito.

Contrariamente al t ipo descritto in precedenza,in questo la molla M2 spinge lo stantuffo motoreverso la posizione di portata massima, e l'accelera-tore, r igidamente collegato alla valvola V, quandoviene azionato per ottenere l 'aumento di regime,ne aumenta la luce di efflusso.

Lo scopo di tali differenze appar i rà chiaro dal-l'esposizione del funzionamento, ma é senz'altrointuibile che, essendo i due tratt i di circuito in serieanzichè in parallelo, certe variabili debbano essereinvertite. Il funzionamento é il seguente.

A pari posizione dell 'acceleratore la luce di tra-filamento della valvola V é fissa, perciò genera fortivariazioni di pressione nel pr imo trat to ad ognivariazione di regime. In conseguenza, l'effetto pre-ponderante di un aumento di regime é una maggiorpressione nel condotto cieco derivato sul primotrat to , che genera una spinta sulla testa della val-vola a stantuffo e ne diminuisce la luce di trafila-mento. La diminuita luce fa aumentare la pressione

nel secondo tratto e quindi nella camera del cilin-dro motore, spingendo lo stantuffo P e l 'asta di re-golazione A verso la portata minima.

Si noti che l 'aumentata pressione nel secondotrat to, agente sulla maggiore superficie della val-vola VP ed in concomitanza con la molla M1 ge-nera pure una spinta opposta tendente a r iapr i r la ;tuttavia il salto di pressione tra pr imo e secondotratto (causato dalla strozzatura V) é preponderantee l'effetto risultante é di chiusura della valvola conl 'aumentare del regime.

Quando invece si vuole aumentare il regime lospostamento dell 'acceleratore provoca una mag-giore aper tura della valvola V: l 'aumentata luce diefflusso diminuisce fortemente il salto di pressionetra pr imo e secondo tratto : le pressioni tendonoad eguagliarsi.

In tale caso la spinta idraulica contro la mag-gior superficie della valvola-stantuffo affacciata alsecondo trat to, sommandosi con quella della mollaM1, diviene preponderante su quella generata dallapressione idraulica del pr imo trat to , sulla testadella valvola-stantuffo stessa, e genera una mag-giore aper tura della valvola. In seguito a ciò il li-quido, fluendo con resistenze diminuite nel l ' interocircuito, esercita una minor pressione sullo stan-tuffo servomotore che, spinto dalla molla verso lamassima portata, raggiunge una posizione di equi-librio corrispondente a portata aumentata .

Naturalmente , l 'aumentata luce della valvola Vtende pure ad aumentare la pressione nel secondotratto, ma tale effetto é inferiore a quello dovutoal l 'aumento della luce della valvola VP .

In pratica, nei regolatori viene inserita una val-vola supplementare per aumentare la sensibilità alminimo, come si vedrà nelle descrizioni dei mo-delli esistenti.

Caratteri distintivi dei regolatori idraulici sono:La prontezza di regolazione dovuta all'assenza

di forti masse di inerzia e di giochi nella trasmis-sione (rispetto ai regolatri centrifughi);

II costo più elevato;La sensibilità alla qualità del l iquido impiegato

ed alla temperatura che ne varia la viscosità, alte-rando le caratteristiche di regolazione, però in mi-sura minore che nei regolatori pneumatici .

Inoltre una caratteristica distintiva che é di im-portanza trascurabile in prat ica, ma essenziale inlinea di principio, è che il regolatore idraulico, ilcui funzionamento è basato sulla variazione di re-sistenza opposta alla circolazione di un l iquido, as-sorbe potenza trasformandola in calore in misuramaggiore degli altri sistemi (per vincere la visco-sità del liquido) a differenza dei regolatori mecca-nici e pneumatici i quali , escluse le perdi te per at-trito inevitabili in qualunque macchina, assorbonol'energia di lavoro solo quando effettuano i movi-menti di regolazione.

In conseguenza, il regolatore idraulico, che inteoria potrebbe funzionare in circuito chiuso conun piccolo serbatorio di compensazione, deve esserecollegato col serbatoio principale (della nafta o del-l'olio, a seconda del l iquido impiegato in esso) perpoter disperdere il calore generato in una grande

massa di l iquido, con forte superficie i r radiante ;altr imenti lo sviluppo di calore por terebbe benpresto il l iquido e l ' intero complesso a tempera tureinammissibili per il suo funzionamento.

I regolatori idraulici sono generalmente del t ipoa tutti i regimi. Regolatori di minimo e massimopotrebbero anche essere realizzati; evidentementeperò non risulterebbero convenienti.

I modelli

Regola tori centrifughi.

Riferimenti generali :M Masse di regolazioneE Molle di reazionePc Perno di comandoLs Leva di spostamentoF Fulcro intermedioF1 Fulcro d'estremitàLc Leva di comando esternaA Asta di regolazione

Fig. 23. — Regolatore tipo Bosch per minimo e massimo.È del tipo semplice ad azione diretta, particolarmente

studiato per una grande produzione e con possibilità di in-stallazione e di comando sia sul lato destro che sul latosinistro del motore. Funzionamento indipendente dal sensodi rotazione.

Viene largamente impiegato sugli autoveicoli stradali.

Fig. 24. — Regolatore tipo Bosch per minimo e mas-simo, con rapporto variabile (« a coulisse »).

Struttura e caratteristiche generali analoghe al prece-dente.

Si differenzia per il dispositivo di trasmissione e di co-

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Fig. 32.

mando esterno che comprende un pattino scorrevole entrouna opportuna superficie di scorrimento C (coulisse), me-diante il quale si varia il braccio motore F-F, della levaLs. La variazione del braccio consente di utilizzare unniinor rapporto di moltiplicazione per gli spostamenti di re-golazione del regime minimo, che compensa, in parte, ladeficienza di forza centrifuga delle masse ai bassi regimidi rotazione.

Questo modello costituisce un perfezionamento del pre-cedente e consente una migliore regolazione del minimo.

Fig. 25. — Regolatore tipo Bosch per tutti i regimi concomando esterno che agisce elasticamente sull'introduzionedel combustibile. Struttura e caratteristiche generali ana-loghe ai precedenti; si differenzia per il dispositivo di tra-smissione dei comandi esterni alla leva Ls. Nella trasmis-sione é inserita la molla E, per rendere la trasmissione stessaelastica, e la leva di rinvio L1 per demoltiplicare gli spo-stamenti dalla leva esterna Lc al fulcro F.

Si presta all'impiego su motori marini e gruppi elettro-geni, autobotti, autoscale, carrelli ferroviari, ecc.

Fig. 26. — Regolatore tipo Bosch per tutti i regimi conrapporto variabile (« a coulisse »).

Struttura e caratteristiche analoghe al precedente. Se nedifferenzia per il dispositivo di trasmissione e di comandoesterno, analogo a quello di fig. 24, con l'aggiunta, però,di un glifo ad S praticato nella piastrina G, la cui funzioneé di ridurre, nel campo dei regimi voluto, gli scarti che,per effetto della variazione del rapporto di trasmissione, ri-sulterebbero elevati.

Si presta all'impiego sui motori marini, gruppi elettro-geni, autobotti, autoscale, carrelli ferroviari, ecc.

Fig. 27. — Regolatore tipo Fiat per tutti i regimi concomando esterno che agisce sulla molla del regolatore.

Si differenzia dai precedenti per avere le masse M in-cernierate ed un'unica molla elicoidale tronco-conica E coas-siale col perno di comando Pc, agente sulle masse tramiteil cuscinetto reggispinta R. Comprende anche un dispositivoAm per la registrazione del minimo e l'arresto del motore.

é stato particolarmente studiato per l'impiego sui mo-tori agricoli, industriali e marini. La sua struttura é robustae semplificata rispetto ai modelli illustrati in precedenza.Il campo dei regimi d'utilizzazione é però limitato. Sullaleva del coniando esterno Lc esiste sempre il carico di rea-zione della molla E, per cui é necessaria una trasmissionedi comando dell'acceleratore rigida.

Fig. 28. — Regolatore tipo Bosch per tutti i regimi conmoltiplica del regime di rotazione. Caratterizzato dal rinvioad ingranaggi R con rapporto di trasmissione maggiore di 1,che consente una maggiore velocità di rotazione delle masseM rispetto all'albero a camme della pompa d'iniezione, equindi una maggior forza di regolazione.

Adatto per il comando di pompe d'iniezione a molti ci-lindri, di due o più pompe ed in generale quando si richie-dano maggiori forze di regolazione o maggiore sensibilità.

Per il rimanente, struttura analoga al modello illustratoin fig. 25.

é generalmente impiegato su motori di grande cilin-drata, per trazione ferroviaria.

Fig. 29. — Regolatore tipo Bosch per tutti i regimi conmoltiplica e rapporto variabile (« a coulisse »).

Compendia in sè le caratteristiche dei modelli di figg.26 e 28.

Fig. 30. — Regolatore tipo Fiat per minimo e massimoe per tutti i regimi con servocomando idraulico.

é del tipo semplice ad azione indiretta.Caratterizzato dal fatto che la leva di spostamento Ls,

anzichè azionare direttamente l'asta di regolazione A, azionail cassetto distributore di un cilindro idraulico servomo-tore S, mosso da olio sotto pressione e collegato elastica-mente all'asta di regolazione A. La maggior forza di rego-lazione é ottenuta col servocomando anzichè con un aumentodi regime del complesso rotante, come si aveva invece neiregolatori con moltiplica di fig. 28 e 29. Il complesso ro-tante é identico a quello di fig. 23.

Impiegato in sostituzione dei modelli con moltiplicaquando si richiedano grandi forze di regolazione o gradi diirregolarità particolarmente stretti.

Fig. 31. — Gruppo cilindro idraulico servomotore tipoFiat, particolarmente studiato per l'applicazione sui regola-tori centrifughi.

Fig. 32. — Regolatore tipo Fiat compensato (isodromo)e con moltiplica.

Strutturalmente consiste in un regolatore centrifugo adasse verticale, azionato da un rinvio ad ingranaggi conicicon rapporto di trasmissione maggiore di 1, con masse incer-nierate e con dispositivo meccanico di compensazione.

Il dispositivo di compensazione é costituito da una tra-smissione a ruote d'attrito R1 e R2 ad assi perpendicolaricon variazione continua di rapporto, da valori positivi avalori negativi, compreso il rapporto zero. La ruota R1 é so-lidale coll'albero a camme della pompa d'iniezione; la R2con un albero filettato B, sul quale si avvita un manicotto Cportante il perno di collegamento con una leva a squadra L,collegata a sua volta all'asta di regolazione A.

Lo spostamento delle masse conseguente ad una varia-zione di regime provoca lo spostamento della leva L e del-l'asta di regolazione, ed anche una corsa assiale della ruotad'attrito R2. In conseguenza di questa corsa assiale il puntodi contatto della R2 colla R1 non é più sul centro di questa( rapporto zero), ma spostato di un certo raggio, che provocauna rotazione della R2 in un senso o nell'altro (rapportodi trasmissione maggiore o minore di zero) a seconda cheil punto di contatto é al di sopra od al di sotto del centrodella R1.

Il senso della filettatura dell'albero B é tale da produrreuna corsa assiale del manicotto C che accentua lo sposta-mento iniziale della leva a squadra L e dell'asta di regola-zione. In conseguenza se lo spostamento iniziale é stato pro-vocato, ad esempio, da una diminuzione di regime ed hagenerato un aumento di portata, si genera un ulteriore au-mento di portata che accresce il regime e conseguentemente,riaprendo le masse, riporta la R2 contro il centro della R1.A questo punto, evidentemente, si ha dinuovo rapporto zeroe la R2 non ruota più; in conseguenza rimane stabilizzatoil regime primitivo, corrispondente a tale posizione di equi-librio, ma con una maggiore portata dovuta alla corsa chenel frattempo, durante la fase descritta, ha compiuto il ma-nicotto C.

La molla di reazione E (azionante le masse attraversoun leveraggio che corrisponde praticamente ad un aumentodi flessibilità della molla) é regolabile, col comando esterno,in modo da mantenere la posizione delle masse corrispon-dente a rapporto zero per qualsiasi regime voluto.

L'andamento della regolazione realizzato da questo re-golatore é illustrato in fig. 6.

L'impiego dei regolatori isodromi é limitato a casi par-ticolarissimi che richiedono una quasi assoluta costanza diregimi.

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Regolatori pneumatici.

Riferimenti general i :

M membranaC camera a depressioneE molle di reazioneA asta di regolazioneT tubazioni di collegamento col Ventur iLc Leva di comando

Fig. 35. — Regolatore tipo CAV per tutti i regimi.è del tipo ad azione indiretta con cilindro servomotore

a doppio effetto.Adatto ad essere montato sul lato destro o sinistro del

motore ed a funzionare con rotazione destra o sinistra del-l'albero di comando, mediante opportuno montaggio dellapompa ad ingranaggi E.

11 circuito é secondo lo schema di fig. 21, con 1 aggiuntadella valvola Vm di regolazione del minimo.

Può essere impiegato su motori per trazione stradale eferroviaria.

Figg. 33-34. — Regolatori tipo Bosch per tutti i regimi.Sono del tipo semplice ad azione diretta, particolarmente

studiati per una grande produzione e con possibilità di in-stallazione e di comando sia sul lato destro che sul latosinistro del motore.

Vengono largamente impiegati sui motori di piccola ci-lindrata per autoveicoli stradali e sui trattori agricoli, quandonon vi siano elevate esigenze relative al grado di irregola-rità e quando siano sufficienti piccole forze di regolazione.

Regolatori idraulici.

Riferimenti generali :

E pompa ad ingranaggiP1 stantuffo amplificatoreF foratura di trafilamentoV valvolaPV stantuffo-valvolaM1 molla della valvolaM molla dello stantuffo servomotoreL organo di comando (azionato dall'acceleratore).

Fig. 36. — Regolatore tipo Fiat per tutti i regimi.è del tipo ad azione indiretta con cilindro servomotore

a semplice effetto.Adatto ad essere montato sul lato destro o sinistro del

motore ed a funzionare con rotazione destra o sinistra del-l'albero di comando, mediante la commutazione in Cm deicondotti d'uscita e d'entrata della pompa ad ingranaggi E.Il circuito è secondo lo schema di fig. 22.

La struttura é semplificata rispetto al tipo precedente.Fig. 37. — Schema idraulico del regolatore a semplice

effetto di fig. 36.

Regolatori misti.

Fig. 37.

Fig. 38. — Regolatore a tutti i regimi ad azione centri-fuga e pneumatica stabilizzata da ammortizzatore idraulico.

é costituito da un gruppo regolatore centrifugo C, lacui azione é integrata da un gruppo regolatore pneumaticoP e stabilizzata da un ammortizzatore idraulico I.

é di impiego particolare.

Osvaldo Gorrini

Finitura e protezione delle lamiere metalliche nelle carrozzerie di serieLa vita di un'autovettura non é misurata semplicemente da quella dei suoi organi meccanici. é perciò che,nella odierna produzione di grande serie, anche i problemi connessi con la verniciatura delle carrozzeriehanno assunto una enorme importanza. Essi sono tuttavia generalmente poco conosciuti. Nel presente ar-ticolo vengono ricordati agli ingegneri i principi scientifici su cui si basa la verniciatura; viene fatto ilpunto sui materiali e i metodi più moderni usati nella grande industria e in particolare viene descritta una

grande realizzazione in questo campo, cioé l'impianto di verniciatura della FIAT Sezione Auto.

Fig. 36.

1. - Introduzione.

In attesa che le materie plastiche, attraversatala fase sperimentale at tuale, si dimostrino atte a so-stituire i material i metallici , pe r alcuni anni , secon-do il parere degli esperti , la carrozzeria dell 'auto-mobile di serie, generalizzatasi sul tipo portante ,sarà ancora in prevalenza costituita da lamiere me-talliche s tampate alla pressa e saldate. Il materialeche unisce la resistenza alla facilità di stampaggioe di saldatura e al basso costo è la lamiera di ac-ciaio dolce per stampaggio profondo. L 'al luminiolegato e bonificato potrebbe presentare dei van-taggi per il peso ma é di costo t roppo elevato.

La lamiera di acciaio dolce non possiede nè puòarrivare a possedere uno stato superficiale estetica-niente accettabile e non é stabile nel t empo perchèsotto l 'azione degli agenti atmosferici si ossida.

Si potrebbe pensare all 'acciaio inossidabile e ciò

é già stato fatto per i vagoni ferroviari (Budd) maper la carrozzeria il suo costo é ancora t roppo ele-vato e obbligherebbe al l ' impiego di grandi quan-tità di material i strategici (Nichel e Cromo).

La lamiera di acciaio deve essere perciò trat-tata in modo da presentare una finitura estetica-mente gradevole e tale da consentire una estesagamma di colori e di aspetti pe r accontentare tut t ii gusti. Inol tre deve essere protet ta contro l 'azionedegli agenti atmosferici per un periodo di temposufficientemente lungo (prat icamente alcuni anni). .La soluzione di queste due esigenze è data dallaprotezione del metallo a mezzo della vernice, cioédi una pellicola di sostanza organica che può ve-nire applicata in moltissimi modi ed essere costi-tuita da un estesissimo numero di sostanze.

Qui ci soffermeremo in part icolare sul ciclo diverniciatura a base sintetica a forno.

Le vernici sintetiche infatti si sono dimostrate

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