Il motore alternativo The reciprocating engine
Dal pistone che scende alla manetta in cabina: un motore a quattro cilindri contrapposti, smontato pezzo per pezzo e fatto girare in sei simulatori, uno per ogni punto che l'esame chiede. From the piston going down to the throttle in the cockpit: a flat-four engine taken apart piece by piece and run in six simulators, one for each point the exam asks.
Com'è fatto: Lycoming IO-360 What it is made of: Lycoming IO-360
Trascina per ruotare, scorri per ingrandire, tocca un pezzo per leggerne la funzione. Lo slider Spaccato separa i componenti lungo gli assi dei cilindri, Sezione taglia il motore a metà, Gira muove la manovella e con lei pistoni e bielle. Ciclo guarda dentro i cilindri: miscela spruzzata e aspirata, scintilla di ciascuna candela nell'ordine 1-3-2-4, fronte di fiamma e scarico, con l'anticipo regolabile. È un modello didattico dei quattro cilindri contrapposti della famiglia IO-360, non una riproduzione fedele di una versione precisa. Drag to rotate, scroll to zoom, tap a part to read what it does. The Explode slider separates the components along the cylinder axes, Section cuts the engine in half, Run turns the crank and with it pistons and rods. Cycle looks inside the cylinders: mixture sprayed and drawn in, the spark of each plug in the order 1-3-2-4, flame front and exhaust, with an adjustable advance. It is a teaching model of the IO-360 family flat-four, not an exact reproduction of one particular version.
Cosa dice la sigla IO-360-E2D What IO-360-E2D says
Il carburante è dosato da un servo e spruzzato da un ugello per cilindro. Senza lettera davanti (O-360) il motore ha il carburatore.Fuel is metered by a servo and sprayed by one nozzle per cylinder. With no letter in front (O-360) the engine has a carburettor.
I cilindri stanno su due file piatte, una di fronte all'altra, con l'albero a gomiti nel mezzo. Il raffreddamento è ad aria.The cylinders sit in two flat banks facing each other with the crankshaft between them. It is air cooled.
In pollici cubi: 361 in³, cioè 5,9 litri, quattro cilindri con alesaggio 5,125 in e corsa 4,375 in.In cubic inches: 361 in³, or 5.9 litres, four cylinders with a 5.125 in bore and a 4.375 in stroke.
Il suffisso indica la versione: disposizione degli accessori, magneti, presa del regolatore e altri dettagli. Non è un codice leggibile lettera per lettera, e per la potenza e gli accessori esatti di E2D si consulta la targhetta e la scheda del certificato tipo (TCDS) del motore.The suffix marks the version: accessory layout, magnetos, governor drive and other details. It is not a code you can read letter by letter, and for the exact power and accessories of E2D you read the data plate and the engine's type certificate data sheet (TCDS).
Altre lettere davanti al nome della famiglia: Other letters in front of the family name: T = Turbocompresso (es. TIO-360)Turbocharged (e.g. TIO-360) ; AE = Acrobatico, con circuito olio adatto al volo rovescio (es. AEIO-360)Aerobatic, with an oil system for inverted flight (e.g. AEIO-360) ; H = Montaggio orizzontale per elicottero (es. HIO-360)Horizontal mounting for helicopters (e.g. HIO-360) ; X, Y = Spesso aggiunte davanti per i motori solo sperimentaliOften added in front for experimental-only engines . Per le versioni e le potenze certificate fa fede la pubblicazione Lycoming dei motori certificati e la scheda del certificato tipo. Fonti: For certified versions and ratings, Lycoming's certificated engines publication and the type certificate data sheet are the reference. Sources: Kitplanes, Wikipedia, Lycoming O-360.
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Carter e albero a gomitiCrankcase and crankshaft
Due semicarter in lega leggera reggono i cuscinetti dell'albero, che trasforma il moto alternato in rotazione e porta l'elica sulla flangia anteriore.Two light-alloy crankcase halves hold the crankshaft bearings. The crankshaft turns the back-and-forth motion into rotation and carries the propeller on the front flange.
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Pistoni, bielle e cilindriPistons, rods and cylinders
Il pistone scorre nella canna d'acciaio, alettata per il raffreddamento ad aria, e spinge la biella. Le fasce fanno tenuta e raschiano l'olio.The piston slides in a steel barrel, finned for air cooling, and pushes the rod. The rings seal and scrape the oil.
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Teste, valvole e distribuzioneHeads, valves and valve train
In testa ci sono la camera di combustione, le valvole e le candele. L'albero a camme apre le valvole tramite punterie, aste e bilancieri.The head holds the combustion chamber, valves and plugs. The camshaft opens the valves through lifters, pushrods and rockers.
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Accensione, olio, iniezioneIgnition, oil, injection
Due magneti indipendenti accendono due candele per cilindro. La coppa raccoglie l'olio di un circuito a carter umido. Il servo e gli ugelli dosano il carburante.Two independent magnetos fire two plugs per cylinder. The sump holds the oil of a wet-sump circuit. The servo and nozzles meter the fuel.
Il ciclo a quattro tempi The four-stroke cycle
Aspirazione, compressione, combustione ed espansione, scarico: due giri dell'albero, 720°, per ogni cilindro. Il diagramma pressione volume racchiude il lavoro: più è grande il ciclo, più potenza. L'anello della distribuzione mostra quando le valvole sono aperte, e le quattro barre in basso come i cilindri si sfasano di 180° nell'ordine 1-3-2-4, così ogni mezzo giro c'è sempre un cilindro che spinge. Intake, compression, power, exhaust: two crankshaft turns, 720°, for each cylinder. The pressure-volume diagram encloses the work: the bigger the loop, the more power. The timing ring shows when the valves are open, and the four bars underneath how the cylinders are staggered by 180° in the order 1-3-2-4, so every half turn there is always a cylinder pushing.
- aspirazioneintake
- compressionecompression
- combustionepower
- scaricoexhaust
- Pressione media indicataMean effective pressure
- Potenza indicata a 2400 giriIndicated power at 2400 rpm
- Picco di pressionePeak pressure
- Posizione del piccoPeak position
- Durata della combustioneBurn duration
Perché le valvole non si aprono nei punti morti Why the valves do not open at the dead centres
La colonna di gas ha inerzia. L'aspirazione si apre un po' prima del PMS e si chiude dopo il PMI, perché la miscela in moto continua a entrare anche quando il pistone ha già invertito. Lo scarico si apre prima del PMI, così la pressione residua esce da sola e il pistone non deve spingerla fuori. Per qualche grado, attorno al PMS di fine scarico, le due valvole sono aperte insieme: è l'incrocio, e serve a spazzare via i gas bruciati.
The gas column has inertia. The intake opens a little before TDC and closes after BDC, because the moving charge keeps flowing in even after the piston has reversed. The exhaust opens before BDC, so the leftover pressure leaves on its own and the piston does not have to push it out. For a few degrees around TDC at the end of exhaust both valves are open together: that is overlap, and it helps sweep out the burnt gas.
Accensione e controllo dei magneti Ignition and the magneto check
Due magneti autonomi, che non dipendono dall'impianto elettrico, alimentano due candele per cilindro. Con un solo magnete il fronte di fiamma è uno e la combustione dura di più, quindi il motore perde qualche giro: è normale, e il controllo prima del decollo misura proprio quanto. Prova i guasti: a ciascuno corrisponde un sintomo diverso. Two self-contained magnetos, independent of the electrical system, feed two plugs per cylinder. On a single magneto there is one flame front and the burn lasts longer, so the engine loses a few revs: that is normal, and the pre-take-off check measures exactly how many. Try the faults: each one has a different symptom.
- BOTHBOTH
- Destro (R)Right (R)
- Sinistro (L)Left (L)
- OFFOFF
Limiti tipici (verifica il POH): calo massimo / differenza massimaTypical limits (check the POH): maximum drop / maximum difference rpm
Iniezione, scintilla e scoppio Injection, spark and the burn
In un motore a iniezione ogni cilindro ha il suo ugello nel condotto di aspirazione, che spruzza benzina in modo continuo: a valvola chiusa la nebbia aspetta, a valvola aperta il pistone che scende la aspira insieme all'aria. La miscela viene compressa e, un certo anticipo prima del PMS, le due candele scoccano insieme. Da ogni candela parte un fronte di fiamma, la pressione sale e spinge il pistone. I magneti sono legati all'albero: le scintille arrivano nell'ordine 1-3-2-4, una ogni 180° di manovella, ciascuna nella compressione del proprio cilindro. L'anticipo tipico è 20° o 25° prima del PMS secondo il modello: controlla il POH e la scheda del motore. In a fuel-injected engine every cylinder has its own nozzle in the intake port, spraying fuel all the time: with the valve shut the mist waits, with the valve open the falling piston draws it in together with the air. The mixture is compressed and, some advance before TDC, the two plugs fire together. A flame front leaves each plug, pressure rises and pushes the piston. The magnetos are tied to the crankshaft: the sparks come in the order 1-3-2-4, one every 180° of crank, each in the compression stroke of its own cylinder. The typical advance is 20° or 25° before TDC depending on the model: check the POH and the engine data sheet.
- ariaair
- benzinafuel
- fiammaflame
- gas bruciati caldihot burnt gas
- scaricoexhaust
- Prossima scintillaNext spark
- Tra due scintilleBetween sparks
- Scintilla cilindro 1Cylinder 1 spark
- Scintilla cilindro 3Cylinder 3 spark
- Scintilla cilindro 2Cylinder 2 spark
- Scintilla cilindro 4Cylinder 4 spark
Cosa è semplificato What is simplified
Gli angoli sono riferiti al cilindro che scoppia per primo nell'ordine 1-3-2-4, con 0° al PMS di inizio aspirazione. Il disegno mostra una sezione per cilindro, con le due candele ai lati della camera e gli ugelli nel condotto di aspirazione; sul motore vero le posizioni cambiano, ma l'ordine e gli intervalli sono quelli. L'iniezione a flusso continuo non è sincronizzata con le valvole: il carburante arriva sempre, ed è la valvola a decidere quando entra. Le particelle sono una rappresentazione, non una simulazione del flusso.
Angles are measured on the cylinder that fires first in the order 1-3-2-4, with 0° at TDC at the start of intake. The drawing is one section per cylinder, with the two plugs at the sides of the chamber and the nozzles in the intake port; on a real engine the positions differ, but the order and the intervals are the same. Continuous-flow injection is not synchronised with the valves: fuel always arrives, and it is the valve that decides when it enters. The particles are an illustration, not a flow simulation.
Miscela, quota ed EGT Mixture, altitude and EGT
La benzina brucia bene in una fascia stretta di rapporti con l'aria. La massima potenza sta un po' dalla parte ricca della miscela stechiometrica, dove l'EGT è già scesa; la massima temperatura dei gas di scarico sta sulla stechiometrica. Salendo, l'aria si rarefà ma il getto dosa quasi lo stesso carburante: se non porti indietro la leva, la miscela si arricchisce, perde potenza e consuma di più. Fuel burns well in a narrow band of ratios with air. Best power sits a little on the rich side of the stoichiometric mixture, where the EGT has already dropped; the highest exhaust temperature sits at stoichiometric. Climbing, the air thins but the jet meters almost the same fuel: unless you pull the lever back, the mixture enriches, power is lost and fuel is wasted.
- PotenzaPower
- Del massimoOf the best
- ConsumoFuel flow
- EGTEGT
- Aria : benzinaAir : fuel
- Pressione realeActual pressure
Ghiaccio al carburatore Carburettor ice
La benzina che evapora e l'aria che accelera nel venturi sottraggono calore: alla farfalla l'aria può essere venti o trenta gradi più fredda di quella esterna. Se è umida, l'acqua condensa e gela anche in una giornata mite. La mappa mostra, per la manetta scelta, dove cadono i casi di ghiaccio leggero, moderato e grave. Il modello è indicativo, non sostituisce la tabella del manuale. Evaporating fuel and air accelerating through the venturi both take heat away: at the throttle the air can be twenty or thirty degrees colder than outside. If it is humid the water condenses and freezes even on a mild day. The map shows, for the chosen throttle, where light, moderate and serious icing fall. The model is indicative and does not replace the manual's chart.
- leggerolight
- moderatomoderate
- graveserious
- RischioRisk
- Temp. alla farfallaThrottle temperature
- Acqua condensataCondensed water
- OstruzioneBlockage
- TempoTime
Potenza, pressione e giri Power, manifold pressure and rpm
La potenza segue la massa d'aria che il motore inghiotte, cioè la pressione di aspirazione (MAP) per i giri, meno l'attrito. Con l'elica a passo fisso giri e pressione si muovono insieme con la manetta. Con l'elica a giri costanti hai due comandi: la manetta fissa la pressione, la leva dell'elica fissa i giri. Salendo con il gas tutto avanti la pressione cala: la quota critica è dove non puoi più mantenerla. Power follows the mass of air the engine swallows, that is manifold pressure (MAP) times rpm, less friction. With a fixed-pitch prop revs and pressure move together with the throttle. With a constant-speed prop you have two controls: the throttle sets the pressure, the prop lever sets the revs. Climbing at full throttle the pressure falls: the critical altitude is where you can no longer hold it.
- PotenzaPower
- Del massimoOf maximum
- ConsumoFuel flow
- MAPMAP
- GiriRPM
- Quota critica di questo gasCritical altitude of this throttle
Raffreddamento e lubrificazione Cooling and lubrication
Un terzo circa dell'energia del carburante esce come calore dagli scarichi e un terzo resta nel metallo: il motore è raffreddato dall'aria che entra dal cofano e dall'olio, che lubrifica, porta via calore e protegge dalla corrosione. Le temperature seguono i comandi con ritardo, come un vero motore: parti freddo e porta il motore a regime, poi prova a ridurre la potenza di colpo e guarda la velocità con cui scende la CHT. About a third of the fuel's energy leaves as heat through the exhaust and a third stays in the metal: the engine is cooled by the air entering the cowling and by the oil, which lubricates, carries heat away and protects against corrosion. Temperatures follow the controls with a lag, as in a real engine: start cold and bring it to temperature, then try cutting power suddenly and watch how fast the CHT falls.
- Variazione CHTCHT rate
- RaffreddamentoCooling
Limiti indicativi: verifica sempre il manuale del tuo velivolo.Indicative limits: always check your aircraft's manual.
Quando qualcosa non va When something is wrong
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DetonazioneDetonation
La parte finale della carica esplode da sola invece di bruciare in modo progressivo. Pressioni e temperature salgono di colpo e possono bucare i pistoni. Cause: carburante con ottani insufficienti, potenza alta con miscela povera, testa troppo calda, anticipo eccessivo. Rimedio: arricchisci, riduci la potenza, apri le alette.The last part of the charge explodes by itself instead of burning progressively. Pressures and temperatures spike and can burn through pistons. Causes: fuel with too low an octane, high power with a lean mixture, a head that is too hot, excessive advance. Remedy: enrich, reduce power, open the cowl flaps.
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PreaccensionePre-ignition
La miscela si accende prima della scintilla, innescata da un punto incandescente come un deposito o una candela troppo calda. Può continuare anche a magneti spenti. Si distingue dalla detonazione perché non è un'esplosione ma un'accensione fuori tempo, ma gli effetti sulla testa sono simili.The mixture ignites before the spark, started by a glowing spot such as a deposit or a plug that is too hot. It can continue even with the magnetos off. It differs from detonation because it is not an explosion but an ignition out of time, though the effects on the head are similar.
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Ritorno di fiammaBackfire
La miscela troppo povera brucia lentamente e arriva ancora accesa mentre la valvola di aspirazione si apre: la fiamma torna nel collettore. Si sente come uno scoppio nell'aspirazione.A mixture that is too lean burns slowly and is still alight when the intake valve opens: the flame returns into the manifold. It is heard as a bang in the intake.
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Perdita di pressione olioLoss of oil pressure
Con la temperatura normale è spesso lo strumento, ma se scende anche la quantità o sale la temperatura è una perdita vera. Il motore può grippare in pochi minuti: riduci la potenza e atterra appena possibile.With normal temperature it is often the gauge, but if the quantity also falls or the temperature rises it is a real leak. The engine can seize in minutes: reduce power and land as soon as possible.
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Controlli da fare a terraChecks on the ground
Livello dell'olio prima di ogni volo, carburante drenato per acqua e sedimenti, avviamento con pressione olio che sale entro pochi secondi, riscaldamento del motore prima di dare potenza, controllo magneti e aria calda prima del decollo, miscela in avanti per il decollo, salvo l'impoverimento prescritto ad alta quota.Oil level before every flight, fuel drained for water and sediment, a start with oil pressure rising within seconds, warming up before giving power, magneto and carb heat checks before take-off, mixture forward for take-off except for the leaning prescribed at high altitude.
Quiz
Sei domande casuali sul motore. Six random questions on the engine.