Motore Diesel

Il motore diesel era considerato, fino ad un'epoca recente, come un motore rumoroso, inquinante e pesante, riservato normalmente agli autocarri, furgoni e taxi.
Ma, con l'arrivo dei motori diesel leggeri, rapidi e potenti ed il perfezionamento dei loro sistemi d'iniezione, la situazione è cambiata negli anni 1980.
Il motore diesel ha acquisito i suoi gradi di nobiltà.
Lo si presenta anche a volte come il motore del futuro.
Il vantaggio principale del motore diesel rispetto al motore a benzina è il suo debole costo d'utilizzo.
Questo risultato è dovuto in parte al migliore rendimento del motore diesel - risultando dal fatto che funziona con un tasso di compressione elevato - in parte al prezzo inferiore del combustibile rispetto a quello della benzina, benché questa differenza si riduca ad ogni nuovo aumento tariffario.



Legenda:
1 Iniettore
2 albero a camme
3 valvola
4 pistone
5 biella
6 albero a gomito







Il principio di funzionamento
Un motore diesel funziona differentemente da un motore a benzina.
Anche se i loro principali organi sono simili e se rispettano lo stesso ciclo a quattro tempi, un motore diesel ed un motore ad esplosione presentano differenze sensibili, in particolare nel modo in cui il miscuglio carburato viene infiammato e nel modo in cui la potenza derivante viene controllata.
In un motore a benzina, il carburante è infiammato da una scintilla elettrica.
In un motore diesel, l'accensione è ottenuta da un'autoaccensione del combustibile a seguito del riscaldamento dell'aria sotto l'effetto della compressione.
Una relazione volumetrica normale è da 20 ad 1 per un motore diesel (mentre è da 9 ad 1 per un motore a benzina).
Tale tasso di compressione porta la temperatura dell'aria nel cilindro a più di 450 °C.
Essendo questa temperatura quella dell'autoaccensione del gasolio, quest'ultimo si infiamma spontaneamente al contatto dell'aria, senza che ci sia bisogno di una scintilla, e, quindi, senza sistema d'accensione.
Un motore a benzina ammette una massa di carburante variabile da un ciclo all'altro in funzione dell'apertura della farfalla dei gas.
Un motore diesel, al contrario, aspira sempre la stessa massa d'aria (a regime uguale) con un condotto di sezione costante nel quale si interpone la valvola d'aspirazione (non c'è né carburatore, né farfalla).
Alla fine della fase d'aspirazione, la valvola si chiude, quindi il pistone, sottoposto all'inerzia dell'insieme albero a gomito-volano motore, risale verso l'alto del cilindro comprimendo l'aria circa ad 1/20 del suo volume iniziale.
È alla fine di questa fase di compressione che una quantità precisamente proporzionata di combustibile (gasolio) è iniettata nella camera di combustione.
A causa della temperatura elevata dell'aria compressa, questo combustibile si infiamma immediatamente ed i gas caldi, dilatandosi, rilanciano il pistone con forza.
Quando il pistone risale nel cilindro, in occasione della fase di scappamento, la valvola di scappamento si apre per rilasciare i gas bruciati ed evacuarli nel sistema di scappamento.
Alla fine della fase di scappamento, il cilindro è pronto ad immettere un nuovo carico d'aria fresca affinché il ciclo completo ricominci.


La struttura dei motori diesel
Gli organi principali di un motore diesel sono simili a quelli dei motori a benzina e svolgono le stesse funzioni.
Tuttavia, il motore diesel deve comportare parti più resistenti dei corrispondenti motori a benzina poiché, essendo il tasso di compressione chiaramente superiore, le sollecitazioni meccaniche sono nettamente più importanti.
Le pareti di un motore diesel sono in generale molto più spesse di quelle di un motore a benzina e portano ulteriori vene e rinforzi per resistere meglio alle sollecitazioni meccaniche e termiche.
I pistoni, le bielle, l'albero a gomito devono essere più resistenti degli stessi organi montati su un motore a benzina.

L'iniezione indiretta:
Affinché un motore a combustione interna funzioni con regolarità ed abbia un buon rendimento, il combustibile e l'aria devono essere correttamente mescolati.
I problemi posti dal miscuglio aria-carburante sono particolarmente difficili in un motore diesel, poiché questi componenti sono introdotti nei cilindri in momenti diversi del ciclo.
Esistono due tipi d'iniezione: l'iniezione diretta e l'iniezione indiretta.
Tradizionalmente, è la soluzione dell'iniezione indiretta che è stata più usata, poiché costituisce il mezzo più semplice per garantire una miscela della quantità di combustibile con l'aria già fortemente compressa nella camera di combustione.
Inoltre, in un motore ad iniezione indiretta, il combustibile non è iniettato direttamente nella camera di combustione principale, ma è inviato in una piccola camera (chiamata camera di precombustione) dove si innesca effettivamente la combustione.

L'iniezione diretta
Un motore diesel ad iniezione diretta non possiede camere nella quale il combustibile è iniettato.
Il gasolio è inviato direttamente nella camera di combustione. I progettisti devono portare un'attenzione particolare al disegno della camera di combustione sistemata nella testa del pistone affinché generi una pressione sufficiente.


Le candele di preriscaldamento
Per facilitare la partenza a freddo il motore diesel è fornito di candele di preriscaldamento. Quest'organi, che somigliano a candele d'accensione ma che sono più corte e più spesse, sono collegati all'alimentazione elettrica del veicolo; comprendono una resistenza interna che si surriscalda molto rapidamente appena è messa sotto tensione.
Le candele di preriscaldamento sono messe in funzione dalla chiave di accensione.
Sui motori più recenti, sono automaticamente disattivate appena il motore è accelerato sopra il suo regime di minimo.

Il controllo del regime
Un motore diesel non è controllato come un motore a benzina, poiché la massa d'aria aspirata ad ogni ciclo è sempre la stessa indipendentemente dallo sforzo che gli è richiesto.
Il regime del motore è soltanto controllato dalla quantità di combustibile polverizzato nella camera di combustione. Una quantità superiore di gasolio iniettato dà una combustione più viva e produce una forza più importante.
Il pedale d'accelerazione è collegato al dispositivo di dosaggio (il regolatore) del sistema d'iniezione e non, come in un motore a benzina, ad una farfalla d'immissione d'aria.

L'avviamento di un motore diesel
Come i motori a benzina, i motori diesel sono lanciati da un motore elettrico (avviatore) che inizia il ciclo compressione-infiammazione.
A freddo, tuttavia, il motore diesel è più difficile da avviare, ciò per almeno due ragioni.
Da un lato, oppongono, a causa del loro tasso di compressione elevato, una forte resistenza all'avviamento.
D'altra parte, la sola compressione dell'aria fredda non permette di raggiungere una temperatura sufficientemente elevata perché il combustibile si infiammi spontaneamente.
Per attenuare quest'inconveniente, i produttori hanno adottato per i loro motori candele di preriscaldamento.
Si tratta di piccoli elementi nei quali è incorporata una resistenza elettrica riscaldante. Sono alimentati dall'accumulatore del veicolo e messi sotto tensione per alcuni secondi prima dell'avvio del motore.

Edited by IvanSasi - 26/9/2010, 22:27