Motore Diesel: come funziona e quali sono i suoi vantaggi?
Un motore diesel è un motore a combustione a pistoni che spesso brucia gasolio e converte l'energia termica in lavoro meccanico. L'energia termica è ottenuta nel motore convertendo il carburante in calore attraverso la combustione.
Quando il carburante viene bruciato, la temperatura e la pressione nel motore aumentano. L'aumento della pressione della sostanza di lavoro agisce sui pistoni del motore, che convertono questa energia in lavoro meccanico.
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Come funziona un motore diesel?
Il motore diesel accende la miscela di carburante e aria attraverso l'elevata temperatura dell'aria compressa nella camera di combustione. È principalmente costruito come un quattro tempi, ma può anche essere costruito come due tempi.
Poiché la maggior parte delle auto è dotata di motori a quattro tempi, descriveremo la funzione di un motore diesel a quattro tempi. Il principio di funzionamento di un motore diesel a quattro tempi è molto simile a quello di un motore a benzina.
Motore a quattro tempi: come funziona e quali sono i suoi vantaggi
La differenza principale è che con un motore diesel, nei cilindri viene aspirata solo aria pulita, in cui viene iniettato il carburante dopo essere stato compresso e riscaldato. Tale miscela viene quindi accesa dal calore di compressione, non da una scintilla di una candela, come con un motore a benzina.
Motore diesel a quattro tempi:
1. Aspirazione
Durante l'aspirazione, il pistone del motore si sposta dal punto morto superiore al punto morto inferiore mentre le valvole di aspirazione sono aperte. Lo spazio al di sopra del pistone aumenta così, le valvole di aspirazione sono aperte e viene così abilitata l'aspirazione dell'aria nella camera di combustione.
2. Compressione
La fase di compressione si verifica dopo la chiusura delle valvole di aspirazione. Durante questa fase, il pistone si sposta dal suo punto centrale inferiore verso l'alto fino al suo punto centrale superiore, comprimendo così l'aria, che per questo si riscalda e, non potendo espandersi, aumenta anche la pressione.
Rapporto di compressione: che effetto ha sul motore?
Poco prima che il pistone raggiunga il suo punto morto superiore, il carburante (gasolio) viene iniettato nell'aria compressa, che nebulizza, vaporizza e si accende, creando espansione. In questa fase le valvole di aspirazione e scarico sono chiuse.
3. Espansione
Durante l'espansione, il pistone si sposta dal punto morto superiore al punto morto inferiore, con le valvole di aspirazione e scarico chiuse. La miscela si accende e viene rilasciata energia termica, aumentando la pressione nel cilindro. La pressione agisce sul pistone spingendolo fino al punto morto inferiore. In questo modo l'energia termica viene convertita in lavoro meccanico.
4. Scarico
Durante la fase finale, le valvole di scarico sono aperte e il pistone si sposta dalla sua posizione di punto morto inferiore verso l'alto fino alla sua posizione di punto morto superiore, spingendo i gas di scarico fuori dal cilindro. Tuttavia, per migliorare lo svuotamento del cilindro, le valvole di scarico si chiudono solo dopo che il pistone ha raggiunto il suo punto morto superiore e le valvole di aspirazione sono già aperte.
Questi quattro cicli (fasi) si verificano durante due giri dell'albero motore e si ripetono costantemente.
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Tipi di motori diesel
In base al design della camera di combustione e al luogo di iniezione del carburante, distinguiamo i motori diesel:
- Motori a iniezione diretta - l'iniezione del carburante e tutta la combustione avvengono in una camera di combustione principale
- Motori a iniezione indiretta - l'iniezione del carburante e la fase iniziale della combustione avvengono in uno spazio speciale, nella camera, e solo allora viene trasferito nello spazio di combustione principale
Regolazione della potenza del motore diesel
La potenza del motore diesel è regolata dalla quantità di carburante iniettata nella camera di combustione con approssimativamente lo stesso volume d'aria per ciclo di lavoro.
Quindi cambia la ricchezza, cioè la qualità della miscela. Una quantità variabile di carburante fornita dal dispositivo di iniezione realizza la regolazione della potenza.
Vantaggi e svantaggi del motore diesel
I motori diesel sono strutturalmente più complessi dei motori a benzina, ma le loro prestazioni sono inferiori, principalmente a causa della combustione di un carburante diverso. A parità di tecnologia e cilindrata, la potenza di un motore a benzina è sempre maggiore. Tuttavia, il vantaggio dei motori diesel è un minor consumo e una maggiore durata.
Tuttavia, la tecnologia è avanzata e quasi tutti i motori diesel sono ora turbocompressi o sovralimentati. In combinazione con una tecnologia di iniezione diretta, sono garantite elevate prestazioni, bassi consumi di carburante e minori emissioni prodotte.
Turbocompressore: quali sono i suoi vantaggi e cos'è il turbo lag?
Questi motori sono adatti a lunghi viaggi e non a brevi spostamenti in città, in quanto il tempo necessario per portare il motore alla temperatura di esercizio è molto più lungo che nel caso di un motore a benzina.