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Il motore Diesel

Page history last edited by Gemma De Rosa 8 years, 11 months ago

Group Project

 

 


 

Introduzione

 

Il motore è un tipo di macchina in grado di trasformare in energia meccanica l’energia termica prodotta durante la combustione di una sostanza che brucia in una camera a volume variabile. Esistono diversi tipi di motore a combustione interna. Il motore diesel utilizza gasolio e viene usato soprattutto nella propulsione navale, per autobus e autocarri, ma è frequente anche su autovetture. Sia i motori a benzina, sia quelli diesel vengono prodotti in modelli a due e quattro tempi.

Il motore diesel è un tipo di motore a combustione interna. L'accensione della miscela aria-carburante, avviene per compressione e non viene provocata da una scintilla o da altri agenti esterni come nel caso dei motori alimentati a benzina. L'aria all'interno del cilindro viene compressa ad elevati valori e in seguito si ha un innalzamento della temperatura. In questo modo avviene l'accensione spontanea della miscela a causa di questa elevata temperatura. Questo tipo di motore (che si compone di una compressione adiabatica, un’isobara durante la quale avviene la combustione, un’espansione adiabatica e un’isocora), venne ideato con lo scopo di costruire un motore di grande potenza ed elevato rendimento che potesse sostituire i motori a vapore, che avevano un rendimento del 10%.

Inizialmente si dimostrò che poteva funzionare anche con vari oli vegetali e di semi. In seguito una delle maggiori compagnie petrolifere, scoraggiò e fece proibire l’uso di carburanti alternativi (dall’alcool per i motori a ciclo Otto, agli oli vegetali per il motore diesel) a favore dei derivati del petrolio.

 

 

Tutti i motori diesel girano senza alcun problema con oli alimentari e genericamente con qualsiasi cosa che sia combustibile e iniettabile che si tratti di olio alimentare crudo o esausto grasso di balena,poco conta. Da qui a dire che funziona perfettamente ce ne passa. Il fatto che un motore a gasolio sia in grado di bruciare olio di colza, non fa di quest’ultimo un combustibile adatto all’autotrazione. Altrimenti, per assurdo, potremmo anche fare il pieno di olio girasole, olio di semi vari e addirittura olio di scarto da frittura. La colza non è un carburante utilizzabile senza precauzioni e qualcuno se ne è accorto sulla propria pelle. Quest'olio infatti, brucia, è vero, ma è anche tanto, troppo viscoso. Se infilato nel serbatoio di qualche vecchia Mercedes 300d degli anni Settanta non crea problemi, ma nel motore di qualche nuova CDI ne mette fuori uso l’alimentazione in breve tempo.

 

Differenze: C'è un pò di confusione tra Biodiesel e Olio di colza infatti, mentre l'olio di colza è un olio vegetale, ottenuto mediante la spremitura dei semi di colza e utilizzato per friggere le patatine il Biodiesel è un combustibile VERO, ottenuto da un processo di raffinazione. L'olio di colza infatti ha una viscosità diverse volte maggiore di quella del gasolio, inoltre può lasciare residui nel motore della nostra vettura. Nel biodiesel, invece, l'olio vegetale fa le veci del petrolio e vien fatto reagire con metanolo in una reazione chimica chiamata transesterificazione. Questo processo permette di ridurre la viscosità dell’olio vegetale a un decimo rispetto al prodotto grezzo avvicinandola, quindi, a quella tipica del gasolio e, non ultimo, fa aumentarne il numero di cetano di circa quindici grandezze, portando anche questo a livelli accettabili per la combustione in motori a ciclo diesel veloci.

Volendo essere un po' più precisi, però, i due combustibili differiscono per più di un particolare: il biodiesel è più viscoso del gasolio (circa 5 cSt contro 2,6), meno stabile all’ossidazione e ha punti di intorbidimento e scorrimento, determinano il comportamento del carburante al variare della temperatura ambientale, decisamente meno favorevoli.

 

 

Membri del gruppo

 

  • Amato Rita Ramona
  • Avolicino Maria Laura
  • Bellusci Chiara
  • Bloise Maria Grazia
  • Capalbo Cristina
  • Galiano Francesca

 

 

Origine ed evoluzione del motore Diesel

 

 I motori Diesel vennero inventati con lo scopo principale di migliorare il rendimento dei motori in relazione ai motori a benzina, che non avevano ancora soppiantato i motori a vapore nei mezzi pesanti. Venne così ideato il sistema a “testa calda” che consisteva semplicemente nel fare un’intercapedine sopra la testata.

I primi motori Diesel, infatti, erano stati ideati per essere installati solo su grandi mezzi dove era necessaria un elevata potenza.

I primi piccoli motori Diesel funzionavano grazie ad una pre-camera dove il combustibile veniva pre-riscaldato grazie ad una candeletta, prima di essere immesso nella camera di combustione, compresso ad una pressione di 1500 bar. L’attenzione dei progettisti puntò al modo di eliminare il riscaldamento del serbatoio per migliorare la sicurezza dei veicoli e la continuità di rendimento. Passarono moltissimi anni e si arriva fino agli anni '90 quando la casa italiana Fiat ha l’idea di riportare completamente la camera di combustione all'interno del pistone, eliminando la precamera, e sfruttando le nuove pompe iniezione rotative.

La Volkswagen, nel 2000, sviluppa un sistema di iniezione diretta denominato iniettore pompa.

 

 

Funzionamento e tipi di motore Diesel

 

Il motore diesel (o gasolio) è alimentato da un combustibile particolare: non si infiamma per mezzo di una scintilla ma mescolato all'aria, ad alta pressione (ed una temperatura minima).

 

Il ciclo Diesel a 2 tempi (aspirazione-compressione-scoppio-scarico) viene svolto in 360°, cioè un giro di albero motore esattamente come nei motori a due tempi. Il ciclo 2 tempi Diesel viene detto anche ciclo Sabathé. La caratteristica principale di un 2 tempi a ciclo Diesel è quella di avere un'apertura di scarico non circolare (detta luce) nelle pareti del cilindro (esattamente come nei motori a due tempi), questa luce è comandata nell'apertura e nella chiusura dal passaggio del pistone. A causa della luce, questo tipo di motore non può creare il vuoto necessario per la fase di aspirazione, quindi al motore viene abbinata una pompa ad aria (compressore volumetrico o turbo compressore) che immette nel cilindro la quantità d'aria sufficiente, inoltre così l'aria viene anche impiegata per il lavaggio del cilindro, e così l'aspirazione, che è comandata da una valvola a fungo (da grandi dimensioni, quasi quanto la testata) disposta sopra la testata del motore, prende anche il nome di "lavaggio"

 

In un motore 4 tempi 4 fasi sono necessarie per permettere di fare 2 giri.

Occorrono dunque 4 insiemi pistone-cilindro per permettere al motore di girare rotondo.

Questi insiemi sono spostati di 180°.

 

ASPIRAZIONE : Il pistone scende e la valvola d'aspirazione si apre. L'aria fresca entra nel cilindro. Per il momento non c'è combustibile. L'albero motore compie mezzo giro.

COMPRESSIONE : La valvola d'aspirazione si chiude ed il pistone risale. L'aria viene compressa e si surriscalda fortemente. Quando il pistone raggiunge 9/10 della sua corsa circa, si inietta una quantità definita di combustibile (ad una pressione di 400 atmosfere per un motore diesel classico, 1350 atmosfere per un motore ad iniezione diretta).

SCOPPIO : Le valvole sono chiuse. L'aria ed il combustibile contenuti nel cilindro sono sotto pressione. La temperatura (da 400 a 600°C) è abbastanza elevata perché questa miscela esploda in modo da creare una sovrapressione che spinge il pistone verso il basso (e fa girare l'albero motore).

SCARICO : Infine, la valvola di scarico si apre ed il pistone risalendo fa fuoriuscire l'aria che è viene espulsa verso il tubo di scappamento.

 

 

 

 

 

 

 MOTORI DIESEL A DUE TEMPI

I motori Diesel a due tempi sono di impiego esclusivamente navale, vengono installati su navi mercantili in accoppiamento con un'elica a passo fisso. Rispetto ai motori navali a quattro tempi sono generalmente molto più grandi e sviluppano potenze molto maggiori.

 

MOTORI DIESEL A QUATTRO TEMPI

I motori Diesel a quattro tempi sono quelli maggiormente diffusi nel campo automobilistico e ferroviario. Per quanto riguarda le tipologie di motori si possono realizzare Diesel con qualsiasi configurazioni di cilindri. I motori Diesel per raggiungere uno stesso livello di potenza, devono avere una cilindrata superiore a quelli dei motori a benzina.

 

Iniezione nel motore Diesel

Due sono oggi le tipologie di iniezione dei motori Diesel: indiretta e diretta. La pima tipologia, quasi scomparsa dai motori Diesel automobilistici di ultima generazione, era molto utilizzata per la sua semplicità dato che i primi pistoni erano a testa piatta ed era facilitata la sistemazione dell' iniettore.

 

 

 

SCHEMA DI ALIMENTAZIONE DI UN MOTORE DIESEL  

 

 

                             1. pompa di iniezione;

                                                                                                                  2. tubazione scarico eccesso combustibile;

                                                                                                                  3. combustibile del serbatoio alla pompa di iniezione; 

                                                                                                                  4. pompa di alimentazione;

                                                                                                                  5. coppe per scarico condensa;

                                                                                                                  6. filtri combustibile; 

                                                                                                                  7. asta per pompa a mano;

                                                                                                                  8. candela a incandescenza;

                                                                                                                  9. iniettore;

                                                                                                                  10. tubazioni recupero combustibile in eccesso;                           

 

 

 

 

INIEZIONE INDIRETTA

Nell'iniezione indiretta il gasolio viene iniettato in una precamera di combustione che si trova sulla testata del motore. L'iniettore ha un solo foro di polverizzazione del gasolio. La pressione di iniezone del gasolio è di circa 150 Bar. Nella precamera c'è una candeletta elettrica che serve a facilitare l' avviamento del motore. La candeletta non riscalda l'aria, ma il gasolio e le pareti della precamera di combustione. Con questo sistema si rallenta il ritardo di accensione e si riduce il rumore emesso. Viene ridotto anche lo stress della combustione e quindi le pressioni sui singoli componenti. 

 

INIEZIONE DIRETTA

Diversi sono i sistemi di iniezione diretta impiegata sui motori Diesel. Per iniezione diretta si intende l'immissione del carburante direttamente nella camera di scoppio( senza precamera quindi). In questo caso il sistema di alimentazione deve operare a pressioni molto più alte del sistema del sistema di iniezione indiretta e sono eliminati alcuni di quei componenti che rendevano il motore Diesel particolarmente rumoroso. 

 

 

Vantaggi e svantaggi dell'utilizzo del motore Diesel 

VANTAGGI:

- Ha un rendimento maggiore rispetto al motore a scoppio all'incirca del 40 %.

- Ha una struttura molto più semplice essendo privo di carburatore e candela.

- Ha un minore costo di manutenzione.

- Può usare un combustibile che essendo poco volatile, è adatto alle alte temperature del motore diesel.

 

 

SVANTAGGI:

- Lavorando a pressione più elevata deve essere più robusto, quindi è più pesante e di conseguenza più costoso e più lento.

 

 

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