STEP #4-IL PRINCIPIO FISICO

 Il motore Diesel è un motore termico ad accensione spontanea di tipo volumetrico; ciò significa che sfrutta il principio della compressione per ottenere l'accensione del combustibile (e non le candele d'accensione) e che le trasformazioni del fluido avvengono all'interno di un unico componente, tipicamente costituito da un dispositivo cilindro-pistone. Il concetto base del funzionamento di questa macchina termica risiede nel fatto che un gas, quando viene compresso, si scalda: tale proprietà viene sfruttata comprimendo all'interno del cilindro la sola aria comburente con lo scopo finale di convertire energia termica in energia meccanica. Il combustibile  impiegato è tipicamente il gasolio.

Funzionamento

Funzionamento motore diesel

In un motore Diesel con ciclo a quattro tempi l'aria entra nella camera di combustione del cilindro richiamata dal movimento discendente del pistone; quando il pistone risale tale aria è compressa e conseguentemente si riscalda fino al raggiungimento di elevati valori di temperatura, compresi tra i 700 e 900 gradi. Successivamente, poco prima che il pistone raggiunga il suo punto di massima salita (punto morto superiore-pms), un iniettore spruzza il carburante: per effetto dell'elevata temperatura dell'aria, la miscela combustibile-comburente esplode riportando il pistone verso il suo punto morto inferiore (pmi). L'energia cinetica del pistone, che si muove di moto rettilineo alternativo, viene trasformata in moto rotatorio dell'albero motore da un meccanismo biella-manovella: ad ogni ciclo corrispondono due giri dell'albero motore.

Analizziamo le fasi del ciclo Diesel:

1.Aspirazione: si ha l'introduzione di aria attraverso la valvola di aspirazione;

2.Compressione: l'aria viene compressa dal pistone che si alza e si surriscalda. Durante questa fase si ha l'inizio della combustione: un iniettore spruzza gasolio sotto forma di gocce molto piccole e la miscela aria-gasolio esplode spontaneamente a causa dell'elevata temperatura, senza bisogno di scintille;

3.Espansione: i gas combusti espandono, spingendo nuovamente il pistone verso il basso; durante le prime fasi dell'espansione si ha la fine della combustione;

4. Scarico: risalendo il pistone fa uscire i gas combusti dal motore attraverso la valvola di scarico.

A differenza del motore Diesel, in un motore a benzina, la compressione coinvolgerebbe una miscela aria-combustibile (e non unicamente l'aria comburente) la cui accensione avverrebbe ad opera di una scintilla: per questi motori  cosiddetti ad "accensione comandata" il ciclo di riferimento è il ciclo Otto (da Nikolaus August Otto). In entrambi i casi il termine "a quattro tempi" indica che la combustione avviene proprio attraverso i suddetti 4 passaggi consecutivi; tuttavia esistono anche motori Diesel a due tempi il cui impiego risulta però notevolmente meno diffuso rispetto a quelli sopra descritti e che coinvolgono solamente 2 fasi: aspirazione + compressione e combustione(espansione) + scarico.

Fonti:

(Tecnologiaduepuntozero,30/01/2017):motorediesel,https://www.tecnologiaduepuntozero.it/2017/01/30/motore-diesel/<ultimo accesso: 12/01/2022>

(Wikiwand):Motore a quattro tempi,https://www.wikiwand.com/it/Motore_a_quattro_tempi<ultimo accesso: 12/01/2022>

(Wikipedia):Motore Diesel,https://it.wikipedia.org/wiki/Motore_Diesel <ultimo accesso: 12/01/2022>

(2019 C.L.U.T. Editrice)Lezioni di Termodinamica Applicata e Trasmissione del Calore-Terza Edizione; Valter Giaretto