Come funziona il motore a ciclo Diesel

Finora abbiamo parlato dei motori a benzina (a Ciclo Otto), sviscerandone il funzionamento. Ora è il momento di concentrarci sul motore a Ciclo Diesel, che presentano alcune differenze sostanziali, ben oltre il carburante utilizzato. Innanzitutto, il motore Diesel (il nome deriva dal suo inventore Rudolf Diesel) viene anche chiamato ‘ad accensione spontanea’, perché il combustibile si incendia da solo. L’unico caso in cui non succede è in presenza di temperature esterne particolarmente basse. La combustione si innesca perché il carburante incontra l’aria riscaldata (a 350-400 °C) dalla fase di compressione. Ecco com’e fatto e come funziona il motore a ciclo Diesel.

Articolo aggiornato il 24 novembre 2020 alle ore 8:00

MOTORE A CICLO DIESEL: L’ARIA SI RISCALDA SE COMPRESSA

Comprimendola, l’aria si riscalda e la sua temperatura aumenta con la pressione. Per questo motivo il carburante non può essere miscelato con l’aria prima che questa entri nei cilindri. Le condizioni d’innesco non vengono sempre raggiunte nello stesso momento e quindi l’accensione si verificherebbe spontaneamente. Potrebbe accadere troppo presto o troppo tardi rispetto al momento ottimale. Quanto al carburante, tipicamente i motori Diesel vengono alimentati col gasolio, ma funzionano anche con oli vegetali, se adeguatamente raffinati.

IL MOTORE DIESEL E LA COMBUSTIONE LENTA

Nel motore Diesel il combustibile si inietta direttamente nella camera di combustione o in una camera di collegamento con essa (la precamera). Per evitare che la miscela si incendi a caso, l’iniezione deve avvenire in un momento esatto. All’occorrenza deve essere anticipata, perché la combustione del gasolio è più lenta di quella della benzina e quindi necessita di più tempo. Tuttavia, strutturalmente un motore Diesel è più semplice di uno a Ciclo Otto, perché non richiede il circuito di accensione. L’iniezione del carburante, però, deve avvenire a pressioni alte, altrimenti la polverizzazione non sarebbe ottimale e la miscela non si incendierebbe. Per ipotesi, il motore non si avvierebbe a freddo, mentre a caldo non fornirebbe potenza, con alti consumi e creando molto fumo. Il gasolio, quindi, deve essere ridotto in particelle tanto fini, che la quantità di calore ceduta all’aria sia sufficiente a incendiarle. Per questo è spruzzato tramite gli iniettori, concettualmente simili a quelli dell’iniezione di benzina, ai quali arriva già in pressione grazie a una pompa.

INIEZIONE INDIRETTA O DIRETTA NEI MOTORI A CICLO DIESEL

Esistono due versioni di motore diesel, a iniezione indiretta e diretta, anche se la prima ormai è stata di fatto abbandonata.  Nel primo caso il combustibile passa da una precamera, spinto a una pressione di 100-180 bar. Nel secondo caso è iniettato direttamente nella camera di combustione a pressioni fino a 2.400 bar. Nei motori diesel a iniezione indiretta, la parte della testata rivolta verso i cilindri è piatta e la camera di combustione è una sottile cava sul cielo del pistone. In quelli a iniezione diretta, invece, questa cava è molto più pronunciata e quindi la camera di combustione è più grande. La ragione di questo tipo di conformazioni è la necessità di garantire gli elevati rapporti di compressione richiesti.