Motore Diesel: differenze tra le versioni
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{{nota disambigua||Diesel (disambigua)|Diesel}}
Il '''motore
[[File:Lumbar patent dieselengine.jpg|thumb|upright=0.9|Il brevetto depositato da [[Rudolf Diesel]]]]
== Storia ==
=== Cronistoria ===
* 1892: il 23 febbraio [[Rudolf Diesel]] deposita a Berlino il brevetto n° 67207
* 1893: Diesel pubblica il saggio ''"Teoria e costruzione di un motore termico razionale, destinato a soppiantare la macchina a vapore e le altre macchine a combustione finora conosciute"''
* 1897: ad [[Augusta (Germania)|Augusta]] Diesel costruisce il
* 1898: la svizzera [[Sulzer]] Maschinenfabrik, per la quale Diesel aveva lavorato nel 1879, costruisce su licenza il suo primo motore<ref>
* 1900: all'[[Expo 1900|Esposizione mondiale di Parigi]] Diesel presenta il suo motore, alimentato da olio di arachidi
* 1902: la [[MAN SE|MAN]] (''Maschinenfabrik Augsburg Nürnberg AG'') inizia la produzione di motori stazionari per la centrale elettrica di [[Kiev]], alcuni di questi motori sono rimasti in funzione fino al 1955<ref>
* 1903: prima applicazione su
* 1904: il francese ''Aigrette'' è il primo sottomarino
* 1909: l'ingegnere tedesco di origine libanese [[Prosper L'Orange]], in forza alla [[Benz & Cie.]], brevetta la precamera di combustione (DPR 230517 del 14 marzo 1909)
* 1910: un motore ausiliario Diesel viene installato sul veliero [[Fram]] utilizzato per la [[spedizione Amundsen]] in Antartide<ref>
* 1910: vengono varate il cargo italiano [[MN Romagna]] con motore Sulzer, affondato nel 1911, e la nave cisterna olandese "Vulcanus" con motore [[Werkspoor]], rimasta in servizio fino al 1932
* 1911: viene varata la [[MS Selandia]], è la più grande nave transoceanica equipaggiata di motore
* 1912: il primo treno a trazione con motore Diesel viene costruito in Germania<ref>{{collegamento interrotto|1=http://it.encarta.msn.com/media_461541219/Ferrovia_le_date_importanti.html
* 1913: muore Rudolf Diesel, scomparso in mare durante una traversata della Manica, in circostanze mai chiarite
* 1914: la [[Junkers]] realizza il
* 1928: nel [[Michigan]] primo volo di un aereo con motore Diesel, lo Stinson SM-1DX "Detroiter" con motore [[Packard DR-980]]<ref>http://www.sil.si.edu/smithsoniancontributions/AnnalsofFlight/text/SAOF-0001.2.txt.</ref>
* 1931: l'aereo [[Bellanca CH-300]] "Pacemaker" con motore Packard DR-980 conquista il record in volo senza rifornimento in 84 ore e 32 minuti
* Febbraio 1936:
*
▲*1936: inizia la produzione della [[Mercedes-Benz W138|Mercedes Benz 260 D]], la prima autovettura prodotta in grande serie con motore Diesel<ref>[http://www.mercedes-benz-classic.com/content/classic/retailer/classic/de/home/home/home/classic/history/passenger_cars/1930-1939.0006.html Mercedes-Benz Classic Home - Mercedes-Benz Classic<!-- Titolo generato automaticamente -->].</ref>
* [[1953]]: la [[Fiat 1400]] fu la prima vettura italiana ad adottare il motore Diesel, venendo pertanto battezzata ''1400 Diesel''. Montava un propulsore di cilindrata 1901 cm³ da 40 CV a 3.200 giri al minuto, con [[Iniezione (motore)|iniezione]] Spica ad alta [[pressione]], lo stesso impiegato dall'autocarro [[Fiat 615|615]] e dalla [[fuoristrada]] [[Fiat Campagnola|Campagnola]].
=== Evoluzione tecnica ===
La prima auto di serie spinta da un motore alimentato a gasolio fu la [[Mercedes-Benz W138|Mercedes-Benz 260D]] del 1936. Il motore Diesel era noto però già da molto tempo, perché applicato su vasta scala in marina e in impianti fissi ancor prima della
In prima fase si provvide (dato che la compressione del motore era limitata) al preriscaldamento del combustibile in modo che il combustibile preriscaldato
Il riscaldamento dell'aria è ottenuto con l'aumento della sua
Il primo sostanziale risultato di rendere sufficientemente efficace e stabile (con progresso uniforme) la fiammata di combustione fu ottenuta dalla casa motoristica
La Caterpillar, che produceva prevalentemente motori di grandi dimensioni, per avere una combustione sempre più regolare, ebbe l'idea di aumentare il numero degli iniettori (fino a tre) e quindi i punti di accensione, allo scopo di uniformare il procedere della combustione. La necessità di lasciare un adeguato spazio di miscelazione e di inizio della combustione per ogni iniettore ridusse il rapporto di compressione. Negli [[Anni 1980|anni ottanta]] la casa tedesca [[Volkswagen]] sviluppò motori in cui, mediante compressori a elevata pressione, il gasolio veniva iniettato nel vano di testata.
Negli [[Anni 1990|anni novanta]] si propose di eliminare le precamere e i vani di testata, creando invece un vano sulla testa del pistone. Furono poi utilizzate pompe di iniezione rotative della [[Robert Bosch GmbH|Bosch]] ad alta pressione, accoppiate con iniettori a getti multipli. Precedendo la [[FIAT]], la [[Perkins Engines]], mediante l'utilizzo di sistemi bilanciati fluidodinamici all'interno della camera di combustione, riuscì a ottenere un sistema maggiormente soddisfacente di combustione a diversi regimi, senza complicare il sistema con dispositivi elettronici.
Le pompe
La [[Gruppo Magneti Marelli|Magneti Marelli]] brevettò nel 1988 un sistema denominato Unijet, sostanzialmente un tubo (detto "flauto") comune a tutti i cilindri del motore, al cui interno il gasolio era tenuto a pressione costante (ed elevatissima) e che alimentava tutti gli iniettori. Nacque così il ''[[common rail]]'', inventato da [[Mario Ricco]] nel centro ricerche Fiat ed
Bosch fu in grado di sviluppare anche le successive evoluzioni di tale sistema, rendendolo sempre competitivo sul mercato. Quasi contemporaneamente, la casa tedesca Volkswagen
L'evoluzione finale del
Le pluriniezioni sono rese necessarie dal fatto che il gasolio ha un alto potere calorifico
# '''preiniezione''': viene iniettata una piccola quantità di gasolio che fa da ''fiamma pilota'' per la combustione vera e propria.
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# '''postiniezione''': viene iniettata una piccola quantità di gasolio a combustione ormai avvenuta in piena fase di espansione. Tale iniezione è fondamentale per la rigenerazione dei filtri e quindi per l'abbattimento degli inquinanti da combustione, che nei motori a gasolio sono di particolare pericolosità e dannosità.
== Funzionamento ==
{{vedi anche|Ciclo Diesel}}
Il concetto di base del funzionamento del motore Diesel è che quando un [[gas]] viene compresso
In un motore Diesel con ciclo a quattro tempi l'aria viene immessa nel [[cilindro (meccanica)|cilindro]], richiamata dal movimento discendente del pistone
[[File:Dieselmotor vs.jpg|thumb|left|upright=1.1|Dieselmotor DM 12 – monocilindrico stazionario della [[MAN AG]], [[
Il funzionamento sopra riportato spiega alcune delle caratteristiche che differenziano il motore Diesel da quello a benzina. Per fronteggiare le forze che si creano durante l'intero processo e per riuscire a comprimere l'aria al punto tale da portarla alle temperature adatte ad innescare la combustione del gasolio, il motore Diesel dovrà avere un rapporto di compressione molto più elevato di quello di un analogo motore a benzina. Questa necessità influenza anche il peso di un motore Diesel, che sarà
In questo tipo di motori è di fondamentale importanza la precisione del sistema di alimentazione
La potenza non è direttamente basata sulla quantità di miscela aria-combustibile che è immessa nel cilindro, ma solo sulla quantità di combustibile iniettato. Nei primi motori Diesel questo sistema di regolazione era di tipo meccanico con una serie di [[ingranaggio|ingranaggi]] che prelevavano energia dal motore stesso. Il limite più rilevante era dato dal fatto che l'immissione di combustibile era rigidamente collegata con il regime di rotazione del motore stesso, dato che la combustione è un fatto fisico costante, a basse velocità di rotazione la combustione rischia di essere troppo anticipata rispetto al moto del pistone (che è relativamente più lento), mentre a velocità elevata il moto accelerato (veloce) del pistone combinato con la combustione fa risultare la combustione relativamente ritardata. In una fase successiva, l'evoluzione delle pompe di iniezione ha permesso di migliorare il controllo dei tempi e delle quantità di gasolio iniettate, con l'implementazione di dispositivi di autoregolazione dell'anticipo dell'iniezione (ad esempio il variatore dell'anticipo dell'iniezione a masse centrifughe, tipico delle pompe di iniezione in linea).▼
Nei motori moderni l'immissione di combustibile è invece regolata attraverso il ricorso all'[[elettronica]]. Si hanno quindi dei moduli di controllo elettronici (ECM – Electronic Control Module) o delle unità di controllo (ECU – Electronic Control Unit) che altro non sono che dei piccoli calcolatori montati sul motore. Questi ricevono i dati da una serie di sensori e li utilizzano per calibrare, secondo tabelle (dette anche ''mappe'') memorizzate nell'ECM/ECU, la quantità di combustibile da iniettare e (soprattutto) il tempo, inteso come momento esatto di immissione, in modo da ottenere sempre il valore ottimale, o il più vicino a questo, per quel determinato regime di rotazione. In questo modo si massimizza il rendimento del motore e se ne abbassano le emissioni. In questo caso il ''tempo'', misurato in gradi [[angolo|angolari]] di rotazione, assume una importanza critica in quanto sia un ritardo che un anticipo rispetto al momento ottimale comportano dei problemi. Infatti se si anticipa troppo si ritroveranno nei gas di scarico valori rilevanti di [[ossido di azoto|ossidi di azoto]] (NO<sub>x</sub>) anche se il motore raggiunge una efficienza maggiore dato che la combustione avviene ad una pressione più alta. Un ritardo invece, a causa della combustione incompleta, produce ''[[particolato]]'' (polveri sottili) ovvero fumosità nera allo scarico. Non esiste un valore ottimale valido per tutti i motori ma ogni motore ne ha uno proprio.▼
▲La potenza non è direttamente basata sulla quantità di miscela aria-combustibile che è immessa nel cilindro, ma solo sulla quantità di combustibile iniettato. Nei primi motori Diesel questo sistema di regolazione era di tipo meccanico con una serie di [[ingranaggio|ingranaggi]] che prelevavano energia dal motore stesso. Il limite più rilevante era dato dal fatto che l'immissione di combustibile era rigidamente collegata con il regime di rotazione del motore stesso, dato che la combustione è un fatto fisico costante, a basse velocità di rotazione la combustione rischia di essere troppo anticipata rispetto al moto del pistone (che è relativamente più lento), mentre a velocità elevata il moto accelerato (veloce) del pistone combinato con la combustione fa risultare la combustione relativamente ritardata
==L'iniezione nei motori Diesel==▼
In una fase successiva, l'evoluzione delle pompe di iniezione ha permesso di migliorare il controllo dei tempi e delle quantità di gasolio iniettate, con l'implementazione di dispositivi di autoregolazione dell'anticipo dell'iniezione (ad esempio il variatore dell'anticipo dell'iniezione a masse centrifughe, tipico delle pompe di iniezione in linea). Nei motori moderni l'immissione di combustibile è invece regolata attraverso il ricorso all'[[elettronica]]. Si hanno quindi dei moduli di controllo elettronici (ECM – Electronic Control Module) o delle unità di controllo (ECU – Electronic Control Unit) che altro non sono che dei piccoli calcolatori montati sul motore. Questi ricevono i dati da una serie di sensori e li utilizzano per calibrare, secondo tabelle (dette anche ''mappe'') memorizzate nell'ECM/ECU, la quantità di combustibile da iniettare e (soprattutto) il tempo, inteso come momento esatto di immissione, in modo da ottenere sempre il valore ottimale, o il più vicino a questo, per quel determinato regime di rotazione.
Il primo tipo, quasi scomparso dai motori Diesel [[automobili]]stici di ultima generazione, era molto utilizzato per la sua semplicità dato che i primi pistoni erano a testa ''piatta'', per cui era facilitata la sistemazione dell'iniettore. Oggi invece si utilizzano pistoni dal disegno della testa più complessa accoppiati al sistema di iniezione di tipo ''diretto''.▼
▲
▲== L'iniezione nei motori Diesel ==
▲Due sono oggi i tipi di iniezione dei motori Diesel: indiretta e diretta. Il primo tipo, quasi scomparso dai motori Diesel [[automobili]]stici di ultima generazione, era molto utilizzato per la sua semplicità dato che i primi pistoni erano a testa ''piatta'', per cui era facilitata la sistemazione dell'iniettore. Oggi invece si utilizzano pistoni dal disegno della testa più complessa accoppiati al sistema di iniezione di tipo ''diretto''.
=== Iniezione indiretta ===
{{vedi anche|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 nebulizzazione del gasolio. La pressione di iniezione 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 (acustica)|rumore]] emesso. Viene ridotto anche lo stress della combustione e quindi le pressioni sui singoli componenti.
=== Iniezione diretta ===
{{vedi anche|Iniezione diretta}}
Diversi sono i sistemi di [[iniezione diretta]] impiegati sui motori Diesel. Per iniezione diretta si intende l'immissione del combustibile direttamente nella camera di combustione (senza precamera quindi). In questo caso il sistema di alimentazione deve operare a pressioni molto più alte del sistema di iniezione indiretta (gli iniettori hanno tre o più fori, di diametro più piccolo) e sono stati eliminati alcuni di quei componenti che rendevano il motore Diesel particolarmente rumoroso. L'iniezione diretta ha avuto diverse interpretazioni, la più famosa è il sistema denominato [[common rail]] e [[multijet]], ma
== Tipi di motore Diesel ==
=== Motori Diesel a due tempi ===
I motori Diesel a due tempi sono di impiego prevalentemente industriale e navale, vengono installati su navi mercantili (portacontainer, [[Porta rinfuse|bulk carrier]], [[petroliera|petroliere]]) in accoppiamento con un'[[elica a passo fisso]].
Rispetto ai motori navali a 4 tempi, i motori a due tempi sono generalmente più grandi e sviluppano potenze molto maggiori, con regimi di rotazione
==== Componenti del motore ====
{{
Motore testacalda
#carter di aspirazione
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#volano
#albero motore
{{
Motore non a testacalda
#valvola d'ammissione al cilindro
Riga 125 ⟶ 113:
#volano
#albero motore
{{
==== Principio di funzionamento motore due tempi Diesel non a testacalda (unidirezionale) ====
[[File:Ciclo del motore 2T unidirezionale.svg|thumb|upright=1.1|Ciclo termico di un motore
Questo motore ha
Attualmente questo risulta essere il tipo di motore
==== Principio di funzionamento motore due tempi Diesel testacalda ====
[[File:Landini L25 25PS 1954.jpg|thumb|left|upright=1.1|Trattore [[Landini (azienda)|Landini]] L25 con motore Diesel "testacalda" [[monocilindrico]] a [[motore a due tempi|due tempi]] da
Il motore due tempi Diesel testacalda fu brevettato nel
Il motore testacalda ha un carter di precompressione dove l'aria entra passando nelle feritoie delle valvole del carter quando il [[Pistone (meccanica)|pistone]] va dal punto morto inferiore al punto morto superiore, cioè quando nel carter di precompressione si crea una depressione, che permette quindi l'aspirazione dell'aria.<br />L'aria passa dal carter di precompressione al cilindro attraverso i travasi quando il pistone scopre i travasi e quindi si trova nei pressi del PMI, finita tale fase con la chiusura delle luci di travaso e successivamente anche di scarico, si ha la compressione.<br />Il ruolo fondamentale è svolto sicuramente dalla calotta, cioè quella parte della testata che, essendo riscaldata a una temperatura che varia dai 400 °C ai 700 °C, permette assieme all'elevata temperatura dell'aria compressa che si trova nel cilindro la combustione del combustibile che viene iniettato nel cilindro anche con 180° d'anticipo, cioè 180° prima del punto morto superiore. Questi motori venivano montati soprattutto dai [[trattore agricolo|trattori]].
[[File:Ciclo del motore 4T.svg|thumb|upright=1.1|Ciclo termico di un motore 4T<br />1=PMS<br />2=PMI<br />A: Aspirazione<br />B: Compressione<br />C: Espansione<br />D: Scarico]]▼
I motori Diesel a quattro tempi sono quelli maggiormente diffusi nel campo automobilistico, ferroviario, nelle centrali di generazione Diesel-elettrica, nelle imbarcazioni da diporto e nelle navi da crociera, traghetti e piccole navi mercantili.▼
=== Motori Diesel a quattro tempi ===
Per quanto riguarda i tipi di motori si possono realizzare Diesel con qualunque configurazione di cilindri dato che i problemi ed i vantaggi di una determinata configurazione restano immutati, sia che si tratti di motori a ciclo Otto (benzina) o di motori a ciclo Diesel (gasolio). Nelle [[autovettura|auto]] la configurazione più diffusa è quella con quattro cilindri in linea. Molti motori Diesel sono sovralimentati proprio per sfruttare i vantaggi che si ha con questo tipo di motore. Infatti va detto che i motori a benzina per raggiungere lo stesso livello di rendimento, per le loro caratteristiche, devono avere una cilindrata (quindi dimensioni di motore) superiore a quella dei motori a gasolio. Questo determina che a parità di cilindrata, il motore Diesel vanta una maggiore efficienza (oltre il 20%).▼
▲[[File:Ciclo del motore 4T.svg|thumb|upright=1.1|Ciclo termico di un motore 4T<br />1=PMS<br />2=PMI<br />
▲I motori Diesel a quattro tempi sono quelli maggiormente diffusi nel campo automobilistico, ferroviario, nelle centrali di generazione Diesel-elettrica, nelle imbarcazioni da diporto e nelle [[Nave da crociera|navi da crociera]], traghetti e piccole navi mercantili.
▲Per quanto riguarda i tipi di motori si possono realizzare Diesel con qualunque configurazione di cilindri dato che i problemi
==Note==▼
▲== Note ==
<references/>
== Voci correlate ==
* [[
* [[
* [[Biodiesel]]
* [[Common rail]]▼
* [[Emissioni Diesel]]
* [[Depuratore ad acqua]]▼
* [[Elsbett]]▼
* [[Ciclo Diesel]]
* [[Ciclo Sabathé]]
* [[Franco Tosi]]
* [[Numero di cetano]]
* [[Opacimetro]]
* [[
▲* [[Depuratore ad acqua]]
▲* [[Elsbett]]
▲* [[Common rail]]
== Altri progetti ==
{{interprogetto
== Collegamenti esterni ==
* {{Collegamenti esterni}}
* {{cita web|url=http://
* {{cita web |url=http://people.bath.ac.uk/ccsshb/12cyl/ |titolo=Motore diesel 2 tempi moderno |accesso=9 novembre 2010 |urlarchivio=https://web.archive.org/web/20100117174948/http://people.bath.ac.uk/ccsshb/12cyl/ |urlmorto=sì }}
{{Controllo di autorità}}
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[[Categoria:Motori a combustione interna|Diesel]]
[[Categoria:Motori aeronautici|Diesel]]
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