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Motore Diesel: differenze tra le versioni

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{{nota disambigua||Diesel (disambigua)|Diesel}}
Il '''motore Dieseldiesel''', [[brevetto|brevettato]] nel [[1892]] da [[Rudolf Diesel]], è un tipo di [[Motore a movimento alternativo|motore alternativo]] [[motore a combustione interna|a combustione interna]], alimentato in origine a [[olio vegetale]] e oggi a [[gasolio]], che sfrutta il principio della [[Compressione (motore)|compressione]] per ottenere l'accensione del [[combustibile]] ein maniera spontanea, quindi non tramite l'azione delle [[candela d'accensione|candele d'accensione]], impiegate invece da undal [[motore ad accensione comandata]]. È stato [[brevetto|brevettato]] nel 1892 dal tedesco [[Rudolf Diesel]], dal quale ha preso il nome.
[[File:Lumbar patent dieselengine.jpg|thumb|upright=0.9|Il brevetto depositato da [[Rudolf Diesel]]]]
 
== Storia ==
{{cn|Il motore Diesel è stato usato inizialmente per i mezzi d'opera, esteso poi ai mezzi industriali e infine, nela terzopartire millenniodalla fine del [[XX secolo]], con la sua continua evoluzione, staha sempreconosciuto piùuna dominandovasta ildiffusione anche nel mercato dell'automobile.<ref ename="ogata">{{Cita dell'automobilismoweb|cognome1=Ogata |nome1=Masanori |cognome2=Shimotsuma |nome2=Yorikazu |data=ottobre 20–21, 2002 |titolo=Origin of Diesel Engine is in Fire Piston of Mountainous People Lived in Southeast Asia |url=http://inet.museum.kyoto-u.ac.jp/conference02/MasanoriOGATA.html |urlmorto=si |urlarchivio=https://web.archive.org/web/20070523214754/http://inet.museum.kyoto-u.ac.jp/conference02/MasanoriOGATA.html |accesso=28 maggio 2007 |sito=First International Conference on Business and technology Transfer |editore=Japan Society of Mechanical Engineers}}</ref>
 
=== 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 primo prototipo funzionante
* 1898: la svizzera [[Sulzer]] Maschinenfabrik, per la quale Diesel aveva lavorato nel 1879, costruisce su licenza il suo primo motore<ref>[{{cita testo|url=http://www.sulzer.com/en/DesktopDefault.aspx/tabid-512/777_read-6886/ |titolo=Sulzer - Tradition and Innovation since 1834<!-- Titolo generato automaticamente -->]|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20090831101752/http://www.sulzer.com/en/desktopdefault.aspx/tabid-512/777_read-6886 }}</ref>, così come la tedesca [[Deutz AG|Deutz]] che però ne inizierà la produzione in serie solo dopo la scadenza del brevetto nel 1907<ref>[{{cita testo|url=http://www.deutz.de/live_deutz_com/html/default/awue-67gdhh.en.html;jsessionid=DDC39ECCEACC775C96993AFA4C4564DC |titolo=DEUTZ AG - Press Room - Press Releases - DEUTZ celebrates its 140th birthday (03/30/2004)<!-- Titolo generato automaticamente -->]|postscript=nessuno|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20101031194938/http://deutz.de/live_deutz_com/html/default/awue-67gdhh.en.html }}</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>[{{cita testo|url=http://www.manbw.com/article_004262.html |titolo=Man Diesel Se - A Century Of Diesel Power Plants<!-- Titolo generato automaticamente -->].}}</ref>
* 1903: prima applicazione su di una un'imbarcazione, il battello francese "''Petit Pierre"'', operante nel canale [[Marna (fiume)|Marna]]-[[Reno]]<ref>[{{cita testo|url=http://vulcanus.oli.tudelft.nl/schip.html |titolo=Dispuut Vulcanus<!-- Titolo generato automaticamente -->]|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20110901201511/http://vulcanus.oli.tudelft.nl/schip.html }}</ref>
* 1904: il francese ''Aigrette'' è il primo sottomarino ada utilizzare un motore Diesel per la navigazione di superficie ed elettrico in immersione<ref>[{{cita testo|url=http://www.onr.navy.mil/focus/blowballast/sub/work6.htm |titolo=Search - Office of Naval Research<!-- Titolo generato automaticamente -->]|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20090805081415/http://www.onr.navy.mil/focus/blowballast/sub/work6.htm }}</ref>
* 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>[{{cita testo|url=http://www.fram.museum.no/en/default.asp?page=92 |titolo=Frammuseet<!-- Titolo generato automaticamente -->]|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20080914184815/http://www.fram.museum.no/en/default.asp?page=92 }}</ref><ref>[{{cita testo|url=http://gdl.cdlr.strath.ac.uk/scotia/gooant/gooant030301.htm |titolo=Scotland and the Antarctic: Fram to the Antarctic 1910-11 [ebook chapter&#93; / James A. Goodlad, 2003<!-- Titolo generato automaticamente -->].}}</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 dieselDiesel fino ad allora, il suo viaggio inaugurale nel 1912 ha risonanza mondiale
* 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.|data=marzo 2018|bot=InternetArchiveBot}}</ref>
* 1913: muore Rudolf Diesel, scomparso in mare durante una traversata della Manica, in circostanze mai chiarite
* 1914: la [[Junkers]] realizza il primo prototipo di motore Diesel aeronautico, il 4 cilindri Mo3<ref>[{{cita testo|url=http://hugojunkers.pytalhost.com/ju_mo3_a1.htm |titolo=Junkers Engines - Mo3<!-- Titolo generato automaticamente -->]|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20141231150840/http://hugojunkers.pytalhost.com/ju_mo3_a1.htm }}</ref>
* 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,: il primato resterà imbattuto per 55 anni da qualunque tipo di aereo<ref>[{{cita testo|url=http://www.fai.org/fai-record-file/?recordId=9453 |titolo=Fédération Aéronautique Internationale (FAI) - General Aviation World Records<!-- Titolo generato automaticamente -->]|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20140407092625/http://www.fai.org/fai-record-file/?recordId=9453 }}</ref>
* Febbraio 1936: iniziaviene lapresentata produzione dellala [[Mercedes-Benz W138|Mercedes Benz 260 D]], la prima autovettura con motore Diesel prodotta in grande serie con motore Diesel<ref>[{{cita testo|url=http://www.mercedes-benz-classic.com/content/classic/retailer/classic/de/home/home/home/classic/history/passenger_cars/1930-1939.0006.html |titolo=Mercedes-Benz Classic Home - Mercedes-Benz Classic<!-- Titolo generato automaticamente -->].}}</ref>▼
*1933 Ottobre 1936: la [[Citroën]] installa sulsu un [[furgonetta derivata da automobile|furgoncino]] derivato dal modello [[Citroën 8CV-10CV-15CVRosalie|Rosalie]] un motore Diesel di 1767cc1767 cc progettato dall'inglese [[Harry Ricardo]],. ancheAnche se mai entrataentrato in una reale produzione di serie è statastato lail primaprimo automobileautoveicolo dotataleggero dotato di motore Diesel.<ref>[{{cita testo|url=http://www.ricardo.com/en-gb/About-Ricardo/Our-History/ |titolo=Our History - Ricardo<!-- Titolo generato automaticamente -->]|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20090906010055/http://www.ricardo.com/en-gb/About-Ricardo/Our-History/ }}</ref>
▲*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&nbsp;cm³ da 40&nbsp;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 guerra[[prima delguerra 1914-18mondiale]], e a partire dal 1927 su [[Autocarro|autocarri]] ede [[autobus]].
 
In prima fase si provvide (dato che la compressione del motore era limitata) al preriscaldamento del combustibile in modo che il combustibile preriscaldato siriuscisse incendiassea sufficientementeincendiarsi anche con aria relativamente fredda. Il sistema a preriscaldamento si mostrò piuttosto complesso e inaffidabile, nonché eccessivamente legato alla temperatura esterna. L'attenzione si concentrò, quindi, nello sviluppo di sistemi in grado di ottenere le stesse condizioni di riscaldamento in modo sovrabbondante, e quindi sicuro, direttamente mediante la compressione preventiva dell'aria. La [[combustione]] è preceduta dalla vaporizzazione e innesco del combustibile immerso in aria arroventata.
Il sistema a preriscaldamento si mostrò piuttosto complesso ed inaffidabile, ed inoltre eccessivamente legato alla temperatura esterna.
L'attenzione si concentrò, quindi, nello sviluppo di sistemi in grado di ottenere le stesse condizioni di riscaldamento in modo sovrabbondante, e quindi sicuro, direttamente mediante la compressione preventiva dell'aria. La [[combustione]] è preceduta dalla vaporizzazione e innesco del combustibile immerso in aria arroventata.
 
Il riscaldamento dell'aria è ottenuto con l'aumento della sua compressionepressione, riducendo il volume (cioè le dimensioni) della camera di combustione, in modo che lo spazio rimanente all'aria nel fine corsa superiore sia il minore possibile, ede inoltre con l'adozione di motori "sottoquadri", cioè dove i pistoni avevano una corsa maggiore dell'alesaggio. L'elevato lavoro di compressione (doppio rispetto ai motori a benzina) rese più "ruvido" il funzionamento del motore e violentemente smorzata la rotazione dello stesso. Occorreva poi, nell'aria maggiormente compressa, giungere a iniettare Il gasolio. Le varie case motoristiche, nel tempo, hanno ideato sistemi diversi.
L'elevato lavoro di compressione (doppio rispetto ai motori a benzina) rese più "ruvido" il funzionamento del motore e violentemente smorzata la rotazione dello stesso.
Occorreva poi, nell'aria maggiormente compressa, giungere ad iniettare il combustibile.
Le varie case motoristiche, nel tempo, hanno ideato sistemi diversi.
 
Il primo sostanziale risultato di rendere sufficientemente efficace e stabile (con progresso uniforme) la fiammata di combustione fu ottenuta dalla casa motoristica americanastatunitense [[Continental Motors|Continental]] che stava studiando il modo di utilizzare il motore Diesel sugli aerei. Il sistema consisteva nel creare una cavità nella testata dove veniva costretta l'aria, e in quello spazio avveniva una migliore miscelazione di combustibile e di aria, e vi era inoltre alloggiata una candeletta per aiutare la combustione. Il sistema fu poi utilizzato soprattutto dalla [[Caterpillar (azienda)|Caterpillar]], per i suoi mezzi da lavoro e per mezzi militari.
Il sistema fu poi utilizzato soprattutto dalla [[Caterpillar (azienda)|Caterpillar]], per i suoi mezzi da lavoro e per mezzi militari.
 
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.
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]] usò il modo d'iniettare mediante compressori ad elevata pressione il gasolio 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.
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]] utilizzando 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 di d'iniezione rotative però presentavano il problema di una un'incostante pressione di iniezione, dato che erano legate al regime di rotazione del motore stesso. Tale incostanza riduceva il rendimento e aumentava gli inquinanti a causa di una combustione incompleta. Si arrivò così a un'idea semplice e molto efficace: immagazzinare in qualche modo il gasolio già in pressione all'interno di un "serbatoio" che costituisse un accumulo di combustibile compresso, ottenendoriuscendo per la prima volta dia sganciare il concetto di "pressione" da quello di "portata".
 
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 (industrializzato e prodotto dopo il 1994 dalla [[Robert Bosch GmbH|Bosch]]), che nelle sue successive evoluzioni ha reso possibile la progressiva riduzione delle cilindrate, grazie a una perfetta gestione dei fenomeni di combustione, possibile in passato solo su motori con grandi cilindrate unitarie grandi.
Bosch fu in grado di sviluppare anche le successive evoluzioni di tale sistema, rendendolo sempre competitivo sul mercato.
 
Bosch fu in grado di sviluppare anche le successive evoluzioni di tale sistema, rendendolo sempre competitivo sul mercato. Quasi contemporaneamente, la casa tedesca Volkswagen, nel [[2000]], sviluppò un sistema di iniezione diretta denominato [[Iniettore|iniettore pompa]] (PDE), rimpicciolendo ciò che era al momento unil sistema che all'epoca riscuoteva molto successo su motori a gasolio di grossa cilindrata usati su trattori per autotrazione ([[MAN AG|MAN]] e Mach che equipaggia i trattori del gruppo [[Renault]]). Tale sistema presenta il vantaggio di fornire altissime pressioni di d'iniezione (oltre 20002&nbsp;000 [[bar (unità di misura)|bar]]), anche a regimi bassissimi, permettendo un'ottima nebulizzazione del gasolio, a tutto vantaggio di una combustione uniforme. Il fatto negativo più importante si presentò presto, ed era intrinseco nella progettazione del motore stesso. Mentre il sistema ''common rail'' era direttamente applicabile a tutti i preesistenti motori a gasolio senza che questi dovessero subire una riprogettazione, il sistema iniettore-pompa richiedeva una modifica progettuale per le testate dei motori, per permettere loro di alloggiare gli iniettori-pompa, relativamente grossi, che dovevano essere singolarmente azionati meccanicamente da alberi motori, o da camme.
L'evoluzione finale del Common''common-Railrail'' è il sistema ada iniezioni multiple (o "stratificate"), tra i quali sono particolarmente celebri il Volkswagen TDI ede il ''[[Motore multijet|multi jet]]'', inventato e brevettato da FIAT, che consiste semplicemente in un normale ''common rail'' il cui funzionamento è frazionato in tante piccole iniezioni, che possono variare nel numero a seconda delle condizioni di necessità (da 2 a 9 iniezioni per ciclo).
 
Le pluriniezioni sono rese necessarie dal fatto che il gasolio ha un alto potere calorifico. Tale fenomeno è ciò che ha reso fino a oggi il motore a gasolio un po' scorbutico e rumoroso (il classico TAC), che però suddividesuddividono il quantitativo di gasolio necessario in sempre più piccole dosi iniettate a forti pressioni, facendo sì che la combustione sia quanto più rotonda possibile (è proprio dalle irregolarità nella combustione che deriva il caratteristico rumore ritmico e cadenzato prodotto dai motori Diesel). Le fasi sono suddivisibili in:
 
# '''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, si riscalda. In questo motore viene utilizzata tale proprietà comprimendo all'interno del cilindro la sola aria a valori elevati, tali per cui il combustibile, che viene iniettato (pressoquando il pistone si trova circa al punto morto superiore), si accende spontaneamente, in quanto la compressione ha portato l'aria presente nel cilindro durante la fase della compressione haad una temperatura superiore alla sua temperatura di accensione del gasolio. VieneIl motore Diesel vene pertanto definito ''motore ad accensione spontanea'', in contrapposizione al [[motore ad accensione comandata]], nel quale non viene compressa solamente l'aria ma una miscela di combustibile ed aria e l'accensione èviene innescata dalle candele.
 
In un motore Diesel con ciclo a quattro tempi l'aria viene immessa nel [[cilindro (meccanica)|cilindro]], richiamata dal movimento discendente del pistone e, attraverso la valvola di aspirazione,; quando il [[pistone (meccanica)|pistone]] risale comprime l'aria, ed in tale compressione l'aria èpuò raggiungere valori di [[temperatura]] tra i 700 e i 900&nbsp;[[Celsius|°C]]. Poco prima che il pistone raggiunga il ''punto morto superiore'', cioè il punto di massima salita dello stesso, viene immesso per mezzo di un [[Iniezione (motore)|iniettore]] il combustibile nell'aria arroventata e compressa nello spazio residuo sopra il pistone; si ha quindi l'autoaccensione e poi la combustione della miscela aria combustibile, cui segue la fase di espansione che riporta il pistone verso il basso generando così la rotazione dell'[[Albero (meccanica)|albero motore]]; la spinta conseguente tale rotazione costituisce l'erogazione di energia meccanica che è lo scopo del motore stesso. Si ha infine la fase di scarico, in cui i gas combusti vengono espulsi dal cilindro attraverso l'apertura della valvola di scarico. È anche costruito il motore Diesel con ciclo due tempi.
In tale compressione l'aria può raggiungere valori di [[temperatura]] tra i 700 e i 900 gradi [[Celsius|C]].
Poco prima che il pistone raggiunga il ''punto morto superiore'', cioè il punto di massima salita dello stesso, viene immesso per mezzo di un [[Iniezione (motore)|iniettore]] il combustibile nell'aria arroventata e compressa nello spazio residuo sopra il pistone. Si ha quindi l'autoaccensione e poi la combustione della miscela aria combustibile, a cui segue la fase di espansione che riporta il pistone verso il basso generando così la rotazione dell'[[Albero (meccanica)|albero motore]], la spinta per tale rotazione costituisce l'erogazione di energia meccanica che è lo scopo del motore stesso.
Infine si ha la fase di scarico dove i gas combusti vengono espulsi dal cilindro attraverso l'apertura della valvola di scarico. È anche costruito il motore Diesel con ciclo due tempi.
 
[[File:Dieselmotor vs.jpg|thumb|left|upright=1.1|Dieselmotor DM 12 – monocilindrico stazionario della [[MAN AG]], [[AugsburgAugusta (Germania)|Augusta]], 1906, 9 kW di prima generazione]]
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 maggiore di quello di un motore a benzina di analoga cilindrata, in quanto le parti del motore dovranno essere costruite per resistere a stress più elevati. D'altra parte, proprio per il suo funzionamento, il motore Diesel trae maggiori vantaggi dall'impiego di sistemi di sovralimentazione che effettuano una compressione dell'aria già prima che questa entri nel cilindro.
 
In questo tipo di motori è di fondamentale importanza la precisione del sistema di alimentazione ede in particolare della [[pompa]] del combustibile, che regola la quantità esatta di combustibile immessa nei cilindri, nonché il momento esatto dell'immissione stessa. Sulla base della quantità di combustibile immesso ada ogni regime di rotazione il motore fornisce più o meno [[potenza (fisica)|potenza]] in quanto l'aria da questoviene aspirata èin unquantità valoresempre costante chee corrisponde semprecorrispondente al massimo possibile (non esiste un [[carburatore]]). Nei motori Diesel, a differenza di quelli a benzina, non è necessario gestire l'accensione con dispositivi esterni, è lo stesso fatto della iniezione che direttamente agisce per l'"accensione" della miscela.
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. 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).
==L'iniezione nei motori Diesel==▼
 
Due sono oggi i tipi di iniezione dei motori Diesel: indiretta e diretta.
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''.▼
 
▲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 un'importanza critica in quanto sia un ritardo chesia 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 un'efficienza maggiore dato che la combustione avviene ada 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.
 
▲== 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.
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 d'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 esisteè esistito anche il sistema ada [[Iniettoreiniettore pompa]]. I primi motori Diesel ada iniezione diretta dotati di [[pompa rotativa]] sono ormai scomparsi in virtù delle notevolmente superiori performanceprestazioni dei due sistemi sopracitati.
 
== 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 di massimi di circa qualche centinaiacentinaio di giri al minuto, inoltre hanno una notevole semplificazione costruttiva. Attualmente il motore più grande del mondo è il finlandese [[Wärtsilä]] 14RTFLEX96-C, cheusato è ilcome motore principale dellesulle più grandi navi portacontainer del mondo, prodotte dalladall'azienda danese [[Maersk]]. Questo motore sviluppa una potenza di 82 MW e riesce a garantire una velocità di crociera di 25 [[nodo (unità di misura)|nodi]].
 
==== Componenti del motore ====
{{MultiColColonne}}
Motore testacalda
#carter di aspirazione
Riga 114 ⟶ 102:
#volano
#albero motore
{{ColBreakColonne spezza}}
Motore non a testacalda
#valvola d'ammissione al cilindro
Riga 125 ⟶ 113:
#volano
#albero motore
{{EndMultiColColonne fine}}
 
==== 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 dieselDiesel 2T unidirezionale<br />1=PMS<br />2=PMI<br />A<span style="background-color: #10ff00;">'''&nbsp;A= Lavaggio'''</span><br />B<span style="background-color: #639eff;">'''&nbsp;B= Scarico'''</span><br />C<span style="background-color: #ffae21;">'''&nbsp;C= Compressione'''</span><br />D<span style="background-color: #ff0000;">'''&nbsp;D= Espansione'''</span>]]
Questo motore ha comela caratteristica, d'di avere, al posto deidelle travasiluci d'aspirazionedi scarico, una valvola a fungo sulla testata da dove vienevengono immessascaricati ariai prodotti della combustione, quindi si ha un migliore e maggiore controllo della fase d'aspirazione, riducendo le perdite d'aria fresca che altrimenti ci sarebbero con iluna sistemaluce classico,di inoltrescarico. Inoltre, tale motore non necessita del riscaldamento della calotta, dato che l'aria riesce a essere maggiormente compressa.
 
Attualmente questo risulta essere il tipo di motore dieselDiesel due tempi più apprezzato, per via del suo maggiore rendimento termico.
 
==== 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 25HP25&nbsp;HP a 800 g/min., [[cilindrata]] 4.&nbsp;312 cm³, anno 1954]]
Il motore due tempi Diesel testacalda fu brevettato nel [[1890]] da Stuart e Binney e segue il principio di funzionamento del motore [[Motore a due tempi#Funzionamento/fasi del ciclo|cicloa due tempi]] a benzina inventato nel [[1879]] da [[DugaidDugald Clerk]], quindi ovviamente utilizza come carburante, assieme al gasolio, anche l'olio combustibile.
 
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&nbsp;°C ai 700&nbsp;°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]].
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 ad una temperatura che varia dai 400&nbsp;°C ai 700&nbsp;°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]].
 
=== Motori Diesel a quattro tempi ===
[[File:Ciclo del motore 4T.svg|thumb|upright=1.1|Ciclo termico di un motore 4T<br />1=PMS<br />2=PMI<br />A<span style="background-color: #10ff00;">'''&nbsp;A= Aspirazione;'''</span><br />B<span style="background-color: #ffae21;">'''&nbsp;B= Compressione;'''</span><br />C<span style="background-color: #ff0000;">'''&nbsp;C= Espansione;'''</span><br />D<span style="background-color: #639eff;">'''&nbsp;D= Scarico;'''</span>]]
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 ede 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 cona quattro cilindri in linea. Molti motori Diesel sono sovralimentati proprio per sfruttare i vantaggi che si hahanno con questo tipo di motore. Infatti va detto che i motori a benzinaciclo Otto 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 gasolioDiesel. Questo determina che a parità di cilindrata, il motore Diesel vanta una maggiore efficienza (oltre il 2040%).
 
==Problemi Note ==
I motori diesel soffrono maggiormente del problema dell'autoalimentazione, problema che in inglese viene identificato come "Diesel engine runaway", dove l'olio riesce a trafilare in camera di combustione e tramite la compressione in camera di combustione viene combusto come fosse il normale gasolio, in rari casi e in particolare su motori datati può essere dato da un difetto di alimentazione del sistema d'iniezione meccanico o della valvola a farfalla bloccata aperta, questo porta il motore ad autoalimentarsi pur spegnendo il sistema d'alimentazione e spegnendo elettricamente l'auto sfilando le chiavi, in quanto l'alimentazione avviene effettuata con il semplice funzionamento del motore, il quale generalmente si arresa autonomamente per grippaggio.
 
Il trafilamento d'olio può avvenire tramite il circuito di ricircolo dei vapori d'olio, dove tramite un difetto di tenuta degli anelli, che lasciano trafilare gas combusto nel basamento, creando una foschia ricca di olio, la quale venendo aspirata poi nel motore crea questo fenomeno, che può essere scatenato anche da un eccesso di olio lubrificante<ref>[http://www.tb-training.co.uk/CIsys.htm FIE system; diesel fuel system; boat fuel system]</ref>, questo tipo di autoalimentazione è facilmente riconoscibile dall'ingente quantità di fumo denso che fuoriesce dallo scarico<ref>{{YouTube|j4rMfrERpG8|titolo=Insane Runaway Diesel|accesso=5-08-2017}}</ref>.
 
I motori diesel usati in ambienti industriali sono soggetti a idrocarburi esterni che vengono introdotti nell'atmosfera e poi vengono risucchiati nei sistemi di aspirazione dell'aria, questo porta a situazioni pericolose, che si possono verificare nelle centrali chimiche, nelle raffinerie, nei siti di foratura o in qualsiasi ambiente in cui si producono idrocarburi. L'impianto BP Texas City è stata distrutta quando questa situazione si è verificato nel 2005. La legge federale degli USA impone l'uso di valvole di intercettazione aria o valvole ESD sui motori diesel utilizzati su impianti di perforazione offshore.
 
==Note==
<references/>
 
== Voci correlate ==
* [[Rudolf DieselAdBlue]]
* [[MeccanismoAnticipo biella-manovelladi mandata]]
* [[Biodiesel]]
* [[Common rail]]▼
* [[Emissioni Diesel]]
* [[Depuratore ad acqua]]▼
* [[Elsbett]]▼
* [[Ciclo Diesel]]
* [[Ciclo Sabathé]]
* [[Franco Tosi]]
* [[Numero di cetano]]
* [[Opacimetro]]
* [[FrancoRudolf TosiDiesel]]
▲* [[Depuratore ad acqua]]
▲* [[Elsbett]]
* [[AdBlue]]
* [[Anticipo di mandata]]
▲* [[Common rail]]
 
== Altri progetti ==
{{interprogetto|commons=Category:Diesel engines|commons_preposizione=sul}}
 
== Collegamenti esterni ==
* {{Collegamenti esterni}}
*{{cita web|http://xoomer.alice.it/rfbzu/testcald01.html|Una pagina dedicata al motore diesel 2 tempi a testa calda}}
* {{cita web|url=http://peoplexoomer.bathalice.ac.ukit/ccsshb/12cylrfbzu/testcald01.html|Motoretitolo=Una pagina dedicata al motore diesel 2 tempi modernoa testa calda}}
* {{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 }}
* {{Thesaurus BNCF}}
 
{{Controllo di autorità}}
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[[Categoria:Motori a combustione interna|Diesel]]
[[Categoria:Motori aeronautici|Diesel]]
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Estratto da "https://it.wikipedia.org/wiki/Motore_Diesel"