COMBUSTIONE,PRESSIONE


MOTORE DIESEL

E' così definito motore diesel ad accensione per compressione, nel quale il combustibile viene immesso dagli iniettori sotto forma di getti finemente polverizzati direttamente nei cilindri (oppure nelle camere ausiliare, nei diesel a iniezione indiretta) per mescolarsi con l'aria in movimento turbolento, vaporizzare e quindi bruciare (a causa della elevata temperatura dell'aria stessa). I motori diesel impiegati attualmente in campo automobilistico sono tutti a quattro tempi. In altri settori pero' trovano utilizzazione anche motori diesel funzionanti secondo il ciclo a due tempi, nei quali il lavaggio viene effettuato con aria pura (in genere fornita da una soffiante volumetrica). Il combustibile impiegato nei motori diesel e' di norma il gasolio, che viene emesso dagli iniettori ad elevata pressione (ben oltre 200 bar, nei motori a iniezione diretta). I motori diesel sono caratterizzati da rendimenti notevolmente piu' elevati di quelli dei motori a ciclo Otto, in larga misura ottenuti grazie alla possibilita' di impiegare rapporti di compressione molto piu' alti. In essi infatti non esiste il pericolo della detonazione, che inevitabilmente si verifica nei motori ad accensione per scintilla impiegando rapporti di compressione superiori al valore limite (che cambia a seconda dei casi). Anzi, nei diesel e' necessario impiegare alti rapporti di compressione proprio per portare l'aria ad elevata temperatura ed ottenere quindi la combustione spontanea del gasolio. Un'altra differenza molto importante tra motori diesel e motori a benzina e' costituita dal sistema di regolazione della erogazione di potenza che in questi ultimi i sempre di tipo quantitativo (si ottiene soffocando in misura maggiore o minore l'aspirazione per mezzo della valvola del gas). Nei diesel invece i cilindri "respirano" sempre liberamente e la regolazione i di tipo qualitativo; il pedale dell'acceleratore infatti agisce sulla pompa di iniezione facendo variare la quantita' di combustibile emessa ad ogni ciclo dagli iniettori (e quindi modificando la dosatura della miscela aria-gasolio). I motori diesel a iniezione indiretta, cioe' quelli nei quali il combustibile viene iniettato nelle camere ausiliarie (collegate ai cilindri da appositi passaggi) hanno un funzionamento piu' dolce e silenzioso rispetto a quelli a iniezione diretta (nei quali il gasolio viene immesso direttamente nei cilindri) ma presentano un rendimento peggiore e quindi consumi piu' elevati.

COMBUSTIONE

Dal punto di vista chimico si tratta di un rapido processo di ossidazione che avviene con considerevole sviluppo di energia termica. Nei motori a ciclo Otto ha luogo in seguito all'accensione della miscela aria-carburante precedentemente aspirata e quindi compressa nei cilindri. Nei motori diesel ha luogo allorche' l'iniettore introduce il combustibile finemente polverizzato nell'aria ad elevata temperatura presente nella camera verso la fine della fase di compressione (il combustibile vaporizza mano a mano che si miscela con l'aria e inizia a bruciare con grande rapidita'). La fase di combustione si svolge in tempi estremamente brevi ma in maniera progressiva. Inizia svariati gradi (intesi come rotazione dell'albero) prima del PMS e si completa quando gia' il pistone ha iniziato da tempo il suo spostamento verso il PML. Il "picco" di pressione, in genere, viene raggiunto 10-15° dopo il PMS. Nei motori a ciclo Otto di elevate prestazioni (non sovralimentati) si hanno, valori massimi dell'ordine di 80 bar mentre nei diesel turbo si possono anche superare i 120 : 130 bar. La temperatura massima del ciclo e' dell'ordine di 2.000 - 2500°C. Nei motori a ciclo Otto dalla candela parte un fronte di fiamma che attraversa tutta la camera di combustione facendo bruciare, in progressione, la miscela aria-carburante presente nei vari punti della camera stessa.

PRESSIONE

E' una forza divisa per una superficie. Nelle vecchie unita' di misura si indicava in kg/cm^2 o in atmosfere mentre nelle uniti di misura Si si indica usualmente in bar (multiplo del Pascal, che per i valori in gioco in campo automobilistico e' troppo piccolo).

PRESSIONE

E' la fase del ciclo di funzionamento del motore durante la quale la miscela aria-benzina (nei diesel soltanto aria) precedentemente aspirata nel cilindro viene portata a considerevole pressione e ad elevata temperatura per essere poi accesa dalla scintilla che scocca tra gli elettrodi della candela (nei diesel invece la combustione inizia subito dopo, che e' cominciata l'iniezione del gasolio). Al termine di questa fase la pressione della miscela aria-carburante nei motori a ciclo Otto puo' raggiungere valori dell'ordine di 12-20 bar e la temperatura risulta di circa 300 - 480 °C. Nei motori diesel al termine della compressione l'aria viene portata a pressioni di 35-50 bar e a temperature di 430 - 600 °C. La fase di compressione inizia quando il pistone sale verso il PMS e la valvola di aspirazione si chiude. Durante il suo svolgimento la miscela aria-benzina (o l'aria, nei diesel) inizialmente riceve calore dalle pareti del cilindro ma successivamente i essa stessa a cederlo. La fase teoricamente dovrebbe terminare allorche' il pistone raggiunge il PMS ma in effetti finisce sensibilmente prima dato che la scintilla tra gli elettrodi delta candela scocca con un certo anticipo rispetto a tale posizione. L'iniezione nei motori diesel comincia anch'essa diversi gradi prima del PMS.

GASOLIO

E' il combustibile impiegato usualmente per alimentare i motori diesel. E' costituito da una miscela di idrocarburi ricavati dal petrolio (si tratta fondamentalmente della frazione che distilla tra 180 e 360 °C) avente una densita' compresa tra 0,815 e 0,855 kg/l. Ha una temperatura di accensione di circa 250 °C. La sua accendibilita' viene indicata dal numero di ottano.

IDROCARBURI

Sono i composti chimici organici piu' semplici in quanto costituiti esclusivamente da atomi di carbonio e da atomi di idrogeno, variamente collegati tra di loro a formare molecole con struttura differente (ad anelli, a catena semplice, ecc.). Mescolati con l'aria possono bruciare combinandosi con l'ossigeno fino a formare anidride carbonica e acqua. Possono essere sia gassosi che liquidi; la benzina e il gasolio sono costituiti appunto da una miscela di questi ultimi.

NUMERO DI OTTANO

Indica il potere antidetonante di un carburante per motori a ciclo Otto. Piu' alto e' il numero di ottano, maggiore e' il potere antidetonante (e quindi piu' elevato il rapporto di compressione che si puo' adottare senza che insorga la detonazione).  Per la rilevazione del numero di ottano esistono due differenti procedure (la piu' impiegata e' quella Research).

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