Quando si vedono quei camion giganti che trasportano carichi enormi su per la collina, potrebbe sembrare un lavoro di un motore standard, ma ciò che per lo più fraintendiamo è l’immensa potenza che un motore diesel genera per far funzionare questo processo e ottenere il lavoro fatto. Questi motori diesel sono la fonte di energia dietro alcune delle macchine più grandi e più forti come i camion, i treni e le navi.

Cos’è un motore diesel e come funziona?

Un motore diesel è un tipo di motore a combustione interna, che permette di bruciare il carburante all’interno della parte centrale del motore iniettando aria calda e ad alta pressione in una camera o nei cilindri per produrre potenza.

Anche i motori a benzina standard che abbiamo nelle nostre automobili sono motori a combustione interna, a differenza di quelli a combustione esterna che si trovano nelle vecchie locomotive a vapore; tuttavia, un diesel è più potente.

Inoltre, troverete anche che questi motori a combustione interna sono più efficienti perché non sprecano molta energia perché il calore rimane in un posto. Troverete anche che il vostro motore a combustione interna produce più potenza dallo stesso volume di carburante di qualsiasi altro motore a combustione esterna.

Il processo per capire come funziona un motore diesel può essere spiegato in quattro semplici passi:

Induzione

Questo comporta il processo di aspirazione dell’aria quando il pistone si muove lungo il foro e apre la valvola di aspirazione. La chiave è di farlo quando la pressione dell’aria è di circa 1,7 a quasi 2,4 megapascal. È solo allora che l’aria può essere indotta in ciascuno dei cilindri.

Altri metodi di avviamento dipendono dalle dimensioni del motore e dal carico collegato. Questi possono includere l’uso di attrezzature ausiliarie, l’ammissione di soffi d’aria compressa a un motore ad aria compressa, la fornitura di corrente elettrica a un motore di avviamento elettrico, e l’uso di un piccolo motore a benzina orientato al volano del motore.

Compressione

Quando la valvola di aspirazione si chiude a fondo corsa, permetterà al pistone di salire e comprimere l’aria raccolta all’interno. Un motore diesel non usa una miscela aria-carburante ma comprime l’aria, il che evita i problemi di pre-accensione che si trovano per lo più nei motori ad alta compressione con accensione a scintilla. Con i motori diesel si possono raggiungere rapporti di compressione più potenti e una maggiore efficienza teorica del ciclo.

Ignizione

Quando il carburante viene spruzzato all’inizio della corsa, spinge il pistone verso il basso, permettendo l’accensione. Il motore diesel guadagnerà energia quando il carburante che brucia sarà spruzzato o iniettato nel cilindro, dove è presente aria calda e compressa. Tuttavia, perché questo processo funzioni, la temperatura dell’aria deve essere più alta della temperatura alla quale il carburante iniettato può accendersi. Questo permetterà al carburante di reagire con l’ossigeno dell’aria e di conseguenza di bruciare.

È inoltre interessante vedere che questi motori diesel sono anche conosciuti come motori ad accensione per compressione perché il riscaldamento dell’aria per compressione piuttosto che una scintilla elettrica è ciò che causa l’inizio della combustione.

Scarico

Quando il pistone viaggia verso l’alto, aprirà la valvola di scarico permettendo al gas bruciato di uscire. Un turbocompressore e un aftercooler nei motori diesel hanno migliorato le prestazioni in termini di efficienza e potenza.

In che modo il motore diesel è diverso dai motori a benzina e a gas?

Anche se un motore diesel e un motore a benzina condividono molti componenti principali simili ed entrambi lavorano sul ciclo a quattro tempi, ci sono diverse differenze intrinseche nel modo in cui il carburante si accende in entrambi questi motori e come viene regolata la potenza.

Queste sono le differenze più importanti tra i due:

Ignizione

In un motore a benzina, la miscela di carburante e aria viene accesa da una scintilla. Il processo inizia iniettando carburante e aria in piccoli cilindri di metallo, e la compressione del pistone rende questa miscela esplosiva. Di conseguenza, si accende attraverso una scintilla elettrica quando la candela del motore si accende. Questa miscela di carburante e aria esplode, generando abbastanza potenza per spingere il pistone verso il basso nel cilindro e avviare il veicolo.

Anche se i motori diesel seguono un processo più semplice, sono molto più gestibili. L’accensione nel motore diesel richiede solo la compressione dell’aria. Quando da un lato un motore a benzina ha un rapporto di compressione tipico di 9:1, un motore diesel lavora con un rapporto di compressione di 20:1. Quindi, le compressioni da sole possono accendere il carburante quando l’aria è ad una temperatura più alta, senza bisogno di una scintilla elettrica o di qualsiasi altro sistema di accensione.

Un modo semplice per capire questo processo è quello di metterlo in relazione a quando si sta pompando la gomma della bicicletta. Potreste notare che la pompa diventa più calda più a lungo la utilizzate. Questo dimostra che la compressione dell’aria genera calore. Così, allo stesso modo, un motore diesel comprime il calore in uno spazio ancora più piccolo. Questo rende l’aria calda; può arrivare fino a 500°C e a volte anche più in alto.

Quindi, quando il carburante viene iniettato, si accende istantaneamente ed esplode senza la necessità di una candela, che invece è necessaria in un motore a petrolio o a benzina. Tutto questo processo dimostra la forza e l’efficienza del motore diesel e quanto sia diventato importante rispetto ad altri tipi di motori, in particolare quelli che funzionano a petrolio e benzina.

Aria per aspirazione

Un motore diesel aspira sempre la stessa quantità di aria, qualunque sia il regime del motore, attraverso un condotto di aspirazione che si apre e si chiude solo con l’aiuto di una valvola di aspirazione. Invece, in un motore a benzina troverete una quantità variabile di aria aspirata. Dipenderà dalla quantità di apertura della valvola a farfalla.

Costruzione del motore

Anche se un motore diesel ha quasi lo stesso aspetto di un motore a benzina o a gas e contiene parti quasi uguali, ha molti altri componenti che lo rendono più resistente di un motore a benzina o a gas.

Troverete che un motore diesel di solito ha pareti più spesse e più ragnatele di rinforzo rispetto a un motore a benzina. Questo gli permette una forza supplementare e lo aiuta a sopportare lo stress extra.

Un motore diesel è di solito un blocco più pesante, con bielle, pistoni, cappelli dei cuscinetti e alberi a gomito più resistenti. Poiché la forma delle camere di combustione e del vortice di un motore diesel è diversa da quella della benzina o del gas, troverete che anche il design della testa del cilindro per entrambi è diverso.

Carburante

Come è evidente, un motore diesel funziona a gasolio, e il motore a benzina funziona a benzina; tuttavia, è necessario capire come questi diversi carburanti sono compatibili con il funzionamento dei loro motori e li rendono più efficienti.

Il gasolio è per lo più meno meno raffinato, più sostanzioso, più viscoso, meno volatile della benzina. Per quelli di voi che hanno visto la scritta ‘derv’ su una stazione di pompaggio del gasolio, questo è il carburante da usare per i vostri veicoli con motore diesel.

Il rapporto tra gasolio e acqua è anche essenziale da notare in questo caso. Può irrigidirsi o addirittura solidificarsi quando fa freddo perché può osservare quantità di acqua che possono congelare. Può gestire circa 50 o 60 parti d’acqua. Questo può essere un po’ problematico perché può causare il congelamento o la ceratura delle linee di carburante e degli iniettori.

Se avete mai visto qualcuno soffiare lampade sul proprio camion con motore diesel durante l’inverno, dovete capire che è per questo. Inoltre, altri usano anche certi additivi per evitare questo problema.

Più importante, troverete che il gasolio ha una densità di energia più alta della benzina e del gasolio. Questa maggiore potenza di circa 147.000 BTU generata da un gallone di gasolio, in media, significa che viene fornito con una maggiore potenza, efficienza e un migliore chilometraggio.

Questo spiega anche perché il gasolio è usato per alimentare veicoli di trasporto essenziali come autobus, camion, treni, gru, attrezzature per la costruzione e l’agricoltura, e anche barche, rendendolo fondamentale per l’industria delle costruzioni, dei trasporti e dell’agricoltura, e di conseguenza per l’intera economia.

Tipi di motori diesel

Si sa che i motori diesel sono di due tipi diversi: due tempi e quattro tempi. La corsa si riferisce al funzionamento del pistone nel motore, e questo differenzia fondamentalmente i due modelli.

Due tempi

Un motore diesel a due tempi usa la corsa in due direzioni per completare il suo ciclo. Il primo colpo è tutto sulla compressione quando il pistone si muove verso l’alto e provoca l’accensione del carburante compresso. La seconda corsa o la corsa di ritorno avviene quando il pistone si muove verso il basso solo una volta per portare nuovo carburante nel cilindro.

Il motore a due tempi di solito segue queste tre fasi necessarie:

1. Scarico e aspirazione: quando l’aria fresca entra nel cilindro spingendo fuori la vecchia attraverso le valvole in alto.
2. Compressione: questo avviene quando le valvole di aspirazione e scarico si chiudono, e il pistone si muove in alto per comprimere e quindi di conseguenza riscaldare l’aria. Il carburante viene aggiunto quando il pistone raggiunge la parte superiore del cilindro, e quindi porta all’accensione spontanea.
3. Potenza: con l’accensione della miscela di aria e carburante, il pistone si sposta verso il basso, e la potenza viene inviata per avviare le ruote.

Motori a quattro tempi

Un motore a quattro tempi può far parte sia di un motore diesel che di un motore a benzina o a gas. Ha una corsa di compressione e una corsa di scarico, oltre ad avere ciascuna una corsa di ritorno, rendendolo un motore a quattro tempi in totale.

La corsa di compressione è coinvolta nella compressione della miscela di aria e carburante per portare all’accensione, mentre la corsa di scarico si occupa di rilasciare i gas bruciati. Il pistone, in questo caso, si muove su e giù due volte.

Il motore a quattro tempi comporta quattro fasi principali:

1. Assunzione: consiste nell’aspirare l’aria nel cilindro attraverso la valvola di ingresso mentre il pistone si muove verso il basso.
2. Compressione: avviene quando il pistone si muove verso l’alto, chiudendo la valvola di ingresso e comprimendo l’aria per riscaldarla. Quando il carburante viene iniettato in questo, l’accensione avviene senza una candela.
3. Potenza: con l’accensione, il pistone viene spinto verso il basso, e la potenza viene inviata alle ruote.
4. Scarico: il pistone ora ritorna, e i gas bruciati vengono spinti fuori attraverso la valvola di scarico.

Differenze tra i due tipi

Anche se la differenza significativa tra il motore a due tempi e il motore a quattro tempi è il numero di corse, più evidentemente, anche altri fattori distinguono questi due tipi uno dall’altro. Alcuni di essi sono menzionati di seguito:

• I motori a due tempi sono più leggeri e più piccoli rispetto a quelli a quattro tempi.
• I motori a due tempi sono anche più efficienti perché producono potenza una volta per ogni rotazione, piuttosto che una volta per ogni due rotazioni, come nel caso di quelli a quattro tempi. Anche se questo è un punto a favore, significa anche che i motori a due tempi potrebbero soffrire di una maggiore usura. Quindi, possono richiedere più raffreddamento e lubrificazione.
• Vedrete che la maggior parte dei motori diesel sono a quattro tempi. Quelli a due tempi si trovano di solito nei motori più grandi, come quelli delle navi e degli scooter. D’altra parte, si possono scoprire quelli a quattro tempi usati comunemente in auto, camion e altre automobili.
• I motori a due tempi richiedono un volano più leggero, mentre quelli a quattro tempi richiedono un volano pesante. Il quattro tempi è una forza più equilibrata con un giro per un colpo di potenza, e il due tempi genera una forza più sbilanciata con due giri per un colpo di potenza.
• La lubrificazione è generalmente più facile per i motori a due tempi e più complicata per quelli a quattro tempi.
• I motori a due tempi sono considerati più rumorosi di quelli a quattro tempi. Generano anche più fumo.
• I motori a due tempi sono molto più economici di quelli a quattro tempi, che possono essere più costosi a causa del suo meccanismo di valvole e lubrificazione, così come una difficoltà comparativa nella fabbricazione.

Ricordo della storia dei motori diesel

È stato iniziato da Rudolf Diesel, un ingegnere tedesco, che ha concepito l’idea del motore diesel, da qui, la ragione per cui il motore diesel prende il nome da lui. Diesel fu colui che si rese conto che la corsa a compressione poteva sostituire il processo di accensione elettronica del motore a benzina esistente. Ha proposto questo ciclo nei suoi brevetti del 1892 e 1893. Iniziò come un motore a quattro tempi.

All’inizio, come combustibile fu proposto il carbone in polvere o il petrolio liquido. Il primo motore industriale sviluppato sui brevetti di Diesel fu stabilito a St. Louis, Mo., da Adolphus Busch, e divenne il precursore del motore Busch-Sulzer. Che fu responsabile dell’alimentazione di molti sottomarini statunitensi nella prima guerra mondiale.

In seguito, i soldati di ritorno dalla guerra che avevano operato tipi di diesel furono presi dai produttori che volevano sviluppare il diesel a due tempi. Questo rese i motori diesel più economici e più facili da produrre.

In seguito, la tecnologia dell’iniezione di carburante fu introdotta anche per soddisfare la crescente necessità di un compressore d’aria ad iniezione ad alta pressione. Iniziò come una pompa fatta per sostituire il compressore d’aria ad alta pressione.

Tuttavia, c’era un altro miglioramento che doveva essere fatto. Lo scarico del motore includeva un volume estremo di fumo, che portava a una combustione impropria del carburante. Così, fu introdotto un ugello di iniezione del carburante per iniettare il carburante nel cilindro.

Nel 1914, William T. Price, che era un giovane ingegnere americano, ha anche contribuito al motore diesel lavorando su un motore che aveva bisogno di un rapporto di compressione inferiore e senza lampadine calde. Ebbe successo e quindi fece anche domanda di brevetto. Tuttavia, c’era ancora molto da fare per portare il motore diesel alla forma che è in uso oggi.

In quel periodo, i motori a due tempi erano comunemente usati per produrre elettricità, far funzionare impianti di pompaggio dell’acqua e barche a motore, pescherecci e rimorchiatori.

Nei primi anni 1920, General Electric e Ingersoll-Rand si associarono per costruire una locomotiva diesel-elettrica. Il successo fu tale che la locomotiva portò a ordini da quasi tutte le industrie, comprese le fabbriche, le miniere e le ferrovie. Ora sono usati in macchinari da costruzione pesanti, trattori agricoli ad alta potenza e la maggior parte dei grandi camion e autobus.

Anche se ci sono dei contro nell’uso di un camion con motore diesel, come l’omissione più significativa di sostanze inquinanti nell’aria, la sua invenzione è ancora una svolta che ha immensamente contribuito a diverse industrie nel mondo, principalmente il trasporto, la costruzione e l’agricoltura.

Pertanto, è della massima importanza sapere come questo processo è stato avviato, e i diversi tipi di motori diesel per camion che esistono al giorno d’oggi.

Quando si tratta di ottenere il vostro motore diesel riparato, andare per un servizio di riparazione diesel stabilito i cui tecnici possono riparare il motore diesel del vostro camion in modo efficace e al meglio della vostra soddisfazione.

A STP Diesel, crediamo nella ricerca & riparazione della causa principale del fallimento, non solo il sintomo. Prevenire le riparazioni ripetute è uno dei nostri fondamenti fondamentali; essere in grado anche di identificare le riparazioni preventive è la chiave per mantenere il vostro impianto sulla strada.

Una migliore conoscenza di come funziona un motore diesel e di come è diverso da altri tipi di motori come quelli a benzina e a gas offre un quadro più chiaro di come ci siamo evoluti tecnologicamente.

Così, la prossima volta che vedete un grande camion con motore diesel che passa vicino alla vostra auto, trasportando il suo grande carico, apprezzate le differenze, e capite la meccanica più significativa che lavora dietro la sua guida.

STP Diesel attualmente serve la grande area di Houston, tra cui The Woodlands, Spring, Conroe, Tomball, Magnolia, Baytown, Sugar Land, e Katy.