Quando porti un'auto o un camion in una stazione di servizio, indipendentemente dal tipo di carburante del veicolo, non puoi fare a meno di notare che il carburante diesel è quasi sempre un'opzione. Se il tuo veicolo funziona con benzina senza piombo standard, potresti chiederti perché gli altri non lo fanno. Cosa rende speciale il gasolio? Se ha proprietà "elite", perché non tutte le auto lo usano?
Queste domande portano a domande che riguardano meno il carburante diesel in sé e più il motore diesel, e perché lo sviluppo della pompa iniettore diesel alla fine del 1800 ha rappresentato un salto tecnologico inoltrare. L'idea principale da tenere a mente mentre leggi è che i motori diesel usano la compressione fisica invece di una vera scintilla di accensione per rendere il loro carburante abbastanza caldo da bruciare.
In cosa differiscono i motori diesel?
Dare fuoco a qualcosa, bollirlo o "scaldarlo" in un forno a microonde sono tutti modi ovvi per aumentare il contenuto di calore di quell'oggetto. Ma non è così intuitivo che aumentare notevolmente la pressione di un gas senza consentire al calore di entrare o uscire può aumentare drasticamente la temperatura della camera.
In un motore diesel, l'aria viene compressa a circa 1/15-1/20 del suo volume normale appena prima che il carburante diesel venga iniettato o pompato nel motore. La miscela aria-carburante diventa abbastanza calda da bruciare, determinando l'espansione del cilindro (pistone) nel motore. Proprio come durante la fase di compressione dell'aria, non c'è trasferimento di calore all'interno o all'esterno del motore; che si verifica solo durante la fase di scarico.
La pompa del carburante diesel
Il sistema di iniezione del carburante in un motore diesel è costituito da un pompa d'iniezione, una linea di carburante e un ugello (chiamato anche iniettore). Quando l'aria viene compressa, la pressione all'interno del cilindro sale brevemente da 400 a 600 libbre per pollice quadrato (normale atmosfera la pressione è inferiore a 15 psi), portando le temperature interne nell'intervallo da 800 gradi Fahrenheit a 1.200 F (430 gradi Celsius a 650 C).
Un motore diesel presenta gli stessi cicli e la stessa disposizione fisica di un motore a benzina; è il processo di accensione, non la struttura, che li distingue. In generale, sono più affidabili, generano più potenza per chilogrammo di carburante e sono complessivamente più efficienti; anche il gasolio presenta un rischio di incendio minore.
I motori diesel presentano degli svantaggi rispetto alle loro controparti a benzina convenzionali. Devono essere di una costruzione più robusta a causa delle alte pressioni sostenute durante la fase di compressione dell'aria, che presenta sia una sfida ingegneristica che un prodotto più costoso. Inoltre, le alte pressioni possono rendere difficile l'avviamento dei motori diesel.
Il ciclo del motore diesel
Il motore diesel subisce un ciclo in quattro fasi per completare un movimento di compressione-espansione di un pistone. Il primo di questi è la fase di compressione dell'aria; poiché la stessa quantità di calore viene conservata in uno spazio che si restringe rapidamente, aumenta la pressione e la temperatura. Nella seconda fase (accensione), la pressione rimane costante quando il volume inizia ad espandersi.
Durante la terza fase, chiamata power stroke, il volume e la pressione diminuiscono insieme al motore engine lavoro, in definitiva alimentando l'auto. Infine, nella fase di scarico, il volume rimane costante al suo livello massimo, quindi il ciclo ricomincia quando l'aria viene aspirata per la compressione nella prima fase.
Carburante diesel
Il carburante per motori diesel è più pesante della benzina, perché è costituito dai residui del petrolio greggio rispetto ai sottoprodotti più volatili che danno luogo alla formazione di benzina. Come il normale gas, è disponibile in una serie di gradi che possono essere adattati alle esigenze di motori specifici.
L'utilizzo del carburante diesel sbagliato può causare problemi operativi da scarso avviamento a "bussare e ping" allo scarico eccessivamente fumoso.