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Parliamo di motori marini e vediamo il ciclo di combustione di un diesel. Consta di quattro fasi, che hanno il compito di trasformare l’energia termica, fornita dal gasolio e dall’aria, in energia meccanica. Vale la pena mettere in evidenza come il motore diesel, al pari di tutti i motori a combustione interna, sia molto poco efficiente, perché nelle quattro fasi del suo ciclo, solo una produce energia meccanica utile allo spostamento, mentre le altre la assorbono. Vediamo comunque in dettaglio le quattro parti.
1.Aspirazione
Le valvole di aspirazione si aprono per consentire l’ingresso dell’aria. Il pistone scende dal punto morto superiore (PMS) al punto morto inferiore (PMI), durante questo tragitto la biella compie 1 corsa e la manovella ruota di 180°. Scendendo creano una forte depressione nella camera di combustione; grazie a questa depressione e all’inserimento di carburante da parte di un iniettore, la camera si riempie.
2. Compressione
Le valvole si chiudono e il pistone risale comprimendo il carburante all’interno della camera di combustione. Nei motori diesel le pressioni raggiunte al termine di questa fase sono maggiori rispetto a quelle dei motori ad accensione comandata per consentire l’autoaccensione della miscela
Nei motori diesel, l’accensione avviene spontaneamente a causa dell’elevata temperatura e pressione che si formano al termine della compressione Dopo combustione, all’interno della camera, si sono formati dei gas ad altissima pressione e temperatura che spingono in basso il pistone fino al PMI. Poiché tutti i pistoni sono collegati tra loro attraverso l’albero motore, mentre uno sale l’altro scende, e il meccanismo va avanti.
4. Scarico
Il pistone, sceso a causa della combustione del carburante, risale, espellendo i gas attraverso l’apertura delle valvole di scarico, che fanno evacuare il gas dal cilindro, preparandolo a un nuovo ciclo. I residui della combustione vengono immessi nel collettore di scarico, collegato all’impianto di scarico: marmitta ed eventualmente il silenziatore.
Tre elementi importanti del motore diesel
1. Volano
Si trova alla fine dell’albero motore. Permette, tramite appositi giunti, cambi, frizioni e invertitori, il moto rotatorio dell’asse dell’elica. È un disco metallico (ferro o ghisa) che serve a immagazzinare l’energia cinetica prodotta durante l’unica fase utile del motore (scoppio-espansione), e a trasferirla in modo uniforme alle altri fasi per ottenere così un moto regolare. Il volano serve quindi a vincere i punti morti. La parte interna del volano è dentata per l’alloggio del pignone del motorino d’avviamento.
Gli iniettori sono dei sistemi che sincronizzano l’immissione del carburante nel cilindro. Il carburante immesso viene polverizzato e, a contatto con l’aria della camera di scoppio (che nella fase di compressione raggiunge circa 600-700 °C) provoca la cosiddetta fase di espansione, denominata anche impropriamente di scoppio o esplosione. Le tubazioni degli iniettori, che trasportano il combustibile devono avere tutte la medesima lunghezza, questo per evitare sfasamenti nell’iniezione. Per questo motivo, le tubazioni che raggiungono gli iniettori sulle teste più vicine alla pompa, a volte, risultano avvolte su loro stesse.
3. Pompa d’iniezione
Nei motori marini diesel questo è il cuore pulsante ed ha il compito di portare il gasolio agli iniettori mediante l’innalzamento della pressione del carburante per permetterne l’ingresso nella camera di scoppio. La pompa di iniezione è collegata alla distribuzione (talvolta anche mediante un alberino o asse), con una certa sincronia rispetto all’albero motore e all’albero a camme. La sincronia di questi organi del motore si chiama “fase”. Le pressioni di esercizio vanno da 150-200 bar dei motori a pre-camera a 1800-2000 dei sistemi a iniettore-pompa.
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