El motor dièsel és un motor de combustió interna dissenyat per a que el seu cicle termodinàmic s’ajusti al cicle Dièsel.
El seu funcionament és molt similar a un motor de gasolina de quatre temps. Es deixa entrar aire dins d’un cilindre via una vàlvula d’admissió. Un pistó o embol comprimeix l’aire i en la màxima compressió, introduïm carburant mitjançant un injector o atomitzador. De manera espontània es produeix una combustió, augment de temperatura i pressió que empeny el pistó sent el moment on obtenim treball. Un cop finalitzada la combustió, el pistó torna a comprimir els gasos resultant essent expulsats del cilindre per la vàlvula d’escapament. El cilindre torna a expandir-se per deixar espai o aspirar més aire i repetir el cicle. El combustible utilitzat, pot ser Gasoli o fueloil, olis tractats (biodièsels) o pols de carbó. Han de ser combustibles que s’inflamen espontàniament al sotmetre’s a grans pressions.
La característica més rellevant del cicle dièsel és que al combustionar, l’expansió dels gasos és a pressió constant. Això s’aconsegueix amb l’addició de més combustible mentre la combustió s’està realitzant. Quan el pistó és empès per la expansió dels gasos, se segueix injectant combustible fins a la meitat del recorregut.
Els motors de Gasolina, s’injecta carburant d’un sol cop i es fa explotar, gran part de l’energia s’escapa en forma de calor per les parets ja que no té temps de empènyer el pistó. En el dièsel, la combustió és mes continuada. La “pedalada” és més seguida en el recorregut, no tant brusca, millorant notablement el rendiment. Els motors de gasolina, el combustible es barreja amb l’aire abans d’entrar a la cambra de combustió. La temperatura del cilindre no pot ser gaire alta, ja que la barreja s’inflamaria. Els motors dièsels no tenen aquesta limitació i la temperatura de la combustió és més alta. Notar que el rendiment d’un motor tèrmic depèn de la màxima temperatura del cicle.
Tot i tenir un bon rendiment per cicle, la potència d’un motor dièsel queda limitada per les poques revolucions per minut rpm. L’expansió a pressió constant requereix un cert temps, impossibilitant que els motors vaguin més enllà de les 3500 rpm.
L’altre característica que els diferencia dels motor Otto és la necessitat de què el combustible s’inflamen espontàniament al ser comprimit. Fet que comporta una relació de compressió de 17 a 25 (els de gasolina uns 5). El volum confinat del cilindre es redueix 20 vegades al avançar el pistó. Grans relacions de compressió impliquen un gran esforç i estres en els components del motor, els quals s’han de reforçar i sobredimensionar resultant en un increment del pes del motor.
Històricament els motors dièsel s’han utilitzat en indústria pesant (camions, ferrocarrils, vaixells, carros blindats…). Llocs on l’estalvi en pes de combustible justifica un increment en pes de motor. També destacar la seguretat en accidents al no ser directament inflamable i fiabilitat.
Però en els darrers anys han experimentat un gran creixement en el sector automobilístic i interès en l’aeronàutic esportiu(<500cv). Dos avenços tecnològics son responsables d’aquest canvi:
Injecció electrònica: La injecció del combustible a la cambra de combustió sempre ha estat el gran problema a resoldre. Per donar una idea, hem d’injectar 200 vegades per segon, uns pocs mil·ligrams de carburant a una pressió de 20 atmosferes (la que obtenim a 200m per sota el mar). La quantitat de combustible ha de ser estiquiometricament precisa, amb un error de 0,01 mil·ligrams, per no generar males combustions, quantitat que depèn de la pressió, temperatura d’entrada, revolucions del motor etc… És tal la dificultat tècnica que sovint els suposats avantatges dels motors dièsels han quedat anul·lats per l’impossibilitat d’obtenir una correcta injecció del combustible. Des de els anys 90 hi ha una generació d’injectors gestionats electrònicament, capaços de complir amb més precisió i en un rang més ampli de condicions. De molts sistemes desenvolupats, destaquen el “common rail”.
Turbocompressor: Si comprimim l’aire a l’entrada del pistó, podrem introduir més quantitat d’aire i cremar més combustible per cicle, augmentant la potència amb les mateixes rpm. Òbviament el motor ha de ser reforçat estructuralment, però els motors dièsels ja ho son per pròpia necessitat. Aquest dispositius eren costosos de construir, mantenir i gestionar, sols utilitzats en motors d’altes prestacions (avions militars(WWII), cotxes esportius…). Amb la millora de materials, tècniques i gestió electrònica, s’han popularitzat. Avui en dia quasi tots els dièsels compten amb turbo-compressors, equiparant-los als motors de gasolina en la relació pes/potència.
VIDEO del motor Dièsel:
En aquest video podem veure la construcció peça a peça d’un motor dièsel en 3D.
