Apariția motoarelor cu combustie (ardere) internă cu piston la finele secolului al XIX-lea a reprezentat o veritabilă revoluție în domeniul sistemelor de propulsie autonomă. Până la generalizarea folosirii acestui tip de motoare, industria și transporturile erau “motorizate” de puterea aburului comprimat și de motoarele care funcționau după principiile arderii unui combustibil solid sau lichid pentru crearea presiunii în cazane, presiune care acționa unul sau mai multe pistoane. 

 

Totuși, motoarele cu abur erau capabile de a converti doar un mic procent (circa 6-10%) din energia produsă de căldura în lucru mecanic, iar o serie de inventatori s-au preocupat în acea perioadă de găsirea unor soluții eficiente de propulsie care să poată conduce, în final, la înlocuirea motoarelor cu abur în principal în domeniile industriale, și, mai apoi, la vehiculele de transport. După cum este știut deja, apariția motoarelor cu ardere internă este evenimentul declanșator al zorilor industriei auto și al apariției primelor automobile, deoarece aburul nu era un mod fezabil și eficient de motorizare în acest domeniu, în ciuda tuturor încercărilor realizate. 

 

În acest articol vei afla mai multe detalii despre motoarele Diesel, despre componentele unui motor Diesel, ciclul de funcționare al acestuia și randamentele care pot fi obținute, precum și despre întreținerea, avantajele și dezavantajele pe care le oferă aceste propulsoare.

 

Cuprins

 

1. Componentele motorului Diesel și temperatura de funcționare optimă a motoarelor Diesel 

2. Randamentul și ciclul de funcționare al motorului Diesel în comparație cu motoarele cu aprindere prin scanteie

3. Întreținerea motoarelor Diesel - avantaje și dezavantaje fata de motoarele pe benzina

 

 

1. Componentele motorului Diesel și temperatura de funcționare optimă a motoarelor Diesel

 

 

Deși nu a fost primul care a inventat principiul arderii internă și al aprinderii prin scânteie, Nikolaus August Otto a fost cel care a pus la punct în 1876 propulsorul cu ardere internă în patru timpi, cel care este strămoșul motoarelor moderne care propulsează majoritatea autovehiculelor din prezent. La numai nouă ani distanță, Karl Benz realizează primul autovehicul care se folosea de un motor Otto alimentat cu benzină. Peste încă 11 ani, în 1896 un alt inventator, Rudolf Diesel, tot de origine germană, a realizat primul motor care avea o eficiență de 26,6% - motorul Diesel depășind eficiența motoarelor pe benzină ale vremii care se bucurau doar de un procent de 15%. În același timp, cele mai performante motoare cu abur ale vremii n-aveau decât 10% eficiență.

 

În privința componentelor motoarelor Diesel, în mare parte acestea sunt asemănătoare motoarelor cu ardere internă cu aprindere prin scânteie, diferențele fiind date de modul diferit de realizare a aprinderii. Astfel, În cazul motoarelor Diesel aprinderea este obținută cu ajutorul unei temperaturi ridicate la care se ajunge prin comprimarea aerului în care se injectează combustibilul - de regulă motorina, deși, ca o curiozitate despre motoarele Diesel, primele motoare de acest tip puteau funcționa chiar și cu ajutorul prafului de cărbune sau chiar a uleiului de alune. Astfel, motoarelor Diesel le lipsesc componentele suplimentare necesare aprinderii care sunt obligatorii în cazul motoarelor pe benzină. 

 

Componentele unui motor Diesel au evoluat pe parcursul a peste un secol de inovații, dar în mare măsură pot fi încadrate în următoarele categorii esențiale:

 

Pistonul, segmenții, cilindrii, supapele, bielele și arborele cotit - sunt elementele esențiale ale oricărui motor cu ardere internă și care asigură, practic preluarea energiei rezultate în urma exploziei amestecului carburant și translatarea acesteia prin intermediul lucrului mecanic în mișcare de rotație. 

 

Injectorul, sau mai bine spus, sistemul de injecție a carburantului care constituie elementul central al oricărui motor Diesel. De calitatea injecției de combustibil depinde calitatea arderii din cilindru, rolul injectorului fiind acela de a emite un jet sub formă pulverizată de motorină la o anumită presiune calculată și cu un debit adaptat la tipul de motor în funcție de sarcina momentului. 

 

În afară de injectoare, sistemul de injecție mai cuprinde pompe, filtre și separatoare de apă.

 

Turbina - are un rol esențial în comprimarea aerului sau în supraalimentarea cu carburant și ajută la creșterea puterii motoarelor Diesel. Motoarele turbo diesel (TD) au apărut prima dată în 1978 fiind introduse pe unele modele de Mercedes-Benz. Turbinele pot fi atât cu rol de supraalimentare, cât și cu rol de turbocompresor. Este de menționat că motoarele moderne pot fi prevăzute cu ambele tipuri de turbine, iar această tehnologie este prezentă azi pe toate mașinile noi și pe majoritatea mașinilor second hand cu motoare Diesel existente pe piață.

 

Filtrul de motorină - are un rol important în ansamblul componentelor motorului Diesel deoarece aceste tipuri de propulsoare se bazează pe o precizie ridicată de fabricare a componentelor sistemelor interne, iar combustibilul care se injectează trebuie să aibă o puritate ridicată. Tocmai de aceea, filtrul de motorină trebuie să fie capabil să oprească particule de ordinul a 2-3 microni.

 

Pompa de injecție are rolul de a aspira motorină din rezervor și de a o direcționa către injectoare. Acest circuit este proiectat să funcționeze cu ajutorul presiunii și este ermetic, orice breșă de etanșeitate rezultând în pătrunderea aerului atmosferic și apariția unor probleme. 

 

Sistemul de ungere, care, ca la rice motor termic, are rolul de a asigura acoperirea pieselor între care apar forțe mari de frecare cu o peliculă de lubrifiant pentru a le proteja de uzură prematură. În sistemul de ungere sunt incluse pompa de ulei și filtrele de ulei. 

 

Sistemul de răcire a motorului Diesel are rolul de a controla lichidul de răcire.

 

Sistemul de evacuare este circuitul de scoatere a gazelor arse după explozia din cilindri către eșapament. 

 

Ca orice motor termic, și motorul Diesel are o temperatură la care funcționează optim. Eficiența maximă a motoarelor Diesel este considerată a se situa în intervalul de 70-90 grade Celsius atunci când consumul de carburant va fi mai mic iar, pe cale de consecință, evacuarea va fi mult mai curată filtrul de particule și / sau catalizatorul funcționând la parametrii normali.  

 

2. Randamentul și ciclul de funcționare al motorului Diesel în comparație cu motoarele cu aprindere prin scanteie

 

Motorul Diesel din 1896 era un model cu un singur cilindru care era realizat din oțel și o volantă, cu un singur piston și dezvolta o putere de 20 CP la turația de 172 rpm. Chiar și așa, primul motor Diesel era cu mult mai eficient decât motorul Otto cu aprindere prin scânteie. De la acest prim model de motor Diesel, nu a mai fost decât un pas până la dezvoltarea și aplicarea pe scară largă a propulsoarelor alimentate cu motorină așa cum sunt cunoscute ele azi.

 

Ciclul de funcționare al unui motor Diesel în patru timpi implică,ca și în cazul ciclului motorului Otto, o combustie internă.   

 

Timpul I - Admisia care presupune introducerea aerului în camera de ardere sau cilindru.

Timpul II - Compresia care presupune comprimarea puternică a aerului din cilindru până la atingerea unei temperaturi mari de circa 700-800 de grade Celsius.

Timpul III - Arderea care presupune injecția unui jet fin de motorină în masa aerului comprimat și fierbinte. Combustibilul injectat astfel se autoaprinde și provoacă o explozie cu degajare de energie.

Timpul IV - Evacuarea care presupune eliminarea gazelor arse din cilindru prin intermediul supapelor corespunzătoare către sistemul de evacuare.  

 

Diferența esențială față de motoarele pe benzină constă în amestecul comburant care la motoarele Diesel este aerul atmosferic, mai precis, oxigenul atmosferic și nu un amestec de aer și benzină ca în cazul propulsoarelor pe benzină. În același timp, trebuie menționat că presiunea în cilindrii atât în faza de admisie, cât și în cea de compresie și de ardere prezintă valori semnificativ mai mari la motoarele Diesel față de cele pe benzină. Prin urmare motoarele Diesel evită eventualele probleme de autoaprindere a combustibilului mărind semnificativ rapoartele de compresie.

 

Desigur, la motoarele Diesel moderne tot ciclul este controlat de calculator pe baza datelor obținute de la o serie de senzori care înregistrează parametrii diverși precum: turația, temperatura motorului, temperatura uleiului, poziția pistoanelor la un anumit timp. În funcție de aceste date, calculatorul reglează cantitatea de motorină injectată și presiunea de injecție optimizând astfel funcționarea propulsorului.

 

Randamentul superior al motoarelor Diesel față de motoarele de tip Otto vine, prin urmare din diferențele de funcționare și din ratele de compresie net superioare 

 

3. Întreținerea motoarelor Diesel - avantaje și dezavantaje față de motoarele pe benzină

 

Motoarele Diesel, spre deosebire de cele be benzină solicită câteva puncte de atenție care ar trebui acordată chiar dacă posezi o mașină nouă sau o mașină second hand motorizate cu astfel de propulsoare.

 

În primul rând, motoarele Diesel nu se ”simt” prea bine dacă sunt folosite în mers subturat în mod frecvent. Mai ales modelele noi de mașini pot începe să aibă probleme cu înfundarea filtrelor de particule sau cu depuneri de calamină. De aceea, se recomandă să nu folosești o mașină Diesel exclusiv în oraș deoarece vei avea o uzură prea rapidă a motorului. 

 

În al doilea rând schimbul de ulei la mașinile cu motoare Diesel trebuie făcut cu uleiul recomandat și la intervale regulate de timp. 

 

Întreținerea motoarelor Diesel ține și de calitatea motorinei pe care o folosești. Nu ar trebui să alimentezi cu motorină din surse necunoscute și din când în când pentru mașinile second hand cu motoare Diesel este indicată câte o ”cura” cu motorină de calitate premium. 

 

Motoarele Diesel nu ar trebui subturate dar nici accelerate brusc. De aceea, nu ar trebui să mergi cu motorul Diesel sub 1800 rpm dar nici să apeși pedala de accelerație brusc până la podea. Este important, de asemenea, să mergi la service ori de câte ori apar anumite semne în timpul funcționării care ar putea indica unele probleme minore sau chiar unele semnificative - așa cum este cazul fumului alb excesiv la evacuare, sau unele probleme sau zgomote anormale la pornire sau în timpul mersului. 

 

În privința avantajelor motoarelor Diesel acestea sunt numeroase, însă iată câteva dintre cele mai importante:

 

Randament superior față de motoarele pe benzină și, prin urmare, un consum mai scăzut de combustibil;

Motorina nu are o evaporare atât de rapidă precum benzina, deci, în caz de accident pericolul de autoaprindere al combustibilului Diesel este mult mai redus;

Vehiculele cu motoare Diesel își păstrează valoarea un timp mai îndelungat decât mașinile pe benzină;

Motoarele Diesel permit și alimentarea cu biocombustibili;

Durata de viață a unui motor Diesel corect exploatat este mult mai mare, chiar dublă, față de motoarele pe benzină;

Cuplul motoarelor Diesel este mai mare față de motoarele pe benzină cu aceeași putere exprimată în CP;

 

Desigur, motoarele Diesel prezintă și o serie de dezavantaje:

 

Deși este o problemă controversată în privința motoarelor de ultimă generație pentru autoturisme, este considerat în general că propulsoarele Diesel sunt poluante;

Unele modele de mașini second hand motorizate Diesel pot fi ceva mai zgomotoase, fără ca acest lucru să fie un semn al eventualelor probleme de performanță a propulsorului;

Prețul unei mașini cu motor Diesel noi tinde să fie mai ridicat decât al unei mașini pe benzină.

 

În concluzie, motoarele Diesel au reprezentat un pas înainte din punct de vedere tehnologic în domeniul propulsiei vehiculelor și motorizării în diverse alte domenii, eficiența acestora crescând pe măsura aducerii de noi inovații de-a lungul timpului. Desigur, azi există o dezbatere aprinsă și o tendință de anulare a producției de autovehicule Diesel din cauza temerilor legate de poluarea ridicată pe care aceste motoare ar produce-o. Totuși, ultimele tipuri de motoare Diesel încorporează tehnologii atât de eficient încât emisiile sunt la un nivel chiar mai redus decât unele motoare pe benzină, iar până la găsirea unei soluții real eficiente și accesibile de propulsie nepoluantă în viitor, motorul Diesel rămâne un jucător esențial în domeniul transporturilor de pasageri și de mărfuri.

 

Sursa foto: Pixabay.com