motori diesel di ieri di oggi a confronto

[andrea-cesenat]

All'ora è stato detto che i motori a 4 tempi aspirati girano a max 2000 giri/min , il perchè il suo fronte di fiamma è lento e viaggia a 0,0025 sec eppure sono stati usati sia nelle vetture che nei mezzi pesanti, poi solo per i secondi e spesso con più di 4 cilindri con la distinzione come è stato spiegato nel post #2, che le automobili disponevano della precamera con l'aggiunta della candeletta (iniezzione indiretta), mentre i mezzi pesanti e agricoli con iniezzione diretta.
Con la sovralimentazione si può alzare i regimi e potenza, consiste nel calettare in aspirazione un compressore volumetrico o centrifugo in allumionio e per dare il moto a esso collegandolo al volano con cinghia o ingranaggi, direttamente nel volano dei servizi o con un'alberino comandato da un'altra turbina calettata negli scarichi in ghisa.

pricipio turbina FGT
Con la geometria fissa s'intende una turbina con pale aleicoidali (le pale danno una figura di un'elica) o centrigugo (in un disco metallico dove sono fissate pale a raggio, ma curve) che non varia inclinazione di esse e per non comprimere troppo in'aspirazione con rischi di rotture al motore per eccesso, si utilizzano diversi modi.
Un modo è quello con una farfalla che "socchiude" in aspirazione comandata con una valvola sensibile alla deppressione creata nel filtro dell'aria, un'altro aprire una valvola che scavalca la turbina nello scarico comandata o dalla compressione presente in aspirazione presente prima del cilindro o comandata dalla depressione presente nel filtro d'aspirazione.
pricipio turbine VGT
la geometria variabile il compressone ha pale elicoidali, dove sono collegate spesso così, all'albero la parte anteriore snodabile e posteriore viaggia in un binario a forma di cerchio comandato da un'asticella con i soliti metodi citati sopra per le fisse o con un'elettrovalvola gestita dalla centralina, un condotto che potra al filtro strozza o apre con richiamo a molla l'asticella , che allontanandosi e avvicinandosi il binario, può inclinare più o meno le pale, permettendo una compressione "variabile".
Con la sovralimentazione si mette più aria in camer di combustione e iniettando più gasolio, però bisogna calcolare sia la grandezza del compressore, dove in casi estremi si può persino "fondere", un apropriato Intercooler per "raffreddare" l'aria compressa, se c'è una turbina calettata negli scarichi anche lei deve essere proporzionata, ci sono casi dove si tronca di netto l'alberino che accoppia i due organi.
ciao

 

[andrea-cesenat]

La vettura a motore aspirato "indovinato" faceva quei 500000 kmt più o meno, dico indovinato, perchè dove non si disponeva della precamera, erano sempre nelle rotte spesso con la pompa e dopo uno si stufava e la cambiava.
Il veicolo industriale pesante avevano invece una media di circa 1000000 kmt con un però, bisogna saperli rispettare, cioè essendo grandi, neccessitano di un breve periodo per riscaldarsi, basta osservare un autista che vi ha portato in gita in giro col pulman e deve riscaldare il mezzo per portarvi a casa, altrimenti è a rischio rottura dalla trasmissione al motore.
Con la sovralimentazione le cose sono cambiate anche sensibilmente, perchè soprattuto si riesce ad consumare meno, ma non ancora come ora, le automobili sono diventate più brillanti e non era neccesario mettere cilindrate enormi nella vettura, si sentiva giusto quel fischio tipico dei turbo, dove è l'aria correndo che può creare quelle turbolenze da creare rumore, smorzando il martellamento e alzando attorno i 4000 giri/min.
I consumi nei mezzi pesanti si sono sentiti infatti si erano avvicinati a 3 kmt/Lt e il primo è stata la Scania, poi sono arrivati anche gli altri.
Si sono anche fatti vedere i primi turbo a geometria variabile e la motrice del compressore è quasi sempre stato i gas di scarico che spingono una turbina eolica, sia prima che durante il variabile, perchè richiede poco spazio, ma sopra tutto riesce a rispondere meglio al carico richiesto dal motore indimpendentemente dai giri/min.
L'iniezzione è ancora meccanica a fasatura "fissa".
Da quì in poi sono nati i primi common rail per oviare la fasatura fino a arrivare ai nostri JTDm.
ciao

 

[andrea-cesenat]

Adesso chiarito vari punti, rispondo al post #4
le candelette sono state presenti solo chi disponeva delle precamere nelle cilindrate "diciamo" piccole, io infatti quando sistemavo il dayli di mio ***** , era un 2500 aspirato con precamera e candeletta, la versione successiva era turbo e non disponeva di candelette.
Il pistone nel PMS lascia pochissimo spazio e risulta piatto, spingendo tutto nella precamera, dove trova l'aria l'iniettore e candeletta, quest'ultima serve all'avvio perchè la testata è fredda e riscaldando la parte scoperta della candeletta, garantisce la combustione, un qualcosa di simile è esisto nelle zappatrici e vari motori a 2T, che per partire dovevi riscalare la testata, mio ***** ne aveva una e in autunno se non riscaldavi bene non partivi.
E' un sistema ancora usato nei mezzi piccoli da carpenteria, dove invece si dispone di un turbo o cilindrate grandi e per grandi intendo 5000 cc in sù si va sul diretto, cioè l'iniettore polverizza in quel fossettino lasciato dal pistone e attualmente il rapporto di compressione è arrivato a 16:1 e non necessita di ausili per riscaldare per l'accensione all'avvio.
Questo succede perchè non ci sono dispersioni di calore, può creare una turbolenza, infatti nel centro del fosettino c'è spesso una piccola montagnina appuntita da creare un circolo mentre inietta il gasolio, però ha un rovescio che è sensibile alla temperatura elevata e infatti battere in testa è facile.
Il turbo utilizza l'iniezzione diretta.
ciao

 

[andrea-cesenat]

Potevo metterlo prima, pazienza
si ha utilizzto anche per oviare alla fasatura "fissa" meccanicamente e sono andati in varie divezioni solitamente due, esiste un "ritorno" del gasolio detto anche in gero circolo di reflusso e un "limitatore" per evitare i fuori-giri, sul fronte di fiamma come si presenta la camera o precamera, si sta parlando ancora dei motori non common-rail, quindi diesel e TD.
Chi volesse intervenire faccia pure.
ciao

 

[andrea-cesenat]

Per oviare alla fasatura fissa
Si ha utilizzato collegando l'alberino che porta il moto alla pompa un disco, dove si trovano due perni con fissato due mezze-lune con richiamo a molla, dove fanno leva su due staffe fissate sull'alberino che porta alla pompa e questo fasamento sfrutta la forza centrifuga durante il movimento del motore.
E' una valida soluzione però bisogna saper tarare le molle e in genere funziona in andatura da "crocera" a quei determinati giri/min, non interviene sul "carico" del motore che quando è alto necessita di più anticipo, quindi è un rimedio ma parziale, perchè rimane ritardato nelle partenze, ma efficace mentre si sta percorrendo la strada.
L'altro rimedio è una regolazione manuale collegata direttamente sull'alberino della pompa, dove si decide quanto anticipare, però si hanno fatto anche modifiche con una specie di ventosa, cioè una come il servo-freno, che con l'effetto del risucchio del motore va a ritardare o anticipare in base quanto richiamo fa il motore e risulta efficace sia su carico che da andatura, perchè va a intervenire sull'asticella della regolazione dell'anticipo.
Il limitatore segue l'utilizzo della forza centrifuga andando ad aprire i condotti per gli iniettori facendo ritornare il gasolio direttamente nel serbatoio utilizzando il condotto di ricircolo degli iniettori, una tubazione esterna che collega pompa, iniettori espellendo il superfluo.
Nei prossimi post si parlerà del
l'iniettore inietta e come
fronte di fiamma
gli incombusti
la detonazione
ciao

 

[andrea-cesenat]

come inietta e dove
L'iniettore meccanico e iniettone elettronico hanno spesso delle posizioni dettate dallo spazio a disposizione e il vantaggio del motore è che disponendo della precamera o camera nel pistone, che arriva a sfiorare la testata quest'ultimo, è tutto concentrato in un unico spazio quindi se si trova nel mezzo come la Man o Scania o Fiat, ma anche da una parte come la Deutz non risente, io ho visto anche precamere a "lato" del pistone.
La nebulizzazione viene studiata in base alla camera o precamera che si presenta e deve creare quel getto che permette poi la combustione spontanea, non è sufficente iniettare a un getto nel mezzo e basta, bisogna forzare un pò l'evento, infatti viene polverizzata e può anche avere più di una direzzione.
L'iniettore inietta e dopo qualche istante avviene la combustione, se per qualche motivo inietta e inizia la combustione può rimetterci la pompa per il colpo d'ariete, che riceve, infatti i combustibili usati per il motore diesel sono gasolio, blu diesel, olio vegetale (trattato), biodiesel, comunque sempre combustibili che non evaporano a cielo aperto, cioè se prendiamo della benzina in un bidone e a fianco uno di gasolio, senz'altro il giorno dopo quello del gasolio è allo stesso livello, mentre la benzina è evaporata tutta o quasi, infatti non si utilizzano quei combustibili volatili, per garantire affidabilità del motore e comunque ogni motore ha il suo tipo di iniettore.
Bisognerà fare anche un discorso su combustibili dopo questo.
Il fronte di fiamma quindi essendo concentrato in un unico punto è agevolato, però nei sistemi a fasamento fisso quando sei sotto a quei giri ideali, tende a detonare, cioè la combustione avviene e si completa prima ancora che il pistone inizi a sendere e crea anche quel tipico "martellamento", mentre quando è in ritardo può creare gli incombusti, perchè nel momento della combustione si allontana il pistone non creando più quell'ambiente ideale il fronte di fiamma non raggiunge le estremità e rimane del gasolio incombusto e crea quelle fumate nere allo scapamento, quest'ultimo si può creare anche con lo sgocciolamento dell'iniettore quando si chiude, lasciando qualche goccia.
Gli incombusti possono intasare sia alla lunga la camera e gli iniettori e la marmitta, le detonazioni invece rovinano o il pistone nell'iniezione diretta o la precamera perchè piccole parti si staccano.
L'iniettore ha anche una molla che quando "sente" la pressione del gasolio apre lo spillo, questa va anche tarata e quando lo spillo sale, deve poter scaricare sia il gasolio che trafila da sotto in pressione, sia dar lo spazio per poter farlo salire convogliando il gasolio nel condotto di ricircolo.
ciao

 

[andrea-cesenat]

I combustibili sono gasolio, bludiesel e biodisel o olio vegetale

Gasolio
apartine ai idrocarburi e apartiene alla categoria degli oli combustibili leggeri, pur non possedendo caratteristiche proprie degli oli, questo perchè viene distillato dal petrolio greggio, olio greggio a temperatura media d'uscita dalla torre di frazionamento di circa 350 °C e dal catrame.
Non è pronto per essere destinato alla locomozione e le caratteristiche antidetonanti (numero di ottano) e quelle di accendibilità (numero di cetano) di un combustibile sono inversamente proporzionali, per questo motivo il gasolio non può essere usato nei propulsori ad accensione comandata mentre la benzina sì e vicerversa la benzina nei motori diesel.
La "miscela" gasolio ha normalmente valori del numero di cetano intorno a 50-52: un aumento del numero di cetano a 58 consentirebbe di far diminuire il particolato del 20% ed i COx del 25%, consiste nel far ritardare dall'iniezione la combustione.
Avendo il punto di infiammabilità ad 65°C, una temperatura più alta rispetto alla benzina, è molto meno infiammabile e quindi più sicuro dell'altra sia nel deposito, che nel trasportoe per ragioni di sicurezza e regolarità di combustione è importante che sia privo di nafte leggere e anche di nafte pesanti o nere, responsabili della formazione di depositi carboniosi e di combustione incompleta, contiene anche circa 1% di acqua e 1,5% di zolfo più qualcosa 0,1/0,2 di ceneri e altro.
In inverno quando fa freddo e se raggiunge i -10°C le paraffine si separano depositandosi sul fondo intasando il circolo del gasolio causando lo spegnimento del motore e come rimedio in passato si aggiungeva il 5% di benzina dai -5°C fino al 50% benzina e 50% gasolio a -40°C, sconsigliato nei motori dal common rail in poi infatti ora il gasolio presente in commercio è tutto adittivato per garantire affidabilità.
C'è anche il gasolio agricolo, non è altro che gasolio con tassazione minore di accise, ma destinato "solamente" per locomozione agricola, su asfalto no.

BluDiesel
è gasolio come sopra solo che viene trattato maggiormente escludendo quasi del tutto il zolfo, possiede additivi detergenti per garantire una pulizia durante il lavoro, pulisce infatti anche iniettori e camera o precamera, adatto sia per motori dell'ultima generazione che quelli vecchi, possiede additivi antischiuma agevolando il rifornimento, insomma molto più elabotaro e fine.
Dopo una elaborazione del genere infatti garantisce consumi e emmissioni minori di CO2 e NOx riducendo anche la rumorosità e vibrazioni, di contro non è olioso come suo frattello e non riuscendo a lubrificare tende a smagrare.
Io sul mio Terrano I lo utilizzo tagliandolo al 10% bludiesel e 90% gasolio, non fuma nero e nello stesso tempo pulisce.

biodiesel o olio vegetale
E' un combustibile liquido, trasparente e di colore ambrato, ottenuto interamente da olio vegetale (colza, girasole o altri), con una viscosità simile a quella del gasolio per autotrazione ottenuto per distillazione frazionata del petrolio grezzo.
Ha diversi problemi, è viscoso e sui 10°C inizia a essere denso non permettendo una regolare iniezzione, le impurità che devono essere cavate facendo delle centrifughe dai 5000 giri/min fino ai 15000 giri/min, dove per peso specifico, l'olio va al cento e le impurità in periferia e così avviene il filtraggio, altrimenti si depositano dopo la combustione nella parte alta del pistone finendo a battere in testa rompendo il motore.
Un'altro nei motori fortemente usurati se riesce ad andare nella bancata fonde il motore grippandolo, un rimedio è quello di tagliarlo al 30% biodiesel e 70% gasolio ed è poi la miscela che troviamo dai benzinai autorizzati, però viene destinato per la locomozione solo su permesso, perchè è ritenuto un alimento.
Dai prossimi post si parlerà dal common rail, JTD, JTDm.
ciao

 

[andrea-cesenat]

Mi è rimasto da spiegare come si spengono e si usa il freno-motore nei mezzi pesanti e normali e perchè a volte non si presenta un interccoler.
Questo motore (TD e diesel) è un motore puramente meccanico, cioè potrebbe andare completamente a bagno nell'acqua tranne la presa d'aria e il serbatoio, che continua ad andare avanti perchè ha un sistema d'accensione totalmente meccanico e per fermare il motore bisogna o nelle vetture staccare il contatto elettronico chiudendo il condotto che porta alla pompa d'iniezzione o una manopola che anche lei va ha chiudere il condotto.
I mezzi pesanti che hanno un compressore incomporato nel motore con relativa/e bombola/e nel mezzo per far funzionare, freni, frizione, cambio, sospensioni, viene usata l'aria compressa che si aggira attorno ai 8 bar viene sparato con relativo ugello con valvola che impedisca l'uscita dal collettore, direttamente nel motore portato precedentemente al minimo impedento la salita del pistone nel tempo 2.
Il freno motore nelle vetture e mezzi che si utilizza la B basta cavare il piede dall'acceleratore che siete "quasi" fermi, mentre nei mezzi pesanti si trova una farfalla prima della turbina negli scarichi "strozzando" il normale corso dei gas combusti, la turbina non riceve quella normale cinetica dei gas, quindi il compressore non ha forza, il gasolio ne inietta poco, il motore è costretto a frenare, raggiunto il minimo si apre anche con il segnale del pedale, è una funzione elettronica che lavora con aria compressa.

A volte non c'è l'intercooler, perchè sui TD è presente il sistema a precamera, ma può essere anche a iniezzione diretta, la precamera dissipa parte del calore già di suo, il compressore comprime fino a 1 bar, il rapporto di compressione è inferiore a 12:1 e nel generale quando il motore si presenta nel PMS garantisce circa 800°C, quindi la caloria ideale per la combustione del carburante, i problemi vengono perchè si adopera gli stessi metalli del motore a benzina (chi vuol guardare è quì ) solo che a risentirne è la camera dove avviene lo scoppio e il cielo del pistone che si buca, perchè diventa tutto incandenscente e nelle iniezzione meccaniche può rompersi anche l'iniettore, però nei casi veramente eccezionali, quando si alza la temperatura per la combustione in camera o precamera.
L'intercooler serve per raffredare l'aria compressa, per conservare il motore, può anche essere utilizzato per dare più CV, questo perchè l'aria fresca occupa meno spazio, quindi maggiore quantita per il rapporto di compressione, per la combustione per via di maggiore iniezzione di gasolio, perchè c'è più ossigeno a disposizione, ecc..

 

[Melo81]

Mi è rimasto da spiegare come si spengono e si usa il freno-motore nei mezzi pesanti e normali e perchè a volte non si presenta un interccoler.
Questo motore (TD e diesel) è un motore puramente meccanico, cioè potrebbe andare completamente a bagno nell'acqua tranne la presa d'aria e il serbatoio, che continua ad andare avanti perchè ha un sistema d'accensione totalmente meccanico e per fermare il motore bisogna o nelle vetture staccare il contatto elettronico chiudendo il condotto che porta alla pompa d'iniezzione o una manopola che anche lei va ha chiudere il condotto.
I mezzi pesanti che hanno un compressore incomporato nel motore con relativa/e bombola/e nel mezzo per far funzionare, freni, frizione, cambio, sospensioni, viene usata l'aria compressa che si aggira attorno ai 8 bar viene sparato con relativo ugello con valvola che impedisca l'uscita dal collettore, direttamente nel motore portato precedentemente al minimo impedento la salita del pistone nel tempo 2.
Il freno motore nelle vetture e mezzi che si utilizza la B basta cavare il piede dall'acceleratore che siete "quasi" fermi, mentre nei mezzi pesanti si trova una farfalla prima della turbina negli scarichi "strozzando" il normale corso dei gas combusti, la turbina non riceve quella normale cinetica dei gas, quindi il compressore non ha forza, il gasolio ne inietta poco, il motore è costretto a frenare, raggiunto il minimo si apre anche con il segnale del pedale, è una funzione elettronica che lavora con aria compressa.

A volte non c'è l'intercooler, perchè sui TD è presente il sistema a precamera, ma può essere anche a iniezzione diretta, la precamera dissipa parte del calore già di suo, il compressore comprime fino a 1 bar, il rapporto di compressione è inferiore a 12:1 e nel generale quando il motore si presenta nel PMS garantisce circa 800°C, quindi la caloria ideale per la combustione del carburante, i problemi vengono perchè si adopera gli stessi metalli del motore a benzina (chi vuol guardare è quì ) solo che a risentirne è la camera dove avviene lo scoppio e il cielo del pistone che si buca, perchè diventa tutto incandenscente e nelle iniezzione meccaniche può rompersi anche l'iniettore, però nei casi veramente eccezionali, quando si alza la temperatura per la combustione in camera o precamera.
L'intercooler serve per raffredare l'aria compressa, per conservare il motore, può anche essere utilizzato per dare più CV, questo perchè l'aria fresca occupa meno spazio, quindi maggiore quantita per il rapporto di compressione, per la combustione per via di maggiore iniezzione di gasolio, perchè c'è più ossigeno a disposizione, ecc..

Bene Andrea bella descrizione completa e sintetica tutto sommato....

 

[andrea-cesenat]

Grazie Melo,

Sui motori Diesel e TurboDiesel è stato detto tutto o quasi ora parliamo dei TDi il common rail.
La sigla TDi, JTD, JTDm che viene utilizzato come identificativo utilizzano lo stesso sistema, la differenza è nel tipo d'iniezzione, prima spieghiamo il TDi gli altri saranno più facili da capire.
Motori common rail sono stati utilizzati in passato sia in ambito navale che ferroviario, sulle locomotive.
Il motore Cooper-Bessemer GN-8 (del 1942) è un esempio di motore diesel common rail ad azionamento idraulico, conosciuto anche come common rail "modificato", è un sistema usato nei mezzi pesanti fra gli anni '95 e attuali.
Su un'alimentazione elettronica ( iE ) a benzina creare un'iniettore che gestisce 2 o 3 bar è stato facile, ma lavorare con 1600 bar non è stato certo una passegata, è un sistema di alimentazione montato su motori diesel ideato nel 1997 dalla Fiat con la collaborazione della Magneti Marelli.
Il problema di questi primi sistemi fù nel condotto di ricircolo del gasolio, che era bollente, dove passava la plastica si soglieva e per rimediare al problema è stato messo una serpentina subito dopo alla valvola che gestisce la pressione d'iniezzione per dissipare il calore.
Se qualcuno vuole citare qualche disaventura in questo, un commento non mi dispiace.

Common rail ( TDi )
Il motore cambia volto, perchè ha bisogno di:

un sensore giri posto nel volano servizi, per sapere i giri/min, ma sopratutto sapere dove si trova il PMS del cilindro 1 con una puleggia fonica a 60 denti meno 2 mancanti infatti si chiama 60-2 e un dente compende 6°, questo sensore è posto in anticipo rispetto al PMS del cilindro 1.

un sensore di fase per riconosce il fine ciclo ed è posto in anticipo rispetto al sensore giri, perchè un motore a 4 tempi ha due rotazioni di volano e avendo l'iniezione sequenziale, non si può sbagliare cilindro.

un sensore al filtro d'aria, per sapere quanti metricubi aspira e a che temperatura.

un sensore per ricevere il nostro segnale dell'acceleratore, in patica un potenziometro.

un sensore della temperatura dell'acqua.

un sensore per sentire la pressione del turbo in aspirazione

una sonda lambda per il FAP (in seguito ne verrà aggiunta un'altra, ma avrà la funzione di valutare se il FAP è pieno oppure funziona, in pratica funge da spia)

una centralina, che serve per ricevere tutti i segnali, che riceve dai vari sensori e gestisce la pressione dell'iniezzione, gestisce il ricircolo del gasolio e la fasatura "variabile", con l'utilizzo di mappe stabilite dalla casa automobilistica.

E' un sistema abbastanza pratico per abbattere i costi di montaggio da una parte, meccanicamente più pratico dall'altro, perchè è sparita l'esigenza di mettere in fase la pompa, ma mettendo in un unico condotto tutti gli iniettori con relativo spinotto elettronico, che parte dalla centralina, senza il ricircolo meccanico singolo, una pompa che metta nel condotto a 1600 bar a pressione "continua", una elettrovalvola anchessa gestita dalla centralina, che strozza o allarga il passaggio del gasolio, per far aumentare o calare la pressione d'iniezzione.
Nel post #2 la prima foto si vede com'è
nei prossimi post si spiegheranno i dettagli
ciao