Cos'è ciclo diesel?

Il Ciclo Diesel

Il ciclo Diesel è un ciclo termodinamico che descrive il funzionamento dei motori a combustione interna Diesel. A differenza del ciclo Otto (utilizzato nei motori a benzina), nel ciclo Diesel l'accensione del carburante è dovuta alla compressione dell'aria nella camera di combustione, che raggiunge temperature tali da innescare l'iniezione e la combustione del gasolio.

Il ciclo Diesel ideale è composto da quattro processi:

1. Compressione Adiabatica: L'aria viene compressa adiabaticamente nel cilindro. Questo processo aumenta la pressione e la temperatura dell'aria. Il rapporto tra il volume iniziale e il volume finale durante la compressione è chiamato rapporto%20di%20compressione.

2. Combustione Isobara (Aggiunta di Calore a Pressione Costante): Il carburante viene iniettato nel cilindro e brucia a pressione costante. Durante questo processo, il calore viene aggiunto al sistema, aumentando il volume del gas. La durata di questo processo è determinata dal taglio%20del%20combustibile o rapporto di espansione.

3. Espansione Adiabatica: I gas di scarico si espandono adiabaticamente, compiendo lavoro sul pistone. La pressione e la temperatura diminuiscono durante questo processo.

4. Scarico Isovolumetrico (Rimozione di Calore a Volume Costante): Il calore viene rimosso dal sistema a volume costante, riportando il gas allo stato iniziale. Questo rappresenta lo scarico dei gas combusti dal cilindro.

Efficienza Teorica:

L'efficienza teorica del ciclo Diesel dipende dal rapporto%20di%20compressione e dal taglio%20del%20combustibile (cutoff ratio). Un rapporto di compressione più elevato porta a una maggiore efficienza. L'efficienza è data da:

η = 1 - (1 / r^(γ-1)) * [(ρ^γ - 1) / (γ(ρ - 1))]

dove:

• η è l'efficienza termica
• r è il rapporto di compressione (V1/V2)
• ρ è il rapporto di taglio (V3/V2)
• γ è l'indice adiabatico (cp/cv)

Considerazioni Reali:

Il ciclo Diesel reale differisce dal ciclo ideale a causa di fattori quali:

• Perdite di calore
• Irreversibilità dei processi
• Tempi di combustione non istantanei

Questi fattori riducono l'efficienza reale rispetto all'efficienza teorica.

Vantaggi del Ciclo Diesel:

• Maggiore efficienza termica rispetto al ciclo Otto, soprattutto a carichi parziali.
• Maggiore coppia motrice a bassi regimi.
• Maggiore durata e affidabilità.

Svantaggi del Ciclo Diesel:

• Emissioni di particolato e ossidi di azoto (NOx). (problema in via di risoluzione grazie a tecnologie avanzate di post-trattamento)
• Maggiore rumorosità.
• Costi di produzione potenzialmente più elevati.