Els motors dièsel són un tipus de motor de combustió interna que es caracteritzen per la seva eficiència i robustesa.
A diferència dels motors d'encesa per espurna, com els de benzina, els motors dièsel funcionen mitjançant la compressió de l'aire dins del cilindre, cosa que genera temperatures prou altes perquè el combustible s'encengui de forma espontània.
Aquesta característica fonamental influeix en diverses propietats i fa que siguin molt populars en aplicacions industrials, vehicles pesants i maquinària agrícola.
1. Principi de funcionament dels motors dièsel
La principal característica del motor dièsel és que es basa en el principi de la compressió, cosa que significa que l'aire dins del cilindre es comprimeix a una relació de compressió molt més gran que en els motors de gasolina.
Aquesta compressió augmenta la temperatura de l'aire, que pot ser superior als 500 °C. En aquest punt, s'injecta el combustible, generalment gasoil, que s'encén de manera espontània a causa de l'alta temperatura de l'aire comprimit, sense necessitat d'una bugia o guspira.
Aquest procés de combustió genera una gran quantitat denergia que empeny el pistó cap avall, produint treball mecànic.
El cicle de funcionament d'un motor dièsel segueix les quatre fases del cicle d'Otto, però amb algunes diferències clau:
- Admissió: S'introdueix aire al cilindre sense barreja de combustible.
- Compressió: L'aire és comprimit a alta pressió, cosa que augmenta la seva temperatura.
- Combustió: S'injecta el combustible, que s'encén de forma espontània degut a la temperatura de l'aire comprimit.
- Escape: Els gasos resultants de la combustió són expulsats del cilindre.
L'alta relació de compressió i l'absència d'una espurna externa són el que diferencia el motor dièsel del motor de benzina.
2. Relació de compressió i eficiència tèrmica
Una de les característiques més destacades dels motors dièsel és la seva alta relació de compressió, que típicament varia entre 14:1 i 25:1, en comparació dels motors de gasolina, que solen tenir una relació de compressió de 8:1 a 12 :1.
Aquesta alta relació de compressió és possible a causa de les característiques del gasoil i de la robustesa del disseny del motor dièsel, que està preparat per suportar les altes pressions generades durant la compressió.
L'alta relació de compressió resulta en una eficiència tèrmica més gran. Com més gran és la relació de compressió, més gran és la temperatura i pressió generades durant el procés de compressió, cosa que augmenta la quantitat d'energia alliberada durant la combustió.
Aquesta eficiència tèrmica superior és una de les raons per les quals els motors dièsel consumeixen menys combustible que els motors de benzina per generar la mateixa quantitat denergia.
A més, el gasoil té un poder calorífic més gran que la gasolina, la qual cosa significa que proporciona més energia per litre de combustible. Això es tradueix en un major rendiment del motor i en una autonomia més gran del vehicle.
3. Parell motor i rendiment a baixes revolucions
Els motors dièsel tenen una característica especial: generen un parell motor elevat a baixes revolucions.
Això és degut a la major densitat energètica del gasoil ia la manera com es produeix la combustió en aquests motors. gran quantitat denergia fins i tot a baixes revolucions.
Aquest elevat parell motor a baixes revolucions és una de les raons per les quals els motors dièsel són especialment adequats per a aplicacions que requereixen una gran capacitat de càrrega, com ara vehicles pesants, maquinària agrícola o embarcacions.
Els camions i autobusos, per exemple, poden utilitzar motors dièsel a causa de la seva capacitat per generar prou par motor a baixes revolucions, cosa que els permet transportar grans càrregues sense necessitat d'altes revolucions del motor.
4. Eficiència en el consum de combustible
Un dels avantatges més grans dels motors dièsel és la seva eficiència en el consum de combustible.
A causa de l'alta relació de compressió, els motors dièsel aprofiten millor l'energia continguda al combustible. Això es tradueix en un menor consum de combustible per a una quantitat de treball equivalent en comparació dels motors de gasolina.
El gasoil té una densitat energètica més gran que la gasolina, la qual cosa significa que es necessita una menor quantitat de combustible per generar la mateixa quantitat d'energia.
Això contribueix a una major autonomia dels vehicles dièsel ia un menor cost operatiu en aplicacions industrials i de transport, especialment en vehicles de llarg abast, com ara camions i trens.
5. Durabilitat i fiabilitat
Una de les característiques més conegudes dels motors dièsel són la seva durabilitat i fiabilitat .
La robustesa del disseny està pensada per suportar les altes pressions generades durant la compressió. Els components com el bloc del motor, el cigonyal, les bieles i els pistons estan fabricats amb materials més resistents i de més gruix que els dels motors de gasolina, cosa que permet que el motor dièsel tingui una vida útil més llarga.
A més, els motors dièsel tenen una menor velocitat de rotació del motor en comparació dels motors de gasolina. Això significa que els motors dièsel solen patir menys desgast i poden assolir una major quantitat de quilòmetres abans de necessitar una reparació significativa.
6. Emissions i tecnologia de control d'emissions
Tot i que els motors dièsel són més eficients quant a consum de combustible, també són coneguts per les seves emissions d'òxids de nitrogen (NOx) i partícules fines, que són perjudicials per a la salut humana i el medi ambient.
En els darrers anys, però, els avenços tecnològics han permès reduir aquestes emissions mitjançant la implementació de sistemes de control d'emissions.
Entre les tecnologies utilitzades per reduir les emissions dels motors dièsel es troben:
- Filtres de partícules dièsel (DPF): Aquests dispositius capturen les partícules sòlides generades durant la combustió i les cremen en un procés de regeneració.
- Reducció catalítica selectiva (SCR): Aquest sistema utilitza un catalitzador per reduir les emissions de NOx mitjançant la injecció d'un agent reductor, com ara la urea, que converteix els NOx en nitrogen i aigua.
- Recirculació de gasos d'escapament (EGR): Aquest sistema recircula una part dels gasos d'escapament de tornada al motor per reduir les temperatures de combustió i, per tant, les emissions de NOx.
Aquests avenços han permès que els motors dièsel compleixin les estrictes normatives d'emissions, com les normatives Euro a Europa, que han augmentat progressivament els límits d'emissió de contaminants.