LA STRUTTURA

Fino agli anni '20 quasi tutti i motori applicati sui trattori agricoli erano del tipo "ad accensione per scintilla" il che portava ad utilizzare combustibili come kerosene e benzina. Questo era dovuto al fatto che tutti i trattori venivano prodotti in America, dove c'era una preferenza per il motore a scoppio.

Verso il 1925 ditte come Caterpillar in America e Landini in Europa introdussero motori semidiesel o diesel. Infatti si verificò dopo un paio d'anni la prima applicazione in Europa di un motore diesel a 2 tempi su di un trattore agricolo: il Cassani da 40 HP.

Mentre l'introduzione del motore a diesel a 4 tempi in America risale al 1931 per opera di Caterpillar.

Elenchiamo ora gli elementi essenziali costitutivi del motore diesel:

CILINDRO O MONOBLOCCO: costituisce il corpo del motore dove sono contenute le sedi di scorrimento dei pistoni, le intercapedini per il raffreddamento, e tutti gli elementi che permettono la corretta connessione con testata, coppa dell'olio, apparato di alimentazione, di raffreddamento e via dicendo.

TESTATA: costituisce la chiusura superiore del monoblocco, nonchè la sigillatura del motore tramite adeguate guarnizioni che garantiscono la tenuta di gas, aria e acqua.

PISTONE: tale organo scorre nel cilindro con un movimento solitamente verticale dal PMI al PMS e viceversa, provocando spostamento della biella con conseguente movimento dell'albero motore. La perfetta tenuta di pressione fra pistone e cilindro è assicurata da delle elastiche chiamate "anelli" alloggiati nelle apposite scanalature. La fascia inferiore è invece chiamata "raschia olio", e ha il compito di asportare l'olio in eccesso sulle pareti del cilindro durante la corsa del pistone verso il PMI.

BIELLA: ha il compito di trasmettere il movimento all'albero motore. Tale movimento viene provocato dai pistoni che dopo l'avvenuta combustione scendono violentemente verso il basso.

ALBERO MOTORE: tale organo si trova applicato al monoblocco del motore tramite i perni di banco, ed è quell'albero che riceve il movimento di sali-scendi provocato dai Pistoni. L'albero motore porta tanti gomiti (o perni di biella) quanti sono i pistoni, la parte terminale dell'albero motore è il "Volano".

VOLANO: è un disco molto pesante che serve per vincere i punti morti, infatti durante le fasi passive del motore (aspirazione, compressione, scarico) il volano fa ruotare l'albero motore in modo uniforme, in quanto immagazzina energia durante le fasi attive (combustione) per poi trasmetterla all'albero motore in modo da provocare una rotazione più lineare. Al volano si appoggia il motorino d'avviamento e la frizione che trasmette il movimento all'apparato di trasmissione.

COPPA DELL'OLIO: ha il compito di contenere l'olio che provvede a lubrificare e raffreddare il motore che altrimenti si surriscalderebbe data l'elevata velocità e attrito degli organi e dei componenti.

ALBERO DELLA DISTRIBUZIONE: ha la funzione di aprire e chiudere al momento giusto le valvole di "aspirazione" e di "scarico". Tale albero ha tante camme o eccentrici quante sono le valvole, ed è fatto ruotare dall'albero motore tramite una cinghia dentata o una catena.

Descritti gli organi principali del motore è opportuno illustrare alcuni concetti importanti:

Il motore a quattro tempi viene così definito, in quanto il pistone deve compiere quattro corse (cioè quattro tempi) per completare il suo ciclo di lavoro.

E' importante sottolineare che mentre "l'albero motore" durante le quattro fasi (aspirazione, compressione, combustione, scarico) compie due giri completi, "l'albero della distribuzione o albero a camme" compie un solo giro, in quanto dovrà far aprire le valvole di aspirazione e scarico una sola volta.

I quattro tempi che chiameremo "fasi" sono:

1. ASPIRAZIONE: il pistone si abbassa dal PMS al PMI e aspira aria grazie alla valvola di aspirazione che si è aperta, la valvola di scarico è ovviamente chiusa (fase passiva in quanto non provoca rotazione dell'albero motore)
2. COMPRESSIONE: il pistone giunto al PMI inizia la risalita, comprimendo l'aria introdotta durante la fase di aspirazione (fase passiva in quanto non provoca rotazione dell'albero motore)
3. COMBUSTIONE: appena introdotto il gasolio per effetto dell'elevatissima temperatura dell'aria compressa si ha la combustione con un conseguente aumento della pressione all'interno del cilindro (fase attiva in quanto provoca rotazione dell'albero motore derivante dalla spinta del pistone che è sceso a causa dell'avvenuta combustione della miscela aria-gasolio)
4. SCARICO: raggiunto il PMI, il pistone torna al PMS spingendo fuori i gas di scarico tramite la valvola di scarico che si è aperta, la valvola di aspirazione è ovviamente chiusa (fase passiva in quanto non provoca rotazione dell'albero motore)

Come abbiamo precedentemente accennato, il motore a diesel è alimentato da due sostanze fondamentali, che sono: l'aria e il gasolio. L'aria una volta entrata nei cilindri, viene compressa 18-20 volte aumentando la sua temperatura fino a 800°-1000° centigradi, il gasolio viene poi introdotto nei cilindri dando vita alla combustione che innalza incredibilmente la pressione spingendo il pistone verso il basso e provocando quindi rotazione dell'albero motore.

Da questo possiamo dedurre che ci sono 2 importanti circuiti nel motore a diesel:

IL CIRCUITO DELL'ARIA: è costituito dai seguenti elementi:

IL CIRCUITO DEL GASOLIO: è composto dai seguenti componenti:

Parliamo ora del "Raffreddamento" del motore, descrivendo le 2 tipologie principali:

E' obbligo dire che esistono sul mercato altri sistemi di raffreddamento come il "raffreddamento ad olio", "aria-olio", "acqua-olio" che hanno spesso avuto un ruolo secondario.

"Il Turbocompressore" è un organo costituito da due giranti a palette coassiali tra loro, una funge da turbina (gas in uscita) e l'altra da compressore (aria in entrata). Quando i gas in uscita fanno ruotare la girante inserita nel collettore di scarico, gira anche quella inserita nel collettore di aspirazione, quindi l'aria non viene solo aspirata per depressione bensì viene spinta nel cilindro.

I vantaggi apportati dal Turbocompressore:

1. Aumento della "Potenza Specifica"
2. Riduzione della dimensione del motore
3. Miglioramento della qualità di combustione
4. Riduzione del rapporto di compressione

Gli svantaggi che porta il Turbocompressore:

1. Occorre una maggior lubrificazione degli organi
2. E' necessario un miglior raffreddamento del motore
3. Implica una maggior attenzione e manutenzione del motore

Il tipo di sovralimentazione con Turbocompressore, presenta aumenti di pressione di circa 0,7-0,8 bar, con conseguenti incrementi di potenza variabili tra 20 e 25% rispetto ad un motore Aspirato.

"L'Intercooler" è uno scambiatore di calore che raffredda l'aria compressa dal turbocompressore. Infatti l'aria compressa e conseguentemente calda ha un volume maggiore dell'aria fredda, quindi raffreddandola occuperà meno spazio. In tal modo ci sarà la possibilità di immettere una quantità maggiore d'aria e anche di gasolio nel cilindro, incrementando notevolmente la potenza del motore.

Un motore Turbo Intercooler offre incrementi di potenza di circa 20-25% rispetto ad un motore Turbocompresso.

"La valvola Wastegate" è una valvola che regola il flusso dei gas di scarico che azionano il turbocompressore per evitare che ad alti regimi si generino delle pressioni troppo elevate. Se il motore gira a regimi bassi-medi, la valvola resta chiusa in modo che tutti i gas di scarico agiscano sulla turbina (girante). Quando il motore è invece molto alto di giri o al massimo, la valvole Wastegate mette in comunicazione il collettore di scarico con la marmitta, in modo da far scaricare i gas di scarico in eccesso che altrimenti potrebbero danneggiare il motore.

Questa valvola serve anche per ottenere un incremento di potenza immediato a bassi regimi, infatti chiudendo la valvola a bassi giri tutti i gas di scarico verranno utilizzati per alimentare la turbina. In tal modo il motore viene sfruttato in tutta la sua potenza anche a bassi regimi.

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