Els motors dièsel, d' encesa per compressió, presenten diferències significatives entre el cicle teòric i el cicle real, tant en la forma com en els valors de pressió i temperatura. Aquestes diferències, encara que similars a les observades en els motors de cicle Otto, tenen característiques pròpies derivades del procés de combustió, de la dinàmica dels gasos i de la configuració mecànica del motor.
Algunes similituds amb el cicle Otto es deuen a fenòmens comuns, com la variació de les calors específiques, les pèrdues de calor a través de les parets del cilindre i el temps d' obertura de la vàlvula d' escapament. Altres diferències són particulars dels motors dièsel, com la influència de la dissociació química dels productes de la combustió i les pèrdues per bombament. Una característica exclusiva del motor dièsel és que la combustió no es produeix a pressió constant en el cicle real, a diferència del que assumeix el model teòric.
Diferències en motors de quatre temps
1. Combustió a pressió constant vs. variable
En el cicle dièsel teòric, la combustió es considera a pressió constant. Tanmateix, a la pràctica, la pressió dins del cilindre varia durant tot el procés de combustió. En realitat, una part de la combustió es produeix a volum gairebé constant i una altra part aproximadament a pressió constant, de manera similar al que passa en el cicle Otto real. Només en motors de règim molt lent, la combustió s' aproxima a les condicions ideals del cicle teòric.
Aquesta variació de pressió afecta directament la corba pressió-volum del cilindre, disminuint l' eficiència tèrmica respecte al cicle teòric idealitzat.
2. Dissociació dels productes de combustió
La dissociació química dels gasos combustibles és menys rellevant en motors dièsel que en motors de gasolina. L' excés d' aire característic dels motors dièsel ajuda a reduir la temperatura màxima dels gasos, i per tant disminueix la descomposició de les molècules. Això té implicacions en l'eficiència i en les emissions: temperatures més baixes redueixen la formació de NOx, tot i que poden augmentar lleugerament les emissions de partícules.
3. Pèrdues per bombament
Les pèrdues per bombament, és a dir, el treball que el motor ha de realitzar per aspirar aire i expulsar gasos, són menors en motors dièsel que en motors Otto. Això es deu principalment a l'absència de l'estrangulament d'aire característic dels carburadors dels motors de gasolina. Sense vàlvula papallona, l'aire entra de manera més lliure, i la superfície negativa del cicle real (àrea sota la corba pressió-volum corresponent al treball de bombament) és menor que en un motor de cicle Otto equivalent.
Diferències en motors de dos temps
Els motors dièsel de dos temps són comuns en aplicacions com maquinària pesant, embarcacions i generadors estacionaris. Tot i que comparteixen moltes característiques amb els motors de quatre temps, presenten particularitats addicionals:
-
Pèrdues per bombament més rellevants:
El treball necessari per a l'entrada d'aire i l'expulsió dels gasos és més gran, ja que l'escapament es produeix abans que l'expansió hagi completat el seu recorregut fins al punt mort inferior (PMI). -
Escombrada del cilindre:
La neteja del cilindre es realitza sovint amb ajuda d' un compressor o turbocompressor. Aquest procés, conegut com a "scavenging", genera una contribució addicional al treball de bombament que s'ha de considerar en el balanç energètic del motor. -
Efectes sobre la combustió i eficiència:
La necessitat de completar el cicle en menys temps provoca que la combustió sigui menys ideal, amb corbes de pressió més irregulars i una eficiència tèrmica lleugerament inferior a la dels motors de quatre temps.
Conclusió
Les diferències entre el cicle teòric i el real d' un motor dièsel són multifactorials i inclouen aspectes de combustió, pèrdues mecàniques i efectes químics. Comprendre aquestes diferències és fonamental per al disseny, optimització i diagnòstic de motors, especialment en aplicacions que requereixen alta eficiència i baixes emissions. Tant en motors de quatre com de dos temps, els efectes de la pressió variable, la dissociació i les pèrdues per bombament condicionen de manera decisiva el comportament real del motor respecte al model teòric.