Os motores diesel são um tipo de motor de combustão interna que se caracteriza pela sua eficiência e robustez.
Ao contrário dos motores de ignição por faísca, como os motores a gasolina, os motores a diesel funcionam comprimindo o ar dentro do cilindro, gerando temperaturas altas o suficiente para que o combustível entre em ignição espontaneamente.
Esta característica fundamental influencia diversas de suas propriedades e os torna muito populares em aplicações industriais, veículos pesados e máquinas agrícolas.
1. Princípio de funcionamento dos motores diesel
A principal característica do motor diesel é que ele se baseia no princípio da compressão, o que significa que o ar dentro do cilindro é comprimido a uma taxa de compressão muito maior do que nos motores a gasolina.
Essa compressão aumenta a temperatura do ar, que pode chegar a mais de 500°C. Neste ponto é injetado o combustível, geralmente diesel, que entra em ignição espontaneamente devido à alta temperatura do ar comprimido, sem a necessidade de vela ou faísca.
Este processo de combustão gera uma grande quantidade de energia que empurra o pistão para baixo, produzindo trabalho mecânico.
O ciclo operacional de um motor diesel segue as quatro fases do ciclo Otto, mas com algumas diferenças importantes:
- Admissão: O ar é introduzido no cilindro sem mistura de combustível.
- Compressão: O ar é comprimido em alta pressão, o que aumenta sua temperatura.
- Combustão: É injetado o combustível, que entra em ignição espontaneamente devido à temperatura do ar comprimido.
- Escape: Os gases resultantes da combustão são expelidos do cilindro.
A alta taxa de compressão e a ausência de faísca externa são o que diferencia o motor diesel do motor a gasolina.
2. Taxa de compressão e eficiência térmica
Uma das características mais notáveis dos motores diesel é a sua elevada taxa de compressão, que normalmente varia entre 14:1 e 25:1, em comparação com os motores a gasolina, que normalmente têm uma taxa de compressão de 8:1 a 12. :1.
Essa elevada taxa de compressão é possível devido às características do diesel e à robustez do projeto do motor diesel, que está preparado para suportar as altas pressões geradas durante a compressão.
A alta taxa de compressão resulta em maior eficiência térmica. Quanto maior a taxa de compressão, maior será a temperatura e a pressão geradas durante o processo de compressão, o que aumenta a quantidade de energia liberada durante a combustão.
Esta eficiência térmica superior é uma das razões pelas quais os motores diesel consomem menos combustível do que os motores a gasolina para gerar a mesma quantidade de energia.
Além disso, o gasóleo tem um poder calorífico superior ao da gasolina, o que significa que fornece mais energia por litro de combustível. Isto se traduz em maior desempenho do motor e maior autonomia do veículo.
3. Torque e desempenho em baixas rotações
Os motores diesel possuem uma característica especial: geram alto torque em baixas rotações.
Isso se deve à maior densidade energética do diesel e à forma como ocorre a combustão nesses motores. Devido à alta taxa de compressão, a pressão dentro do cilindro é muito maior do que nos motores a gasolina, o que gera grande quantidade de potência mesmo em baixas rotações.
Este elevado binário a baixas rotações é uma das razões pelas quais os motores diesel são particularmente adequados para aplicações que requerem elevada capacidade de carga, como veículos pesados, máquinas agrícolas ou barcos.
Caminhões e ônibus, por exemplo, podem utilizar motores diesel devido à sua capacidade de gerar torque suficiente em baixas rotações, permitindo-lhes transportar grandes cargas sem exigir altas rotações do motor.
4. Eficiência no consumo de combustível
Uma das maiores vantagens dos motores diesel é a eficiência de combustível.
Devido à alta taxa de compressão, os motores diesel aproveitam melhor a energia contida no combustível. Isto resulta num menor consumo de combustível para uma quantidade de trabalho equivalente em comparação com os motores a gasolina.
O diesel tem uma densidade energética maior que a gasolina, o que significa que é necessária uma quantidade menor de combustível para gerar a mesma quantidade de energia.
Isto contribui para uma maior gama de veículos a diesel e menores custos operacionais em aplicações industriais e de transporte, especialmente em veículos de longo alcance, como caminhões e trens.
5. Durabilidade e confiabilidade
Uma das características mais conhecidas dos motores diesel é a durabilidade e confiabilidade .
A robustez do seu design foi projetada para suportar as altas pressões geradas durante a compressão. Componentes como bloco do motor, virabrequim, bielas e pistões são feitos de materiais mais resistentes e grossos do que os dos motores a gasolina, permitindo que o motor diesel tenha uma vida útil mais longa.
Além disso, os motores diesel têm uma velocidade de rotação mais baixa em comparação com os motores a gasolina. Isto significa que os motores diesel normalmente sofrem menos desgaste e podem atingir maior quilometragem antes de necessitarem de reparos significativos.
6. Emissões e tecnologia de controle de emissões
Embora os motores diesel sejam mais eficientes em termos de combustível, também são conhecidos pelas suas emissões de óxidos de azoto (NOx) e partículas finas, que são prejudiciais à saúde humana e ao ambiente.
Contudo, nos últimos anos, os avanços tecnológicos permitiram reduzir estas emissões através da implementação de sistemas de controlo de emissões.
Entre as tecnologias utilizadas para reduzir as emissões dos motores diesel estão:
- Filtros de Partículas Diesel (DPF): Esses dispositivos capturam as partículas sólidas geradas durante a combustão e as queimam em um processo de regeneração.
- Redução Catalítica Seletiva (SCR): Este sistema utiliza um catalisador para reduzir as emissões de NOx através da injeção de um agente redutor, como a uréia, que converte NOx em nitrogênio e água.
- Recirculação dos gases de escape (EGR): Este sistema recircula uma parte dos gases de escape de volta ao motor para reduzir as temperaturas de combustão e, portanto, as emissões de NOx.
Estes avanços permitiram que os motores diesel cumprissem regulamentos rigorosos de emissões, como os regulamentos Euro na Europa, que aumentaram progressivamente os limites de emissão de poluentes.