Dieselový motor funguje tak, že nasáva vzduch a stláča ho na veľmi vysoký pomer (zvyčajne medzi 14:1 a 23:1 ) a potom vstreknite palivo priamo do tohto horúceho stlačeného vzduchu, aby sa zapálil sám bez zapaľovacej sviečky. Tento proces, známy ako kompresné zapaľovanie, je definujúcou vlastnosťou, ktorá oddeľuje naftový motor od benzínového motora, a to je dôvod, prečo sú dieselové elektrárne uprednostňované v nákladných automobiloch, generátoroch, námorných plavidlách a ťažkých stavebných zariadeniach, kde záleží viac na krútiacom momente a palivovej účinnosti ako na výkone pri vysokých otáčkach.
Štyri ťahy za každým dieselovým motorom
Každý dieselový motor, bez ohľadu na veľkosť, má rovnakú štvortaktnú sekvenciu, ktorá premieňa chemickú energiu v palive na mechanické otáčanie na kľukovom hriadeli.
Nasávacia cievna mozgová príhoda
Piest sa pohybuje smerom nadol vo valci, zatiaľ čo sací ventil sa otvára a nasáva iba čerstvý vzduch, pričom v tejto fáze nie je primiešané žiadne palivo. To sa líši od benzínového motora, kde sa palivo a vzduch zvyčajne zmiešajú pred vstupom do komory.
Kompresný zdvih
Nasávací ventil sa zatvorí a piest sa pohybuje nahor, čím sa vzduch stláča do oveľa menšieho objemu. Pretože kompresné pomery nafty sú také vysoké, teplota vzduchu vo valci sa môže vyšplhať vyššie 700 stupňov Celzia , ktorý je dostatočne horúci na zapálenie motorovej nafty bez vonkajšej iskry.
Silový zdvih
V blízkosti vrcholu kompresného zdvihu vstrekuje palivový vstrekovač jemnú hmlu nafty priamo do prehriateho vzduchu. Palivo sa zapáli takmer okamžite a výsledná expanzia tlačí piest späť nadol, čím sa vytvára rotačná sila, ktorá nakoniec dosiahne kolesá alebo hnací hriadeľ.
Výfukový zdvih
Piest sa opäť zdvihne, výfukový ventil sa otvorí a vyčerpané spaľovacie plyny sa vytlačia von z valca cez výfukové potrubie, po čom sa cyklus reštartuje s novým sacím zdvihom.
Prečo načasovanie vstrekovania paliva rozhoduje o výkone
Systém vstrekovania paliva je pravdepodobne najdôležitejší automobilový diel v dieselovom motore, pretože časovanie a tlak vstrekovania priamo riadia výkon, hluk a emisie.
Moderné dieselové motory používajú vstrekovací systém common-rail, kde je palivo udržiavané pod extrémne vysokým tlakom, často medzi nimi 1 500 a 2 500 barov vo vnútri spoločnej koľajnice pred distribúciou do jednotlivých elektronicky riadených vstrekovačov. Toto nastavenie umožňuje riadiacej jednotke motora spustiť niekoľko malých vstrekovacích impulzov za cyklus namiesto jedného veľkého nárazu, čo vyhladzuje spaľovanie a znižuje charakteristické klepanie nafty.
| Vstrekovací systém | Typický tlak | Bežné použitie |
|---|---|---|
| Common Rail | 1 500 až 2 500 barov | Osobné nákladné autá, SUV |
| Jednotkový vstrekovač | Až 2000 barov | Ťažké diaľničné nákladné autá |
| Distribučné čerpadlo | 300 až 1 000 barov | Staršie dieselové motory, poľnohospodárska technika |
Turbodúchadlá a vzduchová strana spaľovania
Dieselový motor spaľuje len tak efektívne, ako vzduch, ktorý prijíma, a preto sa takmer každý moderný diesel spolieha na turbodúchadlo, ktoré vháňa do valcov ďalší vzduch. Turbodúchadlo sa otáča pomocou energie výfukových plynov, ktorá by sa inak premrhala, a toto otáčajúce sa koleso kompresora dodáva viac kyslíka do každého sacieho zdvihu.
- Viac vzduchu umožňuje spáliť viac paliva za cyklus, čím sa zvyšuje výkon bez zväčšenia bloku motora.
- Medzi turbom a sacím potrubím je často umiestnený medzichladič na chladenie stlačeného vzduchu, pretože hustejší studený vzduch obsahuje viac molekúl kyslíka ako horúci vzduch rovnakého objemu.
- Turbodúchadlá s variabilnou geometriou upravujú uhly lopatiek tak, aby poskytovali výkon v širšom rozsahu otáčok motora, čím pomáhajú vznetovému motoru silne ťahať už od nízkych otáčok.
To je jeden z dôvodov, prečo vznetové motory produkujú vysoký krútiaci moment pri nízkych otáčkach motora, často dosahujúci maximum pod 2 000 otáčok za minútu , vďaka čomu sú vhodné na ťahanie a ťahanie.
Automobilové diely, ktoré umožňujú kompresné zapaľovanie
Niekoľko automobilových dielov spolupracuje na udržaní procesu kompresného zapaľovania vo vnútri dieselového motora a každý z nich hrá odlišnú mechanickú úlohu.
- Žeraviace sviečky zahrievajú spaľovaciu komoru počas studených štartov, pretože samotný studený vzduch nemusí dosiahnuť teplotu vznietenia, keď je motor studený.
- Vstrekovače paliva rozprašujú naftu do jemného rozstreku, takže sa rovnomerne mieša so stlačeným vzduchom.
- Kľukový hriadeľ a ojnice prenášajú pohyb piestu nahor a nadol na rotačný výstup.
- Ventil recirkulácie výfukových plynov presmeruje časť výfukových plynov späť do sania, čím sa znížia teploty spaľovania a zníži sa tvorba oxidov dusíka.
- Filter pevných častíc zachytáva častice sadzí z prúdu výfukových plynov predtým, ako plyny opustia výfuk.
Prečo dieselové motory bežia efektívnejšie ako benzínové motory
Výhoda tepelnej účinnosti dieselového motora pochádza priamo z jeho vyššieho kompresného pomeru. Podľa technických údajov zverejnených Ministerstvom energetiky USA môžu naftové motory približne konvertovať 30 až 35 percent energie paliva na využiteľnú prácu v porovnaní s približne 20 až 25 percentami pre typické benzínové motory, pretože vyššia kompresia umožňuje úplnejšiu expanziu spalín proti piestu.
Motorová nafta tiež nesie viac energie na galón ako benzín, čo ešte viac zvyšuje kilometrovú výhodu. Táto kombinácia vyššej účinnosti kompresie a hustejšej energie paliva vysvetľuje, prečo sa nákladné autá na dlhé vzdialenosti, lodné motory a stacionárne generátory takmer všeobecne spoliehajú skôr na naftu ako na benzín.
Majitelia bodov bežného opotrebovania by sa mali pozerať
Udržanie hladkého chodu dieselového motora závisí od monitorovania niekoľkých automobilových dielov, ktoré sú v priebehu času vystavené najväčšiemu namáhaniu.
Palivové filtre
Vstrekovače naftového paliva pracujú s extrémne úzkymi toleranciami, takže aj malé množstvo nečistôt alebo vody v palive môže spôsobiť opotrebovanie vstrekovačov. Palivové filtre by sa mali meniť v intervaloch uvedených v návode na obsluhu, aby sa ochránil vstrekovací systém.
Tesnenia turbodúchadla
Pretože turbodúchadlo sa točí rýchlosťou, ktorá môže prekročiť 100 000 otáčok za minútu jeho vnútorné ložiská a tesnenia sú citlivé na kvalitu oleja. Použitie oleja špecifikovaného výrobcom pomáha turbu vydržať tak dlho ako zvyšok dieselového motora.
Stav žeraviacej sviečky
Opotrebovaná žeraviaca sviečka môže značne sťažiť studené štarty, najmä pri nízkych teplotách, pretože spaľovacia komora bez pomoci nedosiahne tak rýchlo zápalnú teplotu.
