Dizelski motor radi tako što uvlači zrak, komprimira ga na vrlo visok omjer (obično između 14:1 i 23:1 ), a zatim ubrizgavanje goriva izravno u taj vrući, komprimirani zrak tako da se samo zapali bez svjećice. Ovaj proces, poznat kao kompresijsko paljenje, ključna je značajka koja odvaja dizelski motor od benzinskog motora i to je razlog zašto su dizelske elektrane omiljene u kamionima, generatorima, pomorskim plovilima i teškoj građevinskoj opremi gdje su okretni moment i učinkovitost goriva važniji od performansi pri visokim okretajima.
Četiri takta iza svakog dizel motora
Svaki dizelski motor, bez obzira na veličinu, slijedi isti četverotaktni slijed koji pretvara kemijsku energiju u gorivu u mehaničku rotaciju na koljenastom vratilu.
Usisni udar
Klip se pomiče prema dolje unutar cilindra dok se usisni ventil otvara, uvlačeći samo svježi zrak, bez miješanja goriva u ovoj fazi. Ovo se razlikuje od benzinskog motora, gdje se gorivo i zrak obično miješaju prije ulaska u komoru.
Kompresijski udar
Usisni ventil se zatvara i klip putuje prema gore, istiskujući zrak u mnogo manji volumen. Budući da su omjeri kompresije dizela tako visoki, temperatura zraka unutar cilindra može porasti 700 Celzijevih stupnjeva , koji je dovoljno vruć da zapali dizelsko gorivo bez vanjske iskre.
Power Stroke
Blizu vrha takta kompresije, mlaznica za gorivo raspršuje finu maglicu dizela izravno u pregrijani zrak. Gorivo se zapali gotovo trenutačno, a rezultirajuće širenje tjera klip natrag prema dolje, stvarajući rotacijsku silu koja na kraju doseže kotače ili pogonsko vratilo.
Hod ispuha
Klip se ponovno podiže, ispušni ventil se otvara, a istrošeni plinovi izgaranja potiskuju se iz cilindra kroz ispušnu granu, nakon čega se ciklus ponovno pokreće s novim taktom usisa.
Zašto vrijeme ubrizgavanja goriva odlučuje o performansama
Sustav ubrizgavanja goriva nedvojbeno je najvažniji automobilski dio u dizelskom motoru, jer vrijeme i tlak ubrizgavanja izravno kontroliraju izlaznu snagu, buku i emisije.
Moderni dizel motori koriste sustav ubrizgavanja common-rail, gdje se gorivo drži pod izuzetno visokim tlakom, često između 1.500 i 2.500 bara , unutar zajedničke tračnice prije nego što se distribuira pojedinačnim elektronički kontroliranim mlaznicama. Ova postavka omogućuje kontrolnoj jedinici motora da ispaljuje više malih impulsa ubrizgavanja po ciklusu umjesto jednog velikog praska, što uglađuje izgaranje i smanjuje karakteristično kucanje dizela.
| Sustav ubrizgavanja | Tipični tlak | Uobičajena uporaba |
|---|---|---|
| Common Rail | 1.500 do 2.500 bara | Osobni kamioni, SUV vozila |
| Jedinica injektora | Do 2000 bara | Teški kamioni za autoceste |
| Razdjelna pumpa | 300 do 1000 bara | Stariji dizel motori, poljoprivredna oprema |
Turbo punjači i zračna strana izgaranja
Dizelski motor izgara onoliko učinkovito koliko i zrak koji prima, zbog čega se gotovo svaki moderni dizel oslanja na turbopunjač koji tjera dodatni zrak u cilindre. Turbopunjač se okreće koristeći energiju ispušnih plinova koja bi inače bila izgubljena, a taj kotač kompresora koji se okreće stavlja više kisika u svaki takt usisa.
- Više zraka omogućuje sagorijevanje više goriva po ciklusu, povećavajući snagu bez povećanja bloka motora.
- Intercooler se često nalazi između turbina i usisne grane kako bi ohladio komprimirani zrak, budući da gušći hladni zrak sadrži više molekula kisika od vrućeg zraka istog volumena.
- Turbopunjači varijabilne geometrije prilagođavaju kutove lopatica kako bi dali poticaj u širem rasponu brzina motora, pomažući dizelskom motoru da snažno povuče od niskih okretaja u minuti.
Ovo je jedan od razloga zašto dizel motori proizvode veliki okretni moment pri niskim brzinama motora, često dostižući vršnu vrijednost ispod 2000 okretaja u minuti , što ih čini prikladnima za radove vuče i izvlačenja.
Automobilski dijelovi koji omogućuju kompresijsko paljenje
Nekoliko automobilskih dijelova radi zajedno kako bi održali proces kompresijskog paljenja unutar dizel motora, a svaki od njih ima posebnu mehaničku ulogu.
- Žarnice zagrijavaju komoru za izgaranje tijekom hladnog pokretanja, jer sam hladni zrak možda neće postići temperaturu paljenja kada je motor hladan.
- Mlaznice za gorivo raspršuju dizel u fini uzorak raspršivanja tako da se ravnomjerno miješa sa komprimiranim zrakom.
- Radilica i klipnjače pretvaraju kretanje klipa gore-dolje u rotacijski učinak.
- Ventil za recirkulaciju ispušnih plinova preusmjerava dio ispušnih plinova natrag u usis kako bi se smanjile temperature izgaranja i smanjilo stvaranje dušikovog oksida.
- Dizelski filtar čestica hvata čestice čađe iz struje ispušnih plinova prije nego što plinovi izađu iz ispušne cijevi.
Zašto dizelski motori rade učinkovitije od benzinskih motora
Prednost toplinske učinkovitosti dizel motora dolazi izravno iz njegovog višeg omjera kompresije. Prema inženjerskim podacima koje je objavilo Ministarstvo energetike SAD-a, dizelski motori mogu se približno pretvoriti 30 do 35 posto energije goriva u iskoristivi rad, u usporedbi s oko 20 do 25 posto za tipične benzinske motore, jer veća kompresija omogućuje potpuniju ekspanziju plinova izgaranja prema klipu.
Dizelsko gorivo također nosi više energije po galonu od benzina, što povećava prednost prijeđenih kilometara. Ova kombinacija veće učinkovitosti kompresije i gušće energije goriva objašnjava zašto se kamioni za duge relacije, brodski motori i stacionarni generatori gotovo univerzalno oslanjaju na dizelsku snagu, a ne na benzin.
Uobičajene točke trošenja koje vlasnici trebaju paziti
Održavanje besprijekornog rada dizel motora ovisi o praćenju nekolicine automobilskih dijelova koji tijekom vremena doživljavaju najveći stres.
Filtri goriva
Mlaznice za dizelsko gorivo rade s iznimno malim tolerancijama, tako da čak i male količine krhotina ili vode u gorivu mogu uzrokovati trošenje mlaznica. Filtre goriva treba mijenjati u intervalima navedenim u korisničkom priručniku kako bi se zaštitio sustav ubrizgavanja.
Brtve turbopunjača
Budući da se turbopunjač vrti brzinama koje mogu premašiti 100 000 okretaja u minuti , njegovi unutarnji ležajevi i brtve osjetljivi su na kvalitetu ulja. Korištenje vrste ulja koju je odredio proizvođač pomaže turbini da traje jednako dugo kao i ostatak dizel motora.
Stanje žarnice
Istrošena žarnica može osjetno otežati hladno pokretanje, osobito na niskim temperaturama, budući da komora za izgaranje neće tako brzo postići temperaturu paljenja bez pomoći.
