A dízelmotor úgy működik, hogy levegőt szív be, és azt nagyon nagy arányban sűríti (jellemzően a 14:1 és 23:1 ), majd közvetlenül a forró, sűrített levegőbe fecskendezi be az üzemanyagot, így az magától meggyullad gyújtógyertya nélkül. Ez a kompressziós gyújtásnak nevezett folyamat az a meghatározó jellemzője, amely elválasztja a dízelmotort a benzinmotortól, és ez az oka annak, hogy a dízelerőműveket előnyben részesítik teherautókban, generátorokban, tengeri hajókban és nehéz építőipari berendezésekben, ahol a nyomaték és az üzemanyag-hatékonyság fontosabb, mint a nagy fordulatszámú teljesítmény.
A négyütemű minden dízelmotor mögött
Minden dízelmotor, mérettől függetlenül, ugyanazt a négyütemű szekvenciát követi, amely az üzemanyagban lévő kémiai energiát mechanikus forgássá alakítja a főtengelynél.
Intake Stroke
A dugattyú lefelé mozog a henger belsejében, miközben a szívószelep kinyílik, és csak friss levegőt szív be, és ebben a szakaszban nincs bekeverve üzemanyag. Ez különbözik a benzinmotoroktól, ahol az üzemanyagot és a levegőt általában összekeverik, mielőtt belépnek a kamrába.
Kompressziós löket
A szívószelep bezárul, és a dugattyú felfelé halad, sokkal kisebb térfogatra szorítva a levegőt. Mivel a dízel kompressziós aránya nagyon magas, a henger belsejében a levegő hőmérséklete magasabbra emelkedhet 700 Celsius fok , amely elég forró ahhoz, hogy külső szikra nélkül meggyújtsa a gázolajat.
Power Stroke
A kompressziós löket tetejéhez közel egy üzemanyag-befecskendező szelep finom dízelködöt szór közvetlenül a túlhevített levegőbe. Az üzemanyag szinte azonnal meggyullad, és az ebből eredő tágulás visszaszorítja a dugattyút, létrehozva a forgási erőt, amely végül eléri a kerekeket vagy a hajtótengelyt.
Kipufogó löket
A dugattyú ismét felemelkedik, a kipufogószelep kinyílik, és az elhasznált égésgázok a kipufogócsonkon keresztül kiszorulnak a hengerből, majd a ciklus egy új szívólökettel indul újra.
Miért az üzemanyag-befecskendezés időzítése határozza meg a teljesítményt?
Az üzemanyag-befecskendező rendszer vitathatatlanul a legfontosabb autó alkatrész dízelmotorban, mert a befecskendezés időzítése és nyomása közvetlenül szabályozza a teljesítményt, a zajt és a károsanyag-kibocsátást.
A modern dízelmotorok közös nyomócsöves befecskendező rendszert használnak, ahol az üzemanyagot rendkívül magas nyomáson tartják, gyakran között 1500 és 2500 bar , közös sínen belül, mielőtt szétosztanák az egyes elektronikusan vezérelt injektorokhoz. Ez a beállítás lehetővé teszi, hogy a motorvezérlő egység ciklusonként több kis befecskendezési impulzust adjon ki egy nagy sorozat helyett, ami kisimítja az égést és csökkenti a jellegzetes dízelkopogást.
| Befecskendező rendszer | Tipikus nyomás | Közös használat |
|---|---|---|
| Common Rail | 1500-2500 bar | Személyszállító teherautók, terepjárók |
| Egység befecskendező | Akár 2000 bar | Nagy teherbírású autópálya teherautók |
| Elosztó szivattyú | 300-1000 bar között | Régebbi dízelmotorok, mezőgazdasági gépek |
Turbófeltöltők és az égés levegős oldala
A dízelmotor csak olyan hatékonyan ég, mint amennyi levegőt kap, ezért szinte minden modern dízel turbófeltöltőre támaszkodik, hogy extra levegőt kényszerítsen a hengerekbe. A turbófeltöltő kipufogógáz-energiával forog, amely egyébként elpazarolna, és a forgó kompresszorkerék több oxigént tölt be minden egyes szívólöketbe.
- A több levegő több üzemanyag elégetését teszi lehetővé ciklusonként, ami növeli a teljesítményt anélkül, hogy a motorblokkot megnövelné.
- A turbó és a szívócső között gyakran egy intercooler található a sűrített levegő hűtésére, mivel a sűrűbb hideg levegő több oxigénmolekulát tartalmaz, mint az azonos térfogatú forró levegő.
- A változtatható geometriájú turbófeltöltők beállítják a lapátok dőlésszögét, hogy a motor fordulatszámának szélesebb tartományában lendületet adjanak, segítve a dízelmotort az alacsony fordulatszámon történő erőteljes húzásban.
Ez az egyik oka annak, hogy a dízelmotorok alacsony fordulatszámon nagy nyomatékot produkálnak, gyakran jóval alatta a csúcsot 2000 RPM , ami kiválóan alkalmassá teszi őket vontatási és fuvarozási munkákra.
Gépkocsialkatrészek, amelyek lehetővé teszik a kompressziós gyújtást
Számos autóalkatrész működik együtt a kompressziós gyújtás folyamatának fenntartása érdekében a dízelmotoron belül, és mindegyiknek külön mechanikai szerepe van.
- Az izzítógyertyák hidegindításkor felmelegítik az égésteret, mivel a hideg levegő önmagában nem éri el a gyulladási hőmérsékletet, amikor a motor hideg.
- Az üzemanyag-befecskendezők finom szórási mintázattá porlasztják a gázolajat, így az egyenletesen keveredik a sűrített levegővel.
- A főtengely és a hajtórudak a dugattyú felfelé és lefelé történő mozgását forgási teljesítményre fordítják.
- A kipufogógáz-visszavezető szelep a kipufogógáz egy részét visszavezeti a szívónyílásba, hogy csökkentse az égési hőmérsékletet és csökkentse a nitrogén-oxid képződést.
- A dízel részecskeszűrő felfogja a kipufogógáz-áramból származó koromrészecskéket, mielőtt a gázok kilépnek a kipufogócsőből.
Miért működnek hatékonyabban a dízelmotorok, mint a benzinmotorok?
A dízelmotorok hőhatékonysági előnye közvetlenül a nagyobb kompressziós arányból fakad. Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma által közzétett mérnöki adatok szerint a dízelmotorok nagyjából átalakíthatók 30-35 százalék tüzelőanyag-energiát hasznosítható munkába fordítani, szemben a tipikus benzinmotorok 20-25%-ával, mivel a nagyobb kompresszió lehetővé teszi az égési gázok teljesebb kitágulását a dugattyúval szemben.
A dízel üzemanyag gallononként több energiát szállít, mint a benzin, ami tovább növeli a futásteljesítmény előnyeit. A nagyobb sűrítési hatásfok és a sűrűbb üzemanyag-energia kombinációja megmagyarázza, hogy a hosszú távú teherautók, tengeri motorok és álló generátorok miért támaszkodnak szinte általánosan dízelmotorra, nem pedig benzinre.
A gyakori viselési pontok tulajdonosainak figyelniük kell
A dízelmotor zökkenőmentes működése néhány olyan autóalkatrész felügyeletétől függ, amelyek az idő múlásával a legnagyobb igénybevételnek vannak kitéve.
Üzemanyagszűrők
A dízel üzemanyag-befecskendezők rendkívül szűk tűréssel működnek, így az üzemanyagban lévő kis mennyiségű törmelék vagy víz is okozhatja a befecskendező szelepek kopását. Az üzemanyagszűrőket a használati útmutatóban megadott időközönként kell cserélni a befecskendező rendszer védelme érdekében.
Turbófeltöltő tömítések
Mert a turbófeltöltő olyan sebességgel pörög, ami meghaladhatja 100 000 RPM , belső csapágyai és tömítései érzékenyek az olaj minőségére. A gyártó által megadott olajfokozat használatával a turbó ugyanolyan sokáig bírja, mint a dízelmotor többi része.
Izzítógyertya állapota
A kopott izzítógyertya észrevehetően megnehezítheti a hidegindítást, különösen alacsony hőmérsékleten, mivel az égéstér segítség nélkül nem éri el olyan gyorsan a gyulladási hőmérsékletet.
