Jak funguje dieselový motor

Tradičně byly vznětové motory vždy vnímány jako hlučné, páchnoucí a podvýkonové motory, které se kromě nákladních automobilů, taxíků a dodávek používají jen málo. Ale asdieselové motory a jejich ovládání vstřikovacího systému se staly propracovanějšími, v 80. letech minulého století se situace změnila. Ve Spojeném království se v roce 1985 prodalo téměř 65 000 naftových vozů (asi 3,5 procenta z celkového počtu prodaných vozů), ve srovnání s pouze 5 380 v roce 1980.

Spalovací motor

Hlavní výhodou naftových motorů oproti benzínovým jsou jejich nižší provozní náklady. Je to zčásti důsledkem vyšší účinnosti vznětového motoru s vysokým kompresním poměrem a zčásti kvůli nižší ceně nafty – i když se cenový rozdíl liší, výhoda provozu naftového vozu bude mírně snížena, pokud žijete v oblasti s vysokým Servisní intervaly jsou často delší, ale mnoho dieselových modelů vyžaduje častější výměnu oleje než jejich benzínové protějšky.

Zvýšení výkonu

Hlavní nevýhodou dieselového vozu je jeho nižší výkon ve srovnání s benzínovými motory stejného objemu. Jedním ze způsobů, jak problém obejít, je jednoduše zvětšit velikost motoru, což však často vede k výraznému zvýšení hmotnosti. Někteří výrobci přidávají do svých motorů turbodmychadla učinit je konkurenceschopnými z hlediska výkonu; Mezi výrobce, kteří vyrábějí turbodiesely, patří Rover, Mercedes, Audi a VW.

Jak fungují dieselové motory

Indukce Komprese Zapalování Výfuk

Vznětový motor funguje jinak než zážehový, i když sdílejí hlavní součásti a oba pracují ve čtyřdobém cyklu. Hlavní rozdíly jsou ve způsobu zapalování paliva a způsobu regulace výkonu.

U benzínového motoru je směs paliva a vzduchu zapálena jiskrou. U vznětového motoru je zapálení dosaženo pouze stlačením vzduchu. Typický kompresní poměr pro vznětový motor je 20:1 ve srovnání s 9:1 u zážehového motoru. Tak velké komprese ohřívají vzduch na teplotu dostatečně vysokou, aby došlo k samovolnému vznícení paliva, bez potřeby jiskry, a proto zapalovací systém.

Benzínový motor nasává na sací zdvih proměnlivé množství vzduchu, přesné množství závisí na otevření škrticí klapky. Naproti tomu vznětový motor nasává vždy stejné množství vzduchu (při všech otáčkách motoru), a to neškrteným sacím traktem, který se otevírá a zavírá pouze sacím ventilem (nemá karburátor ani škrticí klapku).

Když píst dosáhne efektivního konce svého sacího zdvihu, sací ventil se uzavře. Píst, unášený silou od ostatních pístů a hybností setrvačníku, se pohybuje k horní části válce a stlačuje vzduch asi na dvacetinu svého původního objemu.

Když píst dosáhne vrcholu své dráhy, do spalovací komory se vstříkne přesně odměřené množství nafty. Teplo z komprese okamžitě zapálí směs paliva a vzduchu, což způsobí, že se spálí a roztáhne se. To tlačí píst dolů a otáčí klikovým hřídelem.

Když se píst při výfukovém zdvihu pohybuje po válci nahoru, výfukový ventil se otevře a umožňuje spáleným a expandovaným plynům putovat výfukovým potrubím. Na konci výfukového zdvihu je válec připraven k novému naplnění vzduchem.

Konstrukce motoru

Hlavní součásti naftového motoru vypadají jako u benzínového motoru a vykonávají stejnou práci. Díly vznětových motorů však musí být vyrobeny mnohem pevnější než jejich ekvivalenty zážehových motorů kvůli mnohem vyššímu zatížení.

Stěny bloku vznětového motoru jsou normálně mnohem tlustší než blok navržený pro zážehový motor a mají více výztuh, které poskytují extra pevnost a absorbují napětí. Kromě toho, že je robustní blok silnější, může také účinněji snížit hluk.

Písty, ojnice, klikové hřídele a víka ložisek musí být pevnější než jejich protějšky se zážehovým motorem. Konstrukce hlavy válců musí být velmi odlišná kvůli vstřikovačům paliva a také kvůli tvaru jejích spalovacích a vířivých komor.

Injekce

Přímé vstřikování

Aby každý spalovací motor fungoval hladce a efektivně, musí být palivo a vzduch správně smíchány. Problémy míchání paliva a vzduchu jsou zvláště velké u dieselových motorů, kde jsou vzduch a palivo přiváděny v různých časech během cyklu a musí se míchat uvnitř válců.

Existují dva hlavní přístupy přímé vstřikování a nepřímé vstřikování. Tradičně se používá nepřímé vstřikování, protože jde o nejjednodušší způsob zavedení turbulence, aby se vstřikované palivo dobře mísilo s vysoce stlačeným vzduchem ve spalovací komoře.

V motoru s nepřímým vstřikováním je malá spirálová vířivá komora (nazývaná také předspalovací komora), do které vstřikovač vstřikuje palivo dříve, než se dostane do samotné hlavní spalovací komory. Vířivá komora vytváří v palivu turbulence, takže se lépe mísí se vzduchem ve spalovací komoře.

Nevýhodou tohoto systému je, že vířivá komora se účinně stává součástí spalovací komory. To znamená, že spalovací komora jako celek má nepravidelný tvar, což způsobuje problémy se spalováním a omezuje účinnost.

Přímé vstřikování

Nepřímé vkládání

Motor s přímým vstřikováním nemá vířivou komoru, do které se palivo vstřikuje - palivo jde místo toho přímo do spalovací komory. Inženýři musí věnovat velmi pečlivou pozornost konstrukci spalovací komory v koruně pístu, aby zajistili dostatečné turbulence .

Ovládání rychlosti

Žhavicí svíčky

Vznětový motor není škrcen jako benzinový motor, takže množství nasávaného vzduchu při každé konkrétní rychlosti motoru je vždy stejné. Otáčky motoru jsou regulovány čistě množstvím paliva vstříknutého do spalovací komory – s větším množstvím paliva v komoře je spalování prudší a vzniká větší výkon.

Plynový pedál je spojen s dávkovací jednotkou vstřikovacího systému motoru spíše než s klapkou plynu jako u benzínového motoru.

Zastavení dieselového motoru stále vyžaduje vypnutí klíčku zapalování, ale namísto přerušení jisker se tím uzavře elektrický solenoid, který přeruší přívod paliva u vstřikovacího čerpadla dávkovací a distribuční jednotky paliva. Motor pak musí používat pouze malé množství paliva, než dojde k zastavení. Ve skutečnosti se vznětové motory zastaví rychleji než zážehové, protože mnohem vyšší komprese má větší zpomalovací účinek na motor.

Startování dieselového motoru

Stejně jako u zážehových motorů se i naftové motory spouštějí roztáčením elektromotorem, který zahajuje cyklus komprese a zapalování. Za studena se však vznětové motory obtížně startují, jednoduše proto, že stlačování vzduchu nevede k teplotě, která je dostatečně vysoká na zapálení paliva.

Aby se tento problém vyhnul, výrobci montují žhavicí svíčky. Jedná se o malá elektrická topidla napájená z autobaterie, která se zapnou několik sekund před pokusem nastartovat motor.

Motorová nafta

Palivo používané v dieselových motorech se velmi liší od benzínu. Je o něco méně rafinovaný, výsledkem je těžší, viskóznější a méně těkavá kapalina. Tyto fyzikální vlastnosti často vedou k tomu, že je označován jako „nafta“ nebo „topný olej“. Na dieselových čerpadlech na garážových nádvořích se často nazývá „derv“, což je zkratka pro silniční vozidla s dieselovým motorem.

Nafta může za velmi chladného počasí mírně tuhnout nebo dokonce tuhnout. To je umocněno skutečností, že může absorbovat velmi malá množství vody, která může zmrznout. Všechna paliva absorbují nepatrná množství vody z atmosféry a úniky do podzemních zásobníků jsou zcela běžné. Motorová nafta bez problémů zvládne obsah vody až 50 nebo 60 dílů z milionu – pro představu je to asi čtvrtina hrnku plného vody na každých deset galonů paliva.

Jakékoli zamrznutí nebo „voskování“ může zablokovat palivové potrubí a vstřikovače a zabránit motoru v chodu. To je důvod, proč ve velmi chladném počasí občas uvidíte lidi, kteří si hrají na foukací lampy na palivovém potrubí svého náklaďáku.