En dieselmotor fungerer ved å trekke inn luft, komprimere den til et veldig høyt forhold (vanligvis mellom 14:1 og 23:1 ), og deretter sprøyte drivstoff direkte inn i den varme, komprimerte luften slik at den antennes av seg selv uten tennplugg. Denne prosessen, kjent som kompresjonstenning, er den definerende egenskapen som skiller en dieselmotor fra en bensinmotor, og det er grunnen til at dieselkraftverk er foretrukket i lastebiler, generatorer, marine fartøyer og tungt anleggsutstyr der dreiemoment og drivstoffeffektivitet betyr mer enn ytelse ved høyt turtall.
Firetaktene bak hver dieselmotor
Hver dieselmotor, uavhengig av størrelse, følger den samme firetaktssekvensen som konverterer kjemisk energi i drivstoff til mekanisk rotasjon ved veivakselen.
Inntaksslag
Stempelet beveger seg nedover inne i sylinderen mens inntaksventilen åpner, og trekker kun inn frisk luft, uten drivstoff blandet inn på dette stadiet. Dette er forskjellig fra en bensinmotor, hvor drivstoff og luft vanligvis blandes før det kommer inn i kammeret.
Kompresjonsslag
Inntaksventilen lukkes og stempelet beveger seg oppover, og klemmer luften til et mye mindre volum. Fordi diesel kompresjonsforhold er så høye, kan lufttemperaturen inne i sylinderen klatre over 700 grader Celsius , som er varm nok til å antenne diesel uten ekstern gnist.
Power Stroke
Nær toppen av kompresjonsslaget sprayer en drivstoffinjektor en fin tåke av diesel direkte inn i den overopphetede luften. Drivstoffet antennes nesten umiddelbart, og den resulterende ekspansjonen tvinger stempelet ned igjen, og genererer rotasjonskraften som til slutt når hjulene eller drivakselen.
Eksosslag
Stemplet stiger igjen, eksosventilen åpner, og brukte forbrenningsgasser presses ut av sylinderen gjennom eksosmanifolden, hvoretter syklusen starter på nytt med et nytt inntaksslag.
Hvorfor drivstoffinnsprøytningstid avgjør ytelsen
Drivstoffinnsprøytningssystemet er uten tvil det viktigste bildeler i en dieselmotor, fordi tidspunktet og trykket for injeksjon direkte styrer effekt, støy og utslipp.
Moderne dieselmotorer bruker et common-rail-innsprøytningssystem, hvor drivstoff holdes på ekstremt høyt trykk, ofte mellom 1500 og 2500 bar , inne i en delt skinne før den distribueres til individuelle elektronisk styrte injektorer. Dette oppsettet lar motorkontrollenheten avfyre flere små injeksjonspulser per syklus i stedet for én stor eksplosjon, noe som jevner ut forbrenningen og reduserer den karakteristiske dieselslagingen.
| Injeksjonssystem | Typisk trykk | Vanlig bruk |
|---|---|---|
| Common Rail | 1500 til 2500 bar | Personbiler, SUV-er |
| Enhetsinjektor | Opptil 2000 bar | Kraftige landeveisbiler |
| Fordeler pumpe | 300 til 1000 bar | Eldre dieselmotorer, landbruksutstyr |
Turboladere og luftsiden av forbrenningen
En dieselmotor brenner bare like effektivt som luften den mottar, og det er grunnen til at nesten hver moderne diesel er avhengig av en turbolader for å tvinge ekstra luft inn i sylindrene. Turboladeren spinner ved å bruke avgassenergi som ellers ville vært bortkastet, og det roterende kompressorhjulet pakker mer oksygen inn i hvert inntaksslag.
- Mer luft gjør at mer drivstoff kan forbrennes per syklus, noe som øker kraften uten å forstørre motorblokken.
- En intercooler sitter ofte mellom turboen og inntaksmanifolden for å kjøle ned trykkluften, siden tettere kjølig luft pakker flere oksygenmolekyler enn varm luft med samme volum.
- Turboladere med variabel geometri justerer vinklene for å gi boost over et bredere spekter av motorhastigheter, og hjelper en dieselmotor å trekke kraftig fra lavt turtall.
Dette er en av grunnene til at dieselmotorer produserer høyt dreiemoment ved lave motorturtall, som ofte topper godt under 2000 RPM , noe som gjør dem godt egnet til slepe- og slepearbeid.
Bildeler som gjør kompresjonstenning mulig
Flere bildeler jobber sammen for å opprettholde kompresjonstenningsprosessen inne i en dieselmotor, og hver av dem spiller en særskilt mekanisk rolle.
- Glødeplugger varmer opp forbrenningskammeret ved kaldstart, siden kald luft alene kanskje ikke når opptenningstemperaturen når motoren er kald.
- Drivstoffinjektorer forstøver diesel til et fint sprøytemønster slik at den blandes jevnt med trykkluft.
- Veivakselen og koblingsstengene oversetter stempelbevegelsen opp og ned til rotasjonseffekt.
- Eksosresirkuleringsventilen omdirigerer en del av eksosgassen tilbake til inntaket for å senke forbrenningstemperaturen og redusere dannelsen av nitrogenoksid.
- Dieselpartikkelfilteret fanger opp sotpartikler fra eksosstrømmen før gasser kommer ut av enderøret.
Hvorfor dieselmotorer kjører mer effektivt enn bensinmotorer
Den termiske effektivitetsfordelen til en dieselmotor kommer direkte fra dens høyere kompresjonsforhold. I følge tekniske data publisert av det amerikanske energidepartementet, kan dieselmotorer konvertere omtrent 30 til 35 prosent av drivstoffenergi til brukbart arbeid, sammenlignet med rundt 20 til 25 prosent for typiske bensinmotorer, fordi høyere kompresjon tillater mer fullstendig ekspansjon av forbrenningsgasser mot stempelet.
Diesel bærer også mer energi per gallon enn bensin, noe som forsterker kjørelengdefordelen. Denne kombinasjonen av høyere kompresjonseffektivitet og tettere drivstoffenergi forklarer hvorfor langdistanselastebiler, marinemotorer og stasjonære generatorer nesten universelt er avhengige av dieselkraft i stedet for bensin.
Vanlige slitasjepoeng-eiere bør se på
Å holde en dieselmotor i gang er avhengig av å overvåke en håndfull bildeler som opplever mest stress over tid.
Drivstofffiltre
Dieseldrivstoffinjektorer fungerer med ekstremt trange toleranser, så selv små mengder rusk eller vann i drivstoffet kan føre til injektorslitasje. Drivstoffiltre bør skiftes med intervallene som er oppført i brukerhåndboken for å beskytte injeksjonssystemet.
Turboladerpakninger
Fordi turboladeren spinner med hastigheter som kan overstige 100 000 RPM , dens interne lagre og tetninger er følsomme for oljekvalitet. Å bruke oljekvaliteten spesifisert av produsenten hjelper turboen til å vare like lenge som resten av dieselmotoren.
Glødeplugg tilstand
En slitt glødeplugg kan gjøre kaldstart merkbart vanskeligere, spesielt ved lave temperaturer, siden brennkammeret ikke når opptenningstemperatur like raskt uten hjelp.
