Un motor diesel funcționează prin aspirarea aerului, comprimându-l la un raport foarte mare (de obicei între 14:1 și 23:1 ), și apoi injectând combustibil direct în acel aer fierbinte, comprimat, astfel încât să se aprindă singur, fără bujie. Acest proces, cunoscut sub numele de aprindere prin compresie, este caracteristica definitorie care separă un motor diesel de un motor pe benzină și este motivul pentru care centralele diesel sunt favorizate în camioane, generatoare, nave marine și echipamente grele de construcții unde cuplul și eficiența combustibilului contează mai mult decât performanța la turații mari.
Cei patru timpi din spatele fiecărui motor diesel
Fiecare motor diesel, indiferent de dimensiune, urmează aceeași secvență în patru timpi care transformă energia chimică din combustibil în rotație mecanică la arborele cotit.
Cursa de admisie
Pistonul se mișcă în jos în interiorul cilindrului în timp ce supapa de admisie se deschide, trăgând doar aer proaspăt, fără a fi amestecat combustibil în această etapă. Acesta este diferit de un motor pe benzină, în care combustibilul și aerul sunt de obicei amestecate înainte de a intra în cameră.
Cursa de compresie
Supapa de admisie se închide și pistonul se deplasează în sus, strângând aerul într-un volum mult mai mic. Deoarece rapoartele de compresie diesel sunt atât de mari, temperatura aerului din interiorul cilindrului poate urca deasupra 700 de grade Celsius , care este suficient de fierbinte pentru a aprinde motorina fără o scânteie externă.
Cursa de putere
Aproape de partea superioară a cursei de compresie, un injector de combustibil pulverizează o ceață fină de motorină direct în aerul supraîncălzit. Combustibilul se aprinde aproape instantaneu, iar expansiunea rezultată forțează pistonul înapoi în jos, generând forța de rotație care ajunge în cele din urmă la roți sau la arborele de transmisie.
Cursa de evacuare
Pistonul se ridică din nou, supapa de evacuare se deschide și gazele de ardere uzate sunt împinse din cilindru prin galeria de evacuare, după care ciclul reîncepe cu o nouă cursă de admisie.
De ce sincronizarea injecției de combustibil decide performanța
Sistemul de injecție de combustibil este, fără îndoială, cel mai important piesa de automobile într-un motor diesel, deoarece timpul și presiunea injecției controlează direct puterea de ieșire, zgomotul și emisiile.
Motoarele diesel moderne folosesc un sistem de injecție common-rail, în care combustibilul este menținut la o presiune extrem de ridicată, adesea între 1.500 și 2.500 bar , în interiorul unei șine comune înainte de a fi distribuit la injectoare individuale controlate electronic. Această setare permite unității de control al motorului să declanșeze mai multe impulsuri de injecție mici pe ciclu în loc de o explozie mare, ceea ce netezește arderea și reduce detonația caracteristică a motorinelor.
| Sistem de injectie | Presiune tipică | Utilizare comună |
|---|---|---|
| Common Rail | 1.500 până la 2.500 bar | Camioane de pasageri, SUV-uri |
| Injector unitar | Până la 2.000 bar | Camioane grele de autostradă |
| Pompa distribuitor | 300 până la 1.000 bar | Motoare diesel mai vechi, utilaje agricole |
Turbocompresoare și partea de aer a arderii
Un motor diesel arde la fel de eficient ca aerul pe care îl primește, motiv pentru care aproape fiecare motorină modernă se bazează pe un turbocompresor pentru a forța aer suplimentar în cilindri. Turbocompresorul se rotește folosind energia gazelor de eșapament care altfel ar fi irosită, iar roata compresorului care se învârte include mai mult oxigen în fiecare cursă de admisie.
- Mai mult aer permite arderea mai multor combustibil pe ciclu, mărind puterea fără a mări blocul motor.
- Un intercooler se află adesea între turbo și galeria de admisie pentru a răci aerul comprimat, deoarece aerul rece mai dens împachetează mai multe molecule de oxigen decât aerul fierbinte de același volum.
- Turbocompresoarele cu geometrie variabilă ajustează unghiurile paletelor pentru a oferi un impuls într-o gamă mai largă de turații ale motorului, ajutând un motor diesel să tragă puternic de la turații mici.
Acesta este unul dintre motivele pentru care motoarele diesel produc un cuplu mare la turații reduse ale motorului, deseori atingând un vârf mult sub 2.000 RPM , ceea ce le face foarte potrivite pentru lucrările de remorcare și remorcare.
Piese de automobile care fac posibilă aprinderea prin compresie
Mai multe piese de automobile lucrează împreună pentru a susține procesul de aprindere prin compresie în interiorul unui motor diesel și fiecare joacă un rol mecanic distinct.
- Bujiile incandescente încălzesc camera de ardere în timpul pornirilor la rece, deoarece numai aerul rece poate să nu atingă temperatura de aprindere când motorul este rece.
- Injectoarele de combustibil atomizează motorina într-un model de pulverizare fin, astfel încât să se amestece uniform cu aerul comprimat.
- Arborele cotit și bielele traduc mișcarea pistonului în sus și în jos în ieșire de rotație.
- Supapa de recirculare a gazelor de eșapament redirecționează o parte din gazele de eșapament înapoi în admisie pentru a scădea temperaturile de ardere și pentru a reduce formarea de oxid de azot.
- Filtrul de particule diesel captează particulele de funingine din fluxul de evacuare înainte ca gazele să iasă din țeava de eșapament.
De ce motoarele diesel funcționează mai eficient decât motoarele pe benzină
Avantajul eficienței termice a unui motor diesel vine direct din raportul său de compresie mai mare. Conform datelor de inginerie publicate de Departamentul de Energie al SUA, motoarele diesel se pot converti aproximativ 30 până la 35 la sută de energie combustibilă în muncă utilizabilă, comparativ cu aproximativ 20 până la 25 la sută pentru motoarele obișnuite pe benzină, deoarece o compresie mai mare permite o expansiune mai completă a gazelor de ardere împotriva pistonului.
Combustibilul diesel transportă, de asemenea, mai multă energie pe galon decât benzina, ceea ce agravează avantajul de kilometraj. Această combinație de eficiență mai mare a compresiei și energie mai densă a combustibilului explică de ce camioanele pe distanțe lungi, motoarele marine și generatoarele staționare se bazează aproape universal pe motorină, mai degrabă decât pe benzină.
Punctele de uzură comune pe care proprietarii ar trebui să le urmărească
Menținerea funcționării fără probleme a unui motor diesel depinde de monitorizarea câtorva piese de automobile care suferă cel mai mult stres în timp.
Filtre de combustibil
Injectoarele de motorină funcționează cu toleranțe extrem de strânse, astfel încât chiar și cantități mici de resturi sau apă din combustibil pot cauza uzura injectorului. Filtrele de combustibil trebuie schimbate la intervalul indicat în manualul de utilizare pentru a proteja sistemul de injecție.
Garnituri turbocompresor
Pentru că turbocompresorul se rotește la viteze care pot depăși 100.000 RPM , rulmenții și garniturile sale interne sunt sensibile la calitatea uleiului. Utilizarea uleiului specificat de producător ajută turbo-ul să reziste la fel de mult ca restul motorului diesel.
Starea bujiilor incandescente
O bujie incandescentă uzată poate îngreuna vizibil pornirile la rece, în special la temperaturi scăzute, deoarece camera de ardere nu va atinge temperatura de aprindere la fel de repede fără asistență.
