Auto >> Automobiel >  >> Auto reparatie

Hoe een dieselmotor werkt

Traditioneel werden dieselmotoren altijd gezien als lawaaierige, stinkende en te weinig aangedreven motoren die weinig werden gebruikt, behalve in vrachtwagens, taxi's en bestelwagens. Maar asdieselmotoren en hun injectiesysteembesturing zijn verfijnder geworden, in de jaren tachtig is die situatie veranderd. In het VK werden in 1985 bijna 65.000 dieselauto's verkocht (ongeveer 3,5 procent van het totale aantal verkochte auto's), vergeleken met slechts 5380 in 1980.

De compressie-ontstekingsmotor

Het belangrijkste voordeel van dieselmotoren ten opzichte van benzinemotoren is hun lagere bedrijfskosten. Dit is deels het gevolg van de grotere efficiëntie van de dieselmotor met een hoge compressieverhouding en deels van de lagere prijs van dieselbrandstof - hoewel het prijsverschil varieert, zal het voordeel van het rijden met een dieselauto enigszins afnemen als u in een gebied woont met hoge -geprijsde dieselbrandstof De onderhoudsintervallen zijn vaak ook langer, maar veel dieselmodellen vereisen vaker olieverversing dan hun benzine-tegenhangers.

Het vermogen vergroten

Het belangrijkste nadeel van dieselauto's zijn de lagere prestaties in vergelijking met benzinemotoren met een vergelijkbaar vermogen.Een manier om het probleem te omzeilen is om de motor simpelweg te vergroten, maar dit resulteert vaak in een aanzienlijke gewichtstoename.Sommige fabrikanten voegen turboladers toe aan hun motoren om ze concurrerend maken op het gebied van prestaties; Rover, Mercedes, Audi en VW behoren tot de fabrikanten die turbodiesels produceren.

Hoe dieselmotoren werken

Inductie Compressie Ontsteking Uitlaat

Een dieselmotor werkt anders dan een benzinemotor, ook al delen ze belangrijke onderdelen en werken beide op de viertaktcyclus. De belangrijkste verschillen zitten in de manier waarop de brandstof wordt ontstoken en de manier waarop het vermogen wordt geregeld.

Bij een benzinemotor wordt het brandstof-luchtmengsel ontstoken door een vonk. In een dieselmotor wordt de ontsteking bereikt door compressie van alleen lucht. Een typische compressieverhouding voor een dieselmotor is 20:1, vergeleken met 9:1 voor een benzinemotor. Compressies zo groot als deze verhitten de lucht tot een temperatuur die hoog genoeg is om de brandstof spontaan te ontsteken, zonder dat er een vonk nodig is en dus van ontstekingssysteem.

Een benzinemotor zuigt variabele hoeveelheden lucht per zuigslag aan, de exacte hoeveelheid hangt af van de gasklepopening. Een dieselmotor daarentegen zuigt altijd dezelfde hoeveelheid lucht aan (bij elk motortoerental), via een niet-gesmoord inlaatkanaal dat alleen wordt geopend en gesloten door de inlaatklep (er is geen carburateur of vlinderklep).

Wanneer de zuiger het effectieve einde van zijn inductieslag bereikt, sluit de inlaatklep. De zuiger, rondgedragen door de kracht van de andere zuigers en het momentum van het vliegwiel, beweegt naar de bovenkant van de cilinder en comprimeert de lucht tot ongeveer een twintigste van zijn oorspronkelijke volume.

Wanneer de zuiger het hoogste punt van zijn slag bereikt, wordt een nauwkeurig afgemeten hoeveelheid dieselbrandstof in de verbrandingskamer geïnjecteerd. Door de warmte van de compressie wordt het brandstof/luchtmengsel onmiddellijk ontstoken, waardoor het gaat branden en uitzetten. Hierdoor wordt de zuiger naar beneden gedrukt, waardoor de krukas draait.

Terwijl de zuiger tijdens de uitlaatslag omhoog beweegt in de cilinder, gaat de uitlaatklep open en kunnen de verbrande en geëxpandeerde gassen door de uitlaatpijp stromen. Aan het einde van de uitlaatslag is de cilinder klaar voor verse lucht.

Motorconstructie

De belangrijkste onderdelen van een dieselmotor lijken op die van een benzinemotor en voeren dezelfde taken uit. Dieselmotoronderdelen moeten echter veel sterker worden gemaakt dan hun benzinemotorequivalenten vanwege de veel hogere belastingen die ermee gepaard gaan.

De wanden van een dieselmotorblok zijn normaal gesproken veel dikker dan een blok dat is ontworpen voor een benzinemotor, en ze hebben meer spanbanden om extra sterkte te bieden en spanningen op te vangen. Het heavy-dutyblok is niet alleen sterker, maar kan ook het geluid effectiever verminderen.

Zuigers, drijfstangen, krukassen en lagerkappen moeten sterker worden gemaakt dan hun tegenhangers met benzinemotoren. Het ontwerp van de cilinderkop moet heel anders zijn vanwege de brandstofinjectoren en ook vanwege de vorm van de verbrandings- en wervelkamers.

Injectie

Directe injectie

Om een ​​verbrandingsmotor soepel en efficiënt te laten werken, moeten de brandstof en lucht goed worden gemengd. De problemen bij het mengen van brandstof en lucht zijn bijzonder groot in een dieselmotor, waar de lucht en de brandstof op verschillende tijdstippen tijdens de cyclus worden ingebracht en in de cilinders moeten worden gemengd.

Er zijn twee hoofdbenaderingen:directe injectie en indirecte injectie. Traditioneel wordt indirecte injectie gebruikt omdat dit de eenvoudigste manier is om turbulentie te introduceren, zodat de ingespoten brandstofnevel zich goed mengt met de sterk gecomprimeerde lucht in de verbrandingskamer.

In een motor met indirecte injectie is er een kleine spiraalvormige wervelkamer (ook wel een voorverbrandingskamer genoemd) waarin de injector de brandstof spuit voordat deze de hoofdverbrandingskamer zelf bereikt. De wervelkamer zorgt voor turbulentie in de brandstof waardoor deze beter mengt met de lucht in de verbrandingskamer.

Het nadeel van dit systeem is dat de wervelkamer in feite onderdeel wordt van de verbrandingskamer. Dit betekent dat de verbrandingskamer als geheel onregelmatig gevormd is, wat verbrandingsproblemen veroorzaakt en de efficiëntie belemmert.

Directe injectie

Indirecte injectie

Een motor met directe injectie heeft geen wervelkamer waarin de brandstof wordt geïnjecteerd - de brandstof gaat in plaats daarvan rechtstreeks de verbrandingskamer in. Ingenieurs moeten zeer zorgvuldig letten op het ontwerp van de verbrandingskamer in de zuigerkroon om ervoor te zorgen dat er voldoende turbulentie ontstaat .

Snelheidsregeling

Gloeibougies

Een dieselmotor wordt niet gesmoord zoals een benzinemotor, dus de hoeveelheid aangezogen lucht bij een bepaald motortoerental is altijd hetzelfde. Het motortoerental wordt puur geregeld door de hoeveelheid brandstof die in de verbrandingskamer wordt gespoten - met meer brandstof in de kamer is de verbranding feller en wordt er meer vermogen geproduceerd.

Het gaspedaal is aangesloten op de doseerunit van het injectiesysteem van de motor in plaats van op de gasklep zoals bij een benzinemotor.

Het stoppen van een diesel betekent nog steeds het uitzetten van de 'contact'-sleutel, maar in plaats van het afsnijden van de vonken, sluit dit een elektrische solenoïde die de brandstoftoevoer afsnijdt bij de injectorpomp van de brandstofdoseer- en distributie-eenheid. De motor hoeft dan alleen een kleine hoeveelheid brandstof voordat deze tot stilstand komt. In feite komen dieselmotoren sneller tot stilstand dan benzinemotoren, omdat de veel hogere compressie een groter vertragend effect op de motor heeft.

Een diesel starten

Net als bij benzinemotoren worden dieselmotoren gestart door ze te draaien met een elektromotor, die de compressie-ontstekingscyclus begint. Als ze koud zijn, zijn dieselmotoren echter moeilijk te starten, simpelweg omdat het samenpersen van de lucht niet leidt tot een temperatuur die hoog genoeg is om de brandstof te ontsteken.

Om het probleem te omzeilen, passen fabrikanten gloeibougies toe. Dit zijn kleine elektrische verwarmingen, gevoed door de accu van de auto, die een paar seconden worden ingeschakeld voordat ze proberen de motor te starten.

Dieselbrandstof

De brandstof die in dieselmotoren wordt gebruikt, is heel anders dan benzine. Het is iets minder geraffineerd, wat resulteert in een zwaardere, meer viskeuze en minder vluchtige vloeistof. Deze fysieke kenmerken leiden er vaak toe dat het 'dieselolie' of 'stookolie' wordt genoemd. Op dieselpompen op voorterreinen van garages wordt het vaak 'derv' genoemd, een afkorting voor wegvoertuigen met dieselmotor.

Dieselbrandstof kan bij zeer koud weer iets verstijven of zelfs stollen. Dit wordt nog verergerd door het feit dat het zeer kleine hoeveelheden water kan opnemen, dat kan bevriezen. Alle brandstoffen absorberen kleine hoeveelheden water uit de atmosfeer en lekkage in ondergrondse opslagtanks is heel gewoon. Dieselbrandstof kan zonder problemen een watergehalte tot 50 of 60 delen op een miljoen aan - om dit in perspectief te plaatsen, dit is ongeveer een kwart van een mok water voor elke tien gallons brandstof.

Elke bevriezing of 'waxing' kan brandstofleidingen en injectoren verstoppen en ervoor zorgen dat de motor niet draait. Daarom zie je bij erg koud weer af en toe mensen met lampen op de brandstofleidingen van hun vrachtwagen spelen.