Když vidíte ty obrovské nákladní automobily, které tahají obrovské náklady do kopce, může se zdát, že je to práce pro standardní motor, ale většinou nechápeme, jak obrovský výkon vytváří vznětový motor, aby tento proces fungoval a práce byla hotová. Tyto vznětové motory jsou zdrojem energie pro některé z největších a nejsilnějších strojů, jako jsou nákladní automobily, vlaky a lodě.

Co je to vznětový motor a jak funguje?

Vznětový motor je typ spalovacího motoru, který umožňuje spalování paliva uvnitř centrální části motoru vstřikováním horkého vzduchu pod vysokým tlakem do komory nebo válců, aby vznikl výkon.

Standardní benzínové motory, které máme v našich automobilech, jsou také motory s vnitřním spalováním, na rozdíl od motorů s vnějším spalováním, které se nacházejí ve staromódních parních lokomotivách; nicméně dieselový motor je výkonnější.

Tyto spalovací motory jsou navíc účinnější, protože neplýtvají velkým množstvím energie, protože teplo zůstává jen na jednom místě. Zjistíte také, že váš spalovací motor produkuje ze stejného objemu paliva větší výkon než jakýkoli jiný motor s vnějším spalováním.

Proces pochopení fungování vznětového motoru lze vysvětlit ve čtyřech jednoduchých krocích:

Indukce

Jde o proces nasávání vzduchu při pohybu pístu po vývrtu a otevření sacího ventilu. Klíčové je, aby se tak dělo při tlaku vzduchu přibližně 1,7 až téměř 2,4 megapascalu. Teprve tehdy může být vzduch přiveden do každého z válců.

Další způsoby spouštění by závisely na velikosti motoru a připojeném zatížení. Mohou zahrnovat použití pomocného zařízení, přivádění výbojů stlačeného vzduchu do vzduchem spouštěného motoru, dodávání elektrického proudu do elektrického spouštěcího motoru a použití malého benzínového motoru, který je převáděn na setrvačník motoru.

Komprese

Když se sací ventil na konci zdvihu uzavře, umožní pístu stoupat a stlačovat vzduch shromážděný uvnitř. Vznětový motor nepoužívá směs vzduchu a paliva, ale stlačuje vzduch, což zabraňuje problémům s předzápalem, které se většinou vyskytují u zážehových motorů s vysokou kompresí. U vznětových motorů lze dosáhnout výkonnějších kompresních poměrů a také vyšší teoretické účinnosti cyklu.

Zapalování

Když je palivo vstřikováno na vrcholu zdvihu, tlačí pak píst dolů, což umožňuje zapálení. Vznětový motor získá energii, když se hořící palivo rozstřikuje nebo vstřikuje do válce, kde je přítomen horký stlačený vzduch. Aby však tento proces fungoval, musí být teplota vzduchu vyšší než teplota, při které se vstříknuté palivo může vznítit. To umožní reakci paliva s kyslíkem ve vzduchu a jeho následné hoření.

Dodatečně je zajímavé, že tyto vznětové motory jsou také známy jako kompresní zážehové motory, protože zahřátí vzduchu stlačením, nikoli elektrickou jiskrou, je to, co způsobí iniciaci spalování.

Výfuk

Když píst vyjede nahoru, otevře výfukový ventil, který umožní spáleným plynům odejít ven. Turbodmychadlo a dochlazovač ve vznětových motorech zlepšily výkon z hlediska účinnosti a výkonu.

Jak se vznětový motor liší od benzínového a zážehového motoru?

Ačkoli vznětový a zážehový motor mají mnoho podobných hlavních součástí a oba pracují na čtyřdobém cyklu, existuje několik vnitřních rozdílů ve způsobu zapalování paliva v obou těchto motorech a ve způsobu regulace výkonu.

Následující rozdíly mezi nimi jsou nejdůležitější:

Zapalování

V zážehovém nebo benzinovém motoru se směs paliva a vzduchu zapaluje jiskrou. Proces začíná vstřikováním paliva a vzduchu do malých kovových válců a stlačením pístu se tato směs stane výbušnou. Následně se zapálí elektrickou jiskrou, když ji zapalovací svíčka v motoru uvede do chodu. Tato směs paliva a vzduchu pak exploduje, čímž vznikne dostatečný výkon k zatlačení pístu na válec a nastartování vozidla.

Ačkoli vznětové motory mohou postupovat jednodušším způsobem, jsou mnohem lépe ovladatelné. Zážeh u vznětového motoru vyžaduje pouze stlačení vzduchu. Jestliže na jedné straně má benzinový motor typický kompresní poměr 9:1, vznětový motor pracuje s kompresním poměrem 20:1. Na druhé straně je pro vznětový motor typický kompresní poměr 10:1. V případě vznětového motoru je kompresní poměr 20:1. Proto samotná komprese dokáže zapálit palivo, když má vzduch vyšší teplotu, aniž by byla zapotřebí elektrická jiskra nebo jiný zapalovací systém.

Snadný způsob, jak tento proces pochopit, je přirovnat ho k situaci, kdy pumpujete pneumatiku jízdního kola. Možná si všimnete, že se pumpa zahřívá tím více, čím déle ji používáte. To ukazuje, že při stlačování vzduchu vzniká teplo. Stejným způsobem tedy naftový motor stlačuje teplo na ještě menším prostoru. Vzduch se tak zahřívá; jeho teplota může dosáhnout až 500 °C a někdy i více.

Při vstřikování paliva pak dochází k jeho okamžitému vznícení a explozi, aniž by bylo zapotřebí zapalovací svíčky, která je naopak nutná u naftového nebo benzinového motoru. Celý tento proces ukazuje sílu a účinnost vznětového motoru a to, jak důležitým se stal ve srovnání s jinými typy motorů, konkrétně s těmi, které pracují na ropu a benzín.

Vzduch na sání

Vznětový motor nasává vždy stejné množství vzduchu bez ohledu na otáčky motoru, a to přes sací trakt, který se otevírá a zavírá pouze pomocí sacího ventilu. Zatímco u benzinového motoru se setkáte s různým množstvím nasávaného vzduchu. Bude záviset na velikosti otevření škrticí klapky.

Konstrukce motoru

Ačkoli můžete zjistit, že vznětový motor vypadá téměř stejně jako benzínový nebo zážehový motor a obsahuje téměř stejné části, má mnoho dalších součástí, díky kterým je odolnější než zážehový nebo benzínový motor.

Zjistíte, že vznětový motor má obvykle silnější stěny a více výztužných pásů ve srovnání s benzínovým motorem. To mu umožňuje dodatečnou pevnost a pomáhá mu to snášet dodatečné namáhání.

Vznětový motor má obvykle těžší blok, silnější ojnice, písty, víčka ložisek a klikové hřídele. Protože tvar spalovacích a vířivých komor vznětového motoru je jiný než u benzinového nebo plynového motoru, zjistíte, že konstrukce hlavy válců je u obou motorů také odlišná.

Palivo

Jak je zřejmé, vznětový motor pracuje na naftu a benzinový motor na benzin; je však nutné pochopit, jak jsou tato různá paliva kompatibilní s fungováním jejich motorů a zefektivňují je.

Nafta je většinou méně rafinovaná, objemnější, viskóznější a méně těkavá než benzín. Pro ty z vás, kteří viděli na čerpací stanici nápis „derv“, je to palivo, které můžete používat pro svá vozidla se vznětovým motorem.

V tomto případě je také nezbytné si uvědomit vztah mezi naftou a vodou. Za studena může ztuhnout nebo dokonce ztuhnout, protože může pozorovat množství vody, která může zmrznout. Zvládne přibližně 50 nebo 60 dílů vody. To může být poněkud problematické, protože může způsobit zamrznutí nebo navoskování palivového potrubí a vstřikovačů.

Pokud jste někdy viděli někoho, kdo v zimě fouká lampy na svém nákladním automobilu s naftovým motorem, musíte pochopit, že právě proto. Navíc jiní používají i určitá aditiva, aby se tomuto problému vyhnuli.

Důležitější je, že zjistíte, že nafta má vyšší energetickou hustotu než benzín a benzin. Tento vyšší výkon, který v průměru činí přibližně 147 000 BTU vyprodukovaných jedním galonem nafty, znamená, že se dodává s vyšším výkonem, účinností a lepším dojezdem.

To také vysvětluje, proč se motorová nafta používá k pohonu základních dopravních prostředků, jako jsou autobusy, nákladní automobily, vlaky, jeřáby, stavební a zemědělská zařízení a také lodě, čímž se stává rozhodující pro stavebnictví, dopravu a zemědělství a následně pro celé hospodářství.

Typy vznětových motorů

Zjistíte, že vznětové motory se vyrábějí ve dvou různých typech: dvoutaktní a čtyřtaktní. Zdvih označuje činnost pístu v motoru, a to zásadně odlišuje oba modely.

Dvoudobý

Dvoudobý vznětový motor využívá k dokončení svého cyklu zdvih ve dvou směrech. Při prvním zdvihu dochází ke kompresi, kdy se píst pohybuje nahoru a výsledkem je zapálení stlačeného paliva. Druhý zdvih neboli zpětný zdvih probíhá, když se píst pohybuje dolů jen jednou, aby se do válce dostalo nové palivo.

Dvoudobý motor obvykle postupuje podle těchto tří nezbytných kroků:

1. Výfuk a sání: kdy čerstvý vzduch vstupuje do válce a vytlačuje starý ven přes ventily nahoře.
2. Komprese: probíhá, když se zavřou sací a výfukové ventily a píst se pohybuje nahoru, aby stlačil a následně ohřál vzduch. Palivo se přidá, když píst dosáhne horní části válce, a pak dojde k samovznícení.
3. Výkon: při vznícení směsi vzduchu a paliva se píst posune dolů a výkon se vyšle k rozběhu kol.

Čtyřdobé motory

Čtyřdobý motor může být součástí jak vznětového, tak benzinového nebo zážehového motoru. Má jeden kompresní a jeden výfukový zdvih a každý z nich má i zpětný zdvih, takže se jedná celkem o čtyřdobý motor.

Kompresní zdvih se zabývá stlačováním směsi vzduchu a paliva, které vede k zážehu, zatímco výfukový zdvih se zabývá uvolňováním spálených plynů. Píst se v tomto případě pohybuje dvakrát nahoru a dolů.

Čtyřdobý motor zahrnuje čtyři hlavní kroky:

1. Sání: spočívá v nasávání vzduchu do válce přes sací ventil, když se píst pohybuje dolů.
2. Stlačení: probíhá, když se píst pohybuje nahoru, uzavře sací ventil a stlačením vzduchu se zahřeje. Když se do něj vstřikuje palivo, dochází k zážehu bez zapalovací svíčky.
3. Moc: při zážehu se píst tlačí dolů a výkon se přenáší na kola.
4. Výfuk: píst se nyní vrací zpět a spálené plyny jsou daleko vytlačovány výstupním ventilem.

Rozdíly mezi oběma typy

Přestože podstatným rozdílem mezi dvoudobým a čtyřdobým motorem je počet zdvihů, zřejměji tyto dva typy od sebe odlišují i další faktory. Některé z nich jsou uvedeny níže:

• Dvoudobé motory jsou ve srovnání se čtyřdobými lehčí a také menší.
• Dvoudobé motory jsou také účinnější, protože produkují výkon jednou za každou otáčku, nikoliv jednou za každé dvě otáčky jako v případě čtyřdobých motorů. To je sice plusový bod, ale zároveň to znamená, že dvoutaktní motory mohou trpět výraznějším opotřebením. Proto mohou vyžadovat více chlazení a mazání.
• Zjistíte, že většina vznětových motorů má čtyřdobý cyklus. Dvoutaktní se obvykle vyskytují ve větších motorech, jako jsou motory pro lodě a skútry. Na druhé straně můžete objevit čtyřtaktní, které se běžně používají v osobních a nákladních automobilech i v jiných automobilech.
• Dvoudobé motory vyžadují lehčí setrvačník, zatímco čtyřtaktní vyžadují těžký setrvačník. Čtyřdobý motor vytváří vyváženější sílu s jednou otáčkou na jeden zdvih a dvoutaktní vytváří nevyváženější sílu se dvěma otáčkami na jeden zdvih.
• Mazání je obecně jednodušší u dvoutaktních motorů a složitější u čtyřtaktních.
• Předpokládá se, že dvoutaktní motory jsou hlučnější než čtyřtaktní. Také produkují více kouře.
• Dvoudobé motory jsou mnohem levnější než čtyřdobé, které mohou být dražší kvůli svému ventilovému a mazacímu mechanismu a také srovnatelné náročnosti výroby.

Přehled historie vznětových motorů

Začal s tím německý inženýr Rudolf Diesel, který přišel s myšlenkou na vznětový motor, a proto je po něm vznětový motor pojmenován. Diesel byl tím, kdo si uvědomil, že kompresní zdvih může nahradit elektronický proces zapalování stávajícího benzinového motoru. Tento cyklus navrhl ve svých patentech z let 1892 a 1893. Začínal jako čtyřdobý motor.

Na začátku bylo jako palivo navrženo buď práškové uhlí, nebo kapalná ropa. První průmyslový motor vyvinutý na základě Dieselových patentů založil Adolphus Busch v St. Louis ve státě Mo. a stal se předchůdcem motoru Busch-Sulzer. Který byl zodpovědný za pohon mnoha amerických ponorek v první světové válce.

Později se válečných navrátilců, kteří provozovali typy dieselů, ujali výrobci, kteří chtěli vyvinout dvoutaktní diesel. Díky tomu se vznětové motory staly levnějšími a jednoduššími na výrobu.

Později byla zavedena také technologie vstřikování paliva, která měla uspokojit rostoucí potřebu vysokotlakého vstřikovacího kompresoru. Začínala jako čerpadlo vyrobené jako náhrada vysokotlakého vzduchového kompresoru.

Bylo však třeba provést další vylepšení. Výfuk motoru obsahoval extrémní množství kouře, což vedlo k nesprávnému spalování paliva. Proto byla zavedena vstřikovací tryska, která vstřikovala palivo do válce.

V roce 1914 přispěl k vývoji vznětového motoru také mladý americký inženýr William T. Price, který pracoval na motoru s nižším kompresním poměrem a bez horkých žárovek. Byl úspěšný, a proto také požádal o patenty. Bylo však třeba ještě mnoho udělat, aby se vznětový motor dostal do podoby, která se používá dnes.

V té době se dvoutaktní motory běžně používaly k výrobě elektřiny, pohonu vodních čerpacích zařízení a motorových člunů, trawlerů a remorkérů.

Na počátku 20. let 20. století spolupracovaly společnosti General Electric a Ingersoll-Rand při stavbě diesel-elektrické lokomotivy. Úspěch byl takový, že lokomotiva měla za následek objednávky téměř ze všech průmyslových odvětví, včetně továren, dolů a železnic. Nyní se používají v těžkých stavebních strojích, výkonných zemědělských traktorech a většině velkých nákladních vozidel a autobusů.

Přestože používání nákladních vozidel se vznětovým motorem má i své nevýhody, jako je například výraznější únik škodlivin do ovzduší, jeho vynález je přesto průlomem, který nesmírně přispěl k rozvoji několika průmyslových odvětví na světě, především dopravy, stavebnictví a zemědělství.

Proto je nanejvýš důležité vědět, jak byl tento proces zahájen, a znát různé typy dieselových motorů nákladních automobilů, které v současnosti existují.

Pokud jde o opravu vašeho dieselového motoru, obraťte se na zavedený servis dieselových motorů, jehož technici dokáží efektivně a k vaší spokojenosti opravit dieselový motor vašeho nákladního automobilu.

V STP Diesel věříme v nalezení &opravy hlavní příčiny poruchy, nikoliv pouze příznaku. Předcházení opakovaným opravám je jedním z našich základních principů; schopnost identifikovat také preventivní opravy je klíčem k udržení vašeho vozu na silnici.

Dokonalejší znalosti týkající se fungování vznětového motoru a jeho odlišností od jiných typů motorů, například benzínových a zážehových, nabízejí jasnější představu o tom, jak jsme se technologicky vyvinuli.

Až tedy příště uvidíte, jak kolem vašeho auta projíždí velký nákladní automobil se vznětovým motorem a táhne svůj velký náklad, oceníte rozdíly a pochopíte významnější mechanismy, které stojí za jeho pohonem.

STP Diesel v současné době poskytuje služby v širší oblasti Houstonu, včetně The Woodlands, Spring, Conroe, Tomball, Magnolia, Baytown, Sugar Land a Katy.