Kun näet nuo jättimäiset kuorma-autot, jotka kuljettavat valtavia kuormia mäkeä ylöspäin, se saattaa tuntua tavanomaisen moottorin työltä, mutta useimmiten ymmärrämme väärin sen valtavan voiman, jonka dieselmoottori tuottaa saadakseen tämän prosessin toimimaan ja saadakseen työn tehtyä. Nämä dieselmoottorit ovat voimanlähde joidenkin suurimpien ja vahvimpien koneiden, kuten kuorma-autojen, junien ja laivojen, takana.

Mikä on dieselmoottori ja miten se toimii?

Dieselmoottori on eräänlainen polttomoottori, jossa polttoaine poltetaan moottorin keskiosassa ruiskuttamalla kuumaa, korkeapaineista ilmaa kammioon tai sylintereihin tehon tuottamiseksi.

Normaalit bensiinimoottorit, joita meillä on autoissa, ovat myös polttomoottoreita, toisin kuin vanhanaikaisissa höyryvetureissa käytetyt ulkoisella polttoaineella toimivat moottorit; diesel on kuitenkin tehokkaampi.

Lisäksi nämä polttomoottorit ovat myös tehokkaampia, koska ne eivät tuhlaa paljon energiaa, koska lämpö pysyy vain yhdessä paikassa. Huomaat myös, että polttomoottori tuottaa samasta polttoainemäärästä enemmän tehoa kuin mikään muu polttomoottori.

Dieselmoottorin toiminnan ymmärtäminen voidaan selittää neljässä yksinkertaisessa vaiheessa:

Induktio

Tässä prosessissa ilma imetään sisään, kun mäntä liikkuu reikää pitkin ja avaa imuventtiilin. Tärkeintä on, että tämä tapahtuu, kun ilmanpaine on noin 1,7 – lähes 2,4 megapascalia. Vasta silloin ilmaa voidaan imeä kuhunkin sylinteriin.

Muut käynnistysmenetelmät riippuisivat moottorin koosta ja kytketystä kuormasta. Niihin voi kuulua apulaitteiden käyttö, paineilmapuhallusten päästäminen ilmakäynnistysmoottoriin, sähkövirran syöttäminen sähkökäynnistysmoottoriin ja moottorin vauhtipyörään kytketyn pienen bensiinimoottorin käyttö.

Kompressio

Kun imuventtiili sulkeutuu iskun alareunassa, se antaa männän nousta ja puristaa sisäänsä kerätyn ilman. Dieselmoottori ei käytä ilma-polttoaineseosta vaan puristaa ilmaa, mikä estää esisyttymisongelmat, joita esiintyy useimmiten korkeapuristeisissa kipinäsytytysmoottoreissa. Dieselmoottoreilla voidaan saavuttaa tehokkaammat puristussuhteet sekä korkeampi teoreettinen syklin hyötysuhde.

Sytytys

Kun polttoainetta ruiskutetaan iskun alkupäässä, se painaa männän alaspäin, mikä mahdollistaa sytytyksen. Dieselmoottori saa energiaa, kun palava polttoaine ruiskutetaan tai ruiskutetaan sylinteriin, jossa on kuumaa paineilmaa. Jotta tämä prosessi toimisi, ilman lämpötilan on kuitenkin oltava korkeampi kuin lämpötila, jossa ruiskutettu polttoaine voi syttyä. Tällöin polttoaine reagoi ilman hapen kanssa ja palaa.

On lisäksi mielenkiintoista huomata, että näitä dieselmoottoreita kutsutaan myös puristussytytysmoottoreiksi, koska palamisen käynnistymisen aiheuttaa ilman lämpeneminen puristamalla eikä sähkökipinällä.

Pakokaasu

Kun mäntä liikkuu ylöspäin, se avaa pakoventtiilin, jolloin palanut kaasu pääsee ulos. Turboahdin ja jälkijäähdytin dieselmoottoreissa ovat parantaneet tehokkuutta ja tehoa.

Miten dieselmoottori eroaa bensiini- ja bensiinimoottoreista?

Vaikka dieselmoottorilla ja bensiinimoottorilla on paljon samankaltaisia pääkomponentteja ja vaikka molemmat toimivat nelitahtisyklillä, molemmissa moottoreissa on useita luontaisia eroja polttoaineen syttymisessä ja tehon säätelyssä.

Seuraavassa on lueteltu näiden kahden moottorin tärkeimmät erot:

Sytytys

Bensiini- tai bensiinimoottorissa polttoaineen ja ilman seos sytytetään kipinällä. Prosessi alkaa ruiskuttamalla polttoainetta ja ilmaa pieniin metallisylintereihin, ja männän puristus tekee seoksesta räjähtävän. Tämän seurauksena se syttyy sähköisen kipinän avulla, kun moottorin sytytystulppa sytyttää sen tuleen. Tämän jälkeen tämä polttoaineen ja ilman seos räjähtää, jolloin syntyy riittävästi voimaa männän työntämiseksi sylinteriin ja ajoneuvon käynnistämiseksi.

Vaikka dieselmoottorit noudattavat suoraviivaisempaa prosessia, ne ovat paljon helpommin hallittavissa. Sytytys dieselmoottorissa edellyttää vain ilman puristamista. Kun toisaalta bensiinimoottorin tyypillinen puristussuhde on 9:1, dieselmoottori toimii 20:1 puristussuhteella. Näin ollen pelkkä puristus voi sytyttää polttoaineen, kun ilma on korkeammassa lämpötilassa, ilman sähköistä kipinää tai muuta sytytysjärjestelmää.

Helppo tapa ymmärtää tämä prosessi on verrata sitä siihen, kun pumppaat polkupyöränrengasta. Saatat huomata, että pumppu kuumenee, mitä kauemmin käytät sitä. Tämä osoittaa, että ilman puristaminen tuottaa lämpöä. Samalla tavalla dieselmoottori siis puristaa lämpöä vielä pienempään tilaan. Tämä tekee ilmasta kuumaa; se voi nousta jopa 500 °C:een ja joskus jopa korkeammalle.

Siten sitten, kun polttoaine ruiskutetaan, se syttyy välittömästi ja räjähtää ilman sytytystulppaa, jota taas tarvitaan bensiini- tai bensiinimoottorissa. Tämä koko prosessi osoittaa dieselmoottorin vahvuuden ja tehokkuuden ja sen, kuinka tärkeäksi se on muodostunut verrattuna muihin moottorityyppeihin, erityisesti niihin, jotka toimivat öljyllä ja bensiinillä.

Ilman imu

Dieselmoottori imee moottorin kierrosluvusta riippumatta aina saman määrän ilmaa imukanavan kautta, joka aukeaa ja sulkeutuu vain imuventtiilin avulla. Sen sijaan bensiinimoottorissa imetyn ilman määrä vaihtelee. Se riippuu kaasuläpän avautumisen määrästä.

Moottorin rakenne

Vaikka dieselmoottori näyttääkin melkein samalta kuin bensiini- tai bensiinimoottori ja sisältää lähes samoja osia, siinä on paljon muitakin komponentteja, mikä tekee siitä kestävämmän kuin bensiini- tai bensiinimoottori.

Havaitset, että dieselmoottorissa on yleensä paksummat seinät ja enemmän tukiverkkoja kuin bensiinimoottorissa. Tämä antaa sille lisää lujuutta ja auttaa sitä kestämään ylimääräistä rasitusta.

Dieselmoottorissa on yleensä raskaampi lohko, jossa on vahvemmat yhdystangot, männät, laakerikannet ja kampiakselit. Koska dieselmoottorin palo- ja pyörrekammioiden muoto on erilainen kuin bensiini- tai kaasumoottorin, huomaat, että molempien sylinterikannen muotoilu on myös erilainen.

Polttoaine

Kuten on ilmeistä, dieselmoottori toimii dieselpolttoaineella ja bensiinimoottori bensiinillä; on kuitenkin ymmärrettävä, miten nämä erilaiset polttoaineet sopivat yhteen moottorinsa toiminnan kanssa ja miten ne tehostavat moottorin toimintaa.

Dieselpolttoaine on useimmiten vähemmän jalostettua, ainepitoisempaa, viskoosimpaa ja vähemmän haihtuvaa kuin bensiini. Niille teistä, jotka ovat nähneet dieselin pumppuasemalla kirjoitettuna ”derv”, tämä on polttoaine, jota voitte käyttää dieselmoottorilla varustetuissa ajoneuvoissanne.

Tässä tapauksessa on myös olennaista huomata dieselpolttoaineen ja veden välinen suhde. Se voi jäykistyä tai jopa jähmettyä kylmänä, koska siinä voi havaita määriä vettä, joka voi jäätyä. Se voi käsitellä noin 50 tai 60 osaa vettä. Tämä voi olla hieman ongelmallista, koska se voi aiheuttaa polttoaineletkujen ja ruiskutussuuttimien jäätymistä tai vahaantumista.

Jos olet koskaan nähnyt jonkun puhaltavan lamppuja dieselmoottoriseen kuorma-autoonsa talvisin, sinun on ymmärrettävä tämä syy. Lisäksi toiset käyttävät myös tiettyjä lisäaineita välttääkseen tämän ongelman.

Mikä vielä tärkeämpää, huomaat, että dieselpolttoaineella on suurempi energiatiheys kuin bensiinillä ja bensiinillä. Tämä suurempi teho, noin 147 000 BTU, joka syntyy keskimäärin yhdestä gallonasta dieselpolttoainetta, tarkoittaa, että sillä on suurempi teho, tehokkuus ja parempi kilometrimäärä.

Tämä selittää myös sen, miksi dieselpolttoainetta käytetään välttämättömien kuljetusajoneuvojen, kuten linja-autojen, kuorma-autojen, junien, nostureiden, rakennus- ja maatalouskoneiden sekä veneiden voimanlähteenä, mikä tekee dieselpolttoaineesta kriittisen tärkeän rakennus-, kuljetus- ja maatalousteollisuudelle ja siten koko kansantaloudelle.

Dieselmoottoreiden tyyppejä

Dieselmoottoreja on kahta erilaista tyyppiä: kaksi- ja nelitahtisia. Isku viittaa männän toimintaan moottorissa, ja tämä erottaa olennaisesti nämä kaksi mallia toisistaan.

Kaksitahtinen

Kaksitahtinen dieselmoottori käyttää iskun kahteen suuntaan syklinsä loppuunsaattamiseksi. Ensimmäisessä iskussa on kyse puristuksesta, kun mäntä liikkuu ylöspäin ja johtaa puristetun polttoaineen syttymiseen. Toinen isku eli paluutahti tapahtuu, kun mäntä liikkuu vain kerran alaspäin tuodakseen uutta polttoainetta sylinteriin.

Kaksitahtimoottorissa noudatetaan yleensä näitä kolmea välttämätöntä vaihetta:

1. Pakokaasu ja imu: kun raikas ilma tulee sylinteriin työntäen vanhan ulos ylhäällä olevien venttiilien kautta.
2. Kompressio: tapahtuu, kun imu- ja pakoventtiilit sulkeutuvat ja mäntä liikkuu ylöspäin puristaakseen ilmaa yhteen ja lämmittääkseen sitä sen jälkeen. Polttoainetta lisätään, kun mäntä saavuttaa sylinterin yläosan, mikä johtaa spontaaniin syttymiseen.
3. Voima: ilman ja polttoaineen seoksen syttyessä mäntä siirtyy alaspäin, ja voima lähetetään pyörien käynnistämiseen.

Nelitahtimoottorit

Nelitahtimoottori voi olla osa sekä dieselmoottoria että bensiini- tai bensiinimoottoria. Siinä on yksi puristustahti ja yksi pakotustahti sekä kummassakin paluutahti, joten se on kokonaisuudessaan nelitahtimoottori.

Puristustahti liittyy ilman ja polttoaineen seoksen puristamiseen syttymisen aikaansaamiseksi, kun taas pakotustahti käsittelee palaneiden kaasujen vapauttamista. Mäntä liikkuu tässä tapauksessa kaksi kertaa ylös- ja alaspäin.

Nelitahtimoottorissa on neljä päävaihetta:

1. Syöttö: Tässä imetään ilmaa sylinteriin imuventtiilin kautta, kun mäntä liikkuu alaspäin.
2. Puristus: Tämä tapahtuu, kun mäntä liikkuu ylöspäin, jolloin imuventtiili sulkeutuu ja ilmaa puristetaan lämmittämiseksi. Kun polttoainetta ruiskutetaan tähän, sytytys tapahtuu ilman sytytystulppaa.
3. Voima: sytytyksen myötä mäntä työnnetään alaspäin ja voima lähetetään pyöriin.
4. Pakokaasu: mäntä palaa nyt takaisin, ja palaneet kaasut työnnetään pitkälle ulos poistoventtiilin kautta.

Tyyppien väliset erot

Vaikka merkittävä ero kaksitahtimoottorin ja nelitahtimoottorin välillä on iskujen lukumäärä, selvemmin myös muut tekijät erottavat nämä kaksi tyyppiä toisistaan. Osa niistä mainitaan seuraavassa:

• Kaksitahtimoottorit ovat kevyempiä sekä pienempiä kuin nelitahtimoottorit.
• Kaksitahtimoottorit ovat myös tehokkaampia, koska ne tuottavat tehoa kerran jokaisella kierroksella, eikä kerran jokaista kahta kierrosta kohti, kuten nelitahtimoottorit. Vaikka tämä on plussaa, se tarkoittaa myös sitä, että kaksitahtimoottorit saattavat kärsiä suuremmasta kulumisesta. Näin ollen ne saattavat vaatia enemmän jäähdytystä ja voitelua.
• Olet huomannut, että suurin osa dieselmoottoreista on nelitahtisia. Kaksitahtisia on yleensä suuremmissa moottoreissa, kuten laivojen ja skoottereiden moottoreissa. Toisaalta voit löytää nelitahtisia, joita käytetään yleisesti henkilöautoissa, kuorma-autoissa sekä muissa henkilöautoissa.
• Kaksitahtimoottorit vaativat kevyemmän vauhtipyörän, kun taas nelitahtiset vaativat raskaan vauhtipyörän. Nelitahtimoottori tuottaa tasapainoisemman voiman yhdellä kierroksella yhtä iskutilaa kohden ja kaksitahtimoottori tuottaa epätasaisemman voiman kahdella kierroksella yhtä iskutilaa kohden.
• Kaksitahtimoottoreissa voitelu on yleensä helpompaa ja nelitahtimoottoreissa monimutkaisempaa.
• Kaksitahtimoottoreiden uskotaan olevan meluisampia kuin nelitahtimoottoreiden. Ne myös tuottavat enemmän savua.
• Kaksitahtimoottorit ovat paljon halvempia kuin nelitahtimoottorit, jotka voivat olla kalliimpia venttiili- ja voitelumekanisminsa sekä suhteellisen vaikean valmistuksen vuoksi.

Katsaus dieselmoottoreiden historiaan

Kaksitahtimoottorit sai alkunsa saksalaisesta diplomi-insinööristä Rudolf Dieselistä, joka ideoi dieselmoottorin ja siksi dieselmoottori on nimetty tämän mukaan. Diesel oli se, joka tajusi, että puristustahdilla voitaisiin korvata nykyisen bensiinimoottorin elektroninen sytytysprosessi. Hän ehdotti tätä sykliä vuosina 1892 ja 1893 antamissaan patenteissa. Se alkoi nelitahtimoottorina.

Aluksi polttoaineeksi ehdotettiin joko jauhettua hiiltä tai nestemäistä maaöljyä. Ensimmäisen Dieselin patenttien pohjalta kehitetyn teollisuusmoottorin perusti Adolphus Busch St. Louisissa, Moossa, ja siitä tuli Busch-Sulzer-moottorin edeltäjä. Joka vastasi monien Yhdysvaltain sukellusveneiden voimanlähteistä ensimmäisessä maailmansodassa.

Myöhemmin sota-aikana palanneet sotilaat, jotka olivat käyttäneet dieseltyyppejä, otettiin valmistajiksi, jotka halusivat kehittää kaksitahtidieseliä. Tämä teki dieselmoottoreista halvempia ja helpompia valmistaa.

Myöhemmin otettiin käyttöön myös polttoaineen ruiskutustekniikka, jolla vastattiin kasvavaan korkeapaineisen ruiskutusilmakompressorin tarpeeseen. Se alkoi korkeapaineilmakompressorin tilalle tehdystä pumpusta.

Mutta oli vielä yksi parannus, joka oli tehtävä. Moottorin pakokaasu sisälsi äärimmäisen paljon savua, mikä johti polttoaineen virheelliseen palamiseen. Niinpä otettiin käyttöön polttoaineen ruiskutussuutin, jolla polttoainetta ruiskutettiin sylinteriin.

Vuonna 1914 William T. Price, joka oli nuori amerikkalainen insinööri, antoi myös panoksensa dieselmoottoriin työskentelemällä moottorin parissa, joka tarvitsi alhaisemman puristussuhteen ja ei tarvinnut kuumia polttimoita. Hän menestyi ja haki siksi myös patentteja. Paljon oli kuitenkin vielä tehtävä, jotta dieselmoottori saatiin nykyisin käytössä olevaan muotoon.

Kaksitahtimoottoreita käytettiin tuohon aikaan yleisesti sähköntuotantoon, vesipumppulaitosten ja moottoriveneiden, troolareiden ja hinaajien käyttämiseen.

1920-luvun alussa General Electric ja Ingersoll-Rand rakensivat yhdessä diesel-sähköveturin. Menestys oli niin suuri, että veturi sai tilauksia lähes kaikilta teollisuudenaloilta, kuten tehtailta, kaivoksilta ja rautateiltä. Nyt niitä käytetään raskaissa rakennuskoneissa, suuritehoisissa maataloustraktoreissa ja useimmissa suurissa kuorma-autoissa ja linja-autoissa.

Vaikka dieselmoottorilla varustettujen kuorma-autojen käytössä on haittapuolia, kuten merkittävämpi ilman epäpuhtauksien aiheuttama päästöjen väheneminen, sen keksintö on silti läpimurto, joka on vaikuttanut valtavasti useisiin teollisuudenaloihin maailmassa, pääasiassa liikenteeseen, rakentamiseen ja maatalouteen.

Sentähden on erittäin tärkeää tietää, miten tämä prosessi käynnistettiin, ja erilaiset dieselkuorma-autojen moottorityypit, jotka ovat nykyään olemassa.

Kun on kyse dieselmoottorisi korjaamisesta, mene vakiintuneeseen dieselkorjauspalveluun, jonka teknikot pystyvät korjaamaan kuorma-autosi dieselmoottorin tehokkaasti ja parhaalla mahdollisella tavalla tyytyväisyytesi tyydyttävällä tavalla.

Me STP Dieselillä uskomme vian perimmäisen syyn löytämiseen & korjaamiseen, ei vain oireen korjaamiseen. Toistuvien korjausten estäminen on yksi keskeisistä perusperiaatteistamme; se, että pystymme myös tunnistamaan ennaltaehkäisevät korjaukset, on avainasemassa, jotta ajoneuvosi pysyy tiellä.

Parempi tietämys siitä, miten dieselmoottori toimii ja miten se eroaa muunlaisista moottoreista, kuten bensiinillä ja bensiinillä tuotetuista moottoreista, antaa selkeämmän kuvan siitä, miten olemme kehittyneet teknisesti.

Kun siis seuraavan kerran näet suuren dieselmoottorilla varustetun kuorma-auton kulkevan autosi ohi ja kuljettavan suurta kuormaa, arvosta eroja ja ymmärrä merkittävämpää mekaniikkaa, joka työskentelee sen ajamisen taustalla.

STP Diesel palvelee tällä hetkellä Houstonin suurinta aluetta, mukaan lukien The Woodlands, Spring, Conroe, Tomball, Magnolia, Baytown, Sugar Land ja Katy.