När du ser de gigantiska lastbilarna som drar enorma laster uppför backen kan det tyckas vara ett jobb för en vanlig motor, men vad vi oftast missförstår är den enorma kraft som en dieselmotor genererar för att få den här processen att fungera och få arbetet gjort. Dessa dieselmotorer är kraftkällan bakom några av de största och starkaste maskinerna som lastbilar, tåg och fartyg.

Vad är en dieselmotor och hur fungerar den?

En dieselmotor är en typ av förbränningsmotor som gör att bränslet förbränns inne i motorns centrala del genom att varm luft med högt tryck sprutas in i en kammare eller i cylindrarna för att producera kraft.

De vanliga bensinmotorer som vi har i våra bilar är också förbränningsmotorer, till skillnad från de förbränningsmotorer med extern förbränning som finns i gammaldags ånglok; icke desto mindre är en dieselmotor kraftfullare.

För övrigt finner du också att dessa förbränningsmotorer är effektivare eftersom de inte slösar bort en massa energi eftersom värmen bara stannar på ett ställe. Du kommer också att upptäcka att din förbränningsmotor producerar mer kraft från samma mängd bränsle än någon annan förbränningsmotor med extern förbränning.

För att förstå hur en dieselmotor fungerar kan den förklaras i fyra enkla steg:

Induktion

Detta innebär att luft sugs in när kolven rör sig nedåt i borrhålet och öppnar inloppsventilen. Nyckeln är att göra detta när lufttrycket är ungefär 1,7 till nästan 2,4 megapascal. Det är först då som luften kan sugas in i var och en av cylindrarna.

Andra startmetoder skulle bero på motorns storlek och den anslutna lasten. Dessa kan omfatta användning av hjälputrustning, inledning av tryckluftsstrålar till en luftaktiverad motor, tillförsel av elektrisk ström till en elektrisk startmotor och användning av en liten bensinmotor som är kopplad till motorns svänghjul.

Kompression

När inloppsventilen stängs i slutet av slaget kommer den att låta kolven stiga och komprimera den luft som samlats inuti. En dieselmotor använder inte en luft-bränsleblandning utan komprimerar luft, vilket förhindrar problem med förantändning som oftast förekommer i gnisttändningsmotorer med hög kompression. Kraftigare kompressionsförhållanden kan uppnås med dieselmotorer liksom en högre teoretisk cykelverkningsgrad.

Tändning

När bränslet sprutas in i toppen av slaget pressar det sedan kolven nedåt, vilket möjliggör tändning. Dieselmotorn får energi när det brinnande bränslet sprutas eller sprutas in i cylindern, där det finns varm, komprimerad luft. För att denna process ska fungera måste dock luftens temperatur vara högre än den temperatur vid vilken det injicerade bränslet kan antändas. Då kan bränslet reagera med luftens syre och därmed brinna.

Det är dessutom intressant att se att dessa dieselmotorer också kallas för motorer med kompressionständning eftersom det är uppvärmning av luften genom kompression snarare än en elektrisk gnista som orsakar initieringen av förbränningen.

Avgas

När kolven rör sig uppåt kommer den att öppna avgasventilen så att den förbrända gasen kan gå ut. En turboladdare och en efterkylare i dieselmotorer har förbättrat prestandan när det gäller effektivitet och effekt.

Hur skiljer sig dieselmotorn från bensin- och bensinmotorer?

Och även om en dieselmotor och en bensinmotor har många liknande huvudkomponenter och båda arbetar enligt fyrtaktscykeln finns det flera inneboende skillnader i det sätt på vilket bränslet antänds i båda dessa motorer och hur effekten regleras.

De viktigaste skillnaderna mellan de två är följande:

Tändning

I en bensin- eller bensinmotor antänds bränsle- och luftblandningen av en gnista. Processen börjar med att bränsle och luft sprutas in i små metallcylindrar, och kolvens kompression gör blandningen explosiv. Den antänds följaktligen genom en elektrisk gnista när tändstiftet i motorn sätter eld på den. Denna bränsle- och luftblandning exploderar sedan och genererar tillräckligt med kraft för att trycka ner kolven i cylindern och starta fordonet.

Och även om dieselmotorer följer en mer okomplicerad process är de mycket mer lätthanterliga. För tändning i dieselmotorer krävs endast komprimering av luft. När å ena sidan en bensinmotor har ett typiskt kompressionsförhållande på 9:1 arbetar en dieselmotor med ett kompressionsförhållande på 20:1. Därför kan enbart kompressioner tända bränslet när luften har en högre temperatur, utan att det behövs en elektrisk gnista eller något annat tändsystem.

Ett enkelt sätt att förstå denna process är att relatera den till när du pumpar ditt cykeldäck. Du kanske märker att pumpen blir varmare ju längre du använder den. Detta visar att komprimering av luft genererar värme. På samma sätt komprimerar alltså en dieselmotor värme på ett ännu mindre utrymme. Detta gör luften varm; den kan bli upp till 500 °C och ibland till och med högre.

När bränslet sedan sprutas in antänds det omedelbart och exploderar utan behov av ett tändstift, vilket å andra sidan krävs i en petroleum- eller bensinmotor. Hela denna process visar dieselmotorns styrka och effektivitet och hur viktig den har blivit jämfört med andra typer av motorer, särskilt de som arbetar med petroleum och bensin.

Luft per sug

En dieselmotor drar alltid samma mängd luft, oavsett vilket varvtal motorn har, genom en insugningskanal som öppnas och stängs endast med hjälp av en insugningsventil. I en bensinmotor finns det däremot en varierande mängd luft som sugs in. Det beror på hur mycket gaspedalen öppnas.

Motorns uppbyggnad

Och även om man kan tycka att en dieselmotor ser nästan likadan ut som en bensin- eller bensinmotor och innehåller nästan lika stora delar, har den många andra komponenter som gör den mer hållbar än en bensin- eller bensinmotor.

Du kommer att upptäcka att en dieselmotor vanligtvis har tjockare väggar och fler stagande banor jämfört med en bensinmotor. Detta ger den ytterligare styrka och hjälper den att uthärda extra påfrestningar.

En dieselmotor är vanligtvis ett mer tungt block, med starkare kuggstänger, kolvar, lagerkapslar och vevaxlar. Eftersom formen på förbrännings- och virvelkamrarna i en dieselmotor är annorlunda än i en bensin- eller gasmotor, kommer du att märka att cylinderhuvudets utformning för båda också är annorlunda.

Bränsle

Som det är uppenbart fungerar en dieselmotor på dieselbränsle och bensinmotorn på bensin, men det är nödvändigt att förstå hur dessa olika bränslen är kompatibla med deras motorers funktionssätt och gör dem mer effektiva.

Dieselbränslet är oftast mindre raffinerat, mer substantiellt, mer visköst och mindre flyktigt än bensin. För dig som har sett ”derv” skrivet på en dieselpumpsstation är detta det bränsle du ska använda till dina fordon med dieselmotor.

Relationen mellan dieselbränsle och vatten är också viktig att notera i detta fall. Det kan stelna eller till och med stelna när det är kallt eftersom det kan observera mängder av vatten som kan frysa. Den kan hantera omkring 50 eller 60 delar vatten. Detta kan vara lite problematiskt eftersom det kan orsaka frysning eller vaxning av bränsleledningar och injektorer.

Om du någonsin har sett någon blåsa lampor på sin lastbil med dieselmotor under vintern måste du förstå att detta är orsaken. Dessutom använder andra också vissa tillsatser för att undvika detta problem.

Mer viktigt är att du kommer att upptäcka att dieselbränsle har en högre energitäthet än bensin och bensin. Denna större effekt på cirka 147 000 BTU som genereras av en gallon dieselbränsle, i genomsnitt, innebär att den kommer med en högre effekt, effektivitet och bättre körsträcka.

Detta förklarar också varför dieselbränsle används för att driva viktiga transportfordon som bussar, lastbilar, tåg, kranar, bygg- och jordbruksutrustning samt båtar, vilket gör det avgörande för bygg-, transport- och jordbruksindustrin och därmed för hela ekonomin.

Typer av dieselmotorer

Du kommer att märka att det finns två olika typer av dieselmotorer: tvåtakts- och fyrtaktsmotorer. Slag avser kolvens funktion i motorn, och detta skiljer i grunden mellan de två modellerna.

Tvåtakt

En tvåtaktsdieselmotor använder slaget i två riktningar för att slutföra sin cykel. Det första slaget handlar om kompression när kolven rör sig uppåt och resulterar i antändning av komprimerat bränsle. Det andra slaget eller returslaget sker när kolven rör sig nedåt bara en gång för att föra in nytt bränsle i cylindern.

Tvåtaktsmotorn följer vanligtvis dessa tre nödvändiga steg:

1. Utsläpp och intag: när den friska luften kommer in i cylindern och trycker ut den gamla genom ventilerna i toppen.
2. Kompression: detta sker när inloppsventilerna och utloppsventilerna stängs och kolven rör sig uppåt för att komprimera och sedan följaktligen värma luften. Bränslet tillsätts när kolven når toppen av cylindern och leder då till självantändning.
3. Kraft: När luft- och bränsleblandningen antänds rör sig kolven nedåt och kraft skickas för att starta hjulen.

Fyrataktsmotorer

En fyrtaktsmotor kan vara en del av både en dieselmotor och en bensin- eller bensinmotor. Den har ett kompressionsslag och ett utloppsslag samt varsitt returslag, vilket gör att den totalt sett är en fyrtaktsmotor.

Kompressionsslaget handlar om att komprimera luft- och bränsleblandningen för att leda till tändning, medan avgasslaget handlar om att släppa ut förbrända gaser. Kolven rör sig i det här fallet upp och ner två gånger.

Fyrataktsmotorn omfattar fyra huvudsteg:

1. Intag: Detta består av att luft sugs in till cylindern genom inloppsventilen när kolven rör sig nedåt.
2. Kompression: Detta sker när kolven rör sig uppåt, stänger inloppsventilen och komprimerar luften för att värma den. När bränsle sprutas in i detta sker tändning utan tändstift.
3. Kraft: Med tändning trycks kolven ner och kraft skickas till hjulen.
4. Utsläpp: Kolven återvänder nu, och de förbrända gaserna trycks långt ut genom utloppsventilen.

Skillnader mellan de två typerna

Och om den betydande skillnaden mellan tvåtaktsmotorn och fyrtaktsmotorn är antalet slag, är det mer uppenbart att även andra faktorer skiljer dessa två typer från varandra. Några av dem nämns nedan:

• Tvåtaktsmotorer är både lättare och mindre jämfört med fyrtaktsmotorer.
• Tvåtaktsmotorer är också effektivare eftersom de producerar kraft en gång per varv, i stället för en gång för vartannat varv, som i fallet med fyrtaktsmotorer. Även om detta är ett plus innebär det också att tvåtaktsmotorer kan drabbas av ett större slitage. Därför kan de kräva mer kylning och smörjning.
• Du kommer att se att majoriteten av dieselmotorer är en fyrtaktscykel. Tvåtaktare finns vanligen i större motorer, t.ex. för fartyg och skotrar. Å andra sidan kan du upptäcka fyrtaktare som används allmänt i bilar, lastbilar samt andra bilar.
• Tvåtaktsmotorer kräver lättare svänghjul, medan fyrtaktsmotorer kräver tunga svänghjul. Fyrtaktsmotorn ger en mer balanserad kraft med ett varv för ett kraftslag och tvåtaktsmotorn genererar en mer obalanserad kraft med två varv för ett kraftslag.
• Smörjning är generellt sett enklare för tvåtaktsmotorer och mer komplicerad för fyrtaktsmotorer.
• Tvåtaktsmotorer tros vara bullrigare än fyrtaktsmotorer. De genererar också mer rök.
• Tvåtaktsmotorer är mycket billigare än fyrtaktsmotorer, som kan vara dyrare på grund av sin ventil- och smörjmekanism, samt en jämförelsevis svårighet att tillverka.

Redogörelse av dieselmotorns historia

Det började med Rudolf Diesel, en tysk ingenjör, som fick idén om dieselmotorn, därav skälet till varför dieselmotorn är uppkallad efter honom. Diesel var den som insåg att kompressionsslag kunde ersätta den elektroniska tändningsprocessen i den befintliga bensinmotorn. Han föreslog denna cykel i sina patent från 1892 och 1893. Den började som en fyrtaktsmotor.

I början föreslogs antingen kolpulver eller flytande petroleum som bränsle. Den första industriella motorn som utvecklades på Diesels patent etablerades i St Louis, Mo, av Adolphus Busch och blev föregångaren till Busch-Sulzer-motorn. Som fick driva många amerikanska ubåtar under första världskriget.

Senare togs hemvändande soldater från kriget som hade kört typer av dieselmotorer i besittning av tillverkare som ville utveckla tvåtaktsdieseln. Detta gjorde dieselmotorer billigare och enklare att tillverka.

Senare introducerades också bränsleinsprutningsteknik för att tillgodose det växande behovet av en insprutningsluftkompressor med högt tryck. Den började som en pump som gjordes för att ersätta högtrycksluftkompressorn.

Det fanns dock ytterligare en förbättring som behövde göras. Motorns avgasutsläpp innehöll en extrem mängd rök, vilket ledde till en felaktig förbränning av bränslet. Därför infördes ett bränsleinsprutningsmunstycke för att injicera bränsle i cylindern.

År 1914 bidrog William T. Price, som var en ung amerikansk ingenjör, också till dieselmotorn genom att arbeta på en motor som behövde ett lägre kompressionsförhållande och inga glödlampor. Han var framgångsrik och ansökte därför också om patent. Det var dock fortfarande mycket som behövde göras för att få dieselmotorn till den form som används i dag.

Under denna tid användes tvåtaktsmotorer vanligen för att producera elektricitet, driva vattenpumpsanläggningar och motorbåtar, trålare och bogserbåtar.

I början av 1920-talet samarbetade General Electric och Ingersoll-Rand för att bygga ett dieselelektriskt lokomotiv. Framgången var sådan att lokomotivet resulterade i beställningar från nästan alla branscher, inklusive fabriker, gruvor och järnvägar. Nu används de i tunga entreprenadmaskiner, kraftfulla jordbrukstraktorer och de flesta stora lastbilar och bussar.

Och även om det finns nackdelar med att använda en lastbil med dieselmotor, till exempel en större utelämnande av föroreningar i luften, är dess uppfinning fortfarande ett genombrott som har bidragit enormt till flera industrier i världen, främst inom transport, byggnation och jordbruk.

Det är därför av största vikt att veta hur denna process inleddes och vilka olika typer av dieselmotorer för lastbilar som finns idag.

När det gäller att få din dieselmotor reparerad ska du gå till en etablerad dieselreparationstjänst vars tekniker kan reparera din lastbils dieselmotor på ett effektivt sätt och till din fulla belåtenhet.

På STP Diesel tror vi på att hitta & reparera grundorsaken till felet, inte bara symptomet. Att förhindra upprepade reparationer är en av våra grundläggande principer; att också kunna identifiera förebyggande reparationer är nyckeln till att hålla din lastbil på vägen.

Bättre kunskap om hur en dieselmotor fungerar och hur den skiljer sig från andra typer av motorer, t.ex. de som produceras av bensin och bensin, ger en tydligare bild av hur vi har utvecklats tekniskt.

Så nästa gång du ser en stor lastbil med dieselmotor gå förbi din bil och dra sin stora last, uppskattar du skillnaderna och förstår de mer betydelsefulla mekanismerna som arbetar bakom att köra den.

STP Diesel betjänar för närvarande det större Houston-området, inklusive The Woodlands, Spring, Conroe, Tomball, Magnolia, Baytown, Sugar Land och Katy.