Na prvý pohľad to možno vyzerá jednoducho, naleješ naftu, otočíš kľúčikom a auto ide. Ale v skutočnosti sa vo vnútri naftového motora odohráva fascinujúci proces, ktorý nemá s benzínovým motorom takmer nič spoločné. Populárny kanál Automotive Mechanical, ktorý sa venuje technickému vysvetľovaniu princípov, detailne ukázal, ako to celé prebieha a prečo je diesel taký účinný.
Nie zmes paliva a vzduchu, ale len čistý vzduch
V benzínovom motore sa do valca nasáva zmes paliva a vzduchu, ktorú neskôr zapáli iskra zo zapaľovacej sviečky. Dieselový motor však funguje úplne inak. Počas nasávacieho zdvihu sa do valca nasaje len čistý vzduch bez kvapky paliva. Keď sa piest začne pohybovať smerom nahor, vzduch sa prudko stláča, a fyzikálne pravidlo hovorí, že čím viac stláčaš plyn, tým viac sa zahrieva. V dieselovom motore sa teplota vzduchu v tejto chvíli dostane na neuveriteľných 700 až 900 °C.
Ako sa diesel líši od benzínového motora
V benzínovom motore sa palivo mieša so vzduchom ešte predtým, než vstúpi do valca, a spaľovanie začína iskrou zo zapaľovacej sviečky. V naftovom motore je to presne naopak, do valca sa nasáva len vzduch a palivo sa vstrekuje až po stlačení a zahriatí vzduchu. Práve to vysvetľuje, prečo diesel nepotrebuje sviečky a prečo dokáže pracovať pri oveľa vyššom kompresnom pomere (zvyčajne okolo 16:1 až 20:1, zatiaľ čo benzínový motor má približne 9:1 až 12:1).
Výsledkom je, že diesel dosahuje vyššiu účinnosť, z rovnakého množstva paliva vyťaží viac energie. Na druhej strane však býva hlučnejší, má vyššiu hmotnosť a zložitejší vstrekovací systém, ktorý musí presne dávkovať palivo do každej komory. Aj preto býva údržba dieselov o niečo náročnejšia, no pri správnej starostlivosti majú dlhšiu životnosť.
Vstrek paliva pod extrémnym tlakom
Keď sa piest blíži k hornej úvrati, prichádza na rad moment, ktorý odlišuje diesel od všetkých iných motorov. Vstrekovač paliva vstrekuje naftu pod extrémnym tlakom, často medzi 1 500 až 2 500 barov. To je tlak, ktorý by roztrhol bežnú hadicu ako papier. Palivo sa rozpráši do jemnej hmly cez mikroskopické otvory v tryske a zmieša sa s horúcim vzduchom vo valci.
Samovznietenie bez pomoci iskry
Teraz prichádza na rad kúzlo, ktoré robí z dieselu jedinečný motor. Keď sa rozprášené kvapky paliva stretnú s horúcim vzduchom, okamžite sa začnú odparovať a samy vznietia. Nie je potrebná žiadna sviečka, žiadna iskra. Celé spaľovanie prebieha vďaka teplu vzniknutému kompresiou. Táto explózia paliva vytvorí obrovský tlak, ktorý tlačí piest nadol, a práve tento pohyb poháňa celý motor aj tvoje auto.
Aj keď diesel nepotrebuje iskru, pri studenom štarte pomáhajú tzv. žeraviace sviečky. Tie krátko predohrejú vzduch v spaľovacom priestore, aby sa palivo mohlo zapáliť aj pri nízkej teplote motora. Vďaka nim dokáže motor naštartovať aj v mrazoch, keď má vzduch prirodzene nižšiu teplotu.
Prečo má diesel väčší ťah v nízkych otáčkach
Dieselové motory sú známe tým, že majú väčší krútiaci moment, teda väčšiu silu pri nízkych otáčkach. Dôvodom je to, že spaľovanie prebieha pomalšie, ale pri oveľa vyššom tlaku. Vďaka tomu pôsobí tlak na piest dlhšie, čo vytvára silnejší záber. Preto sa diesel hodí na ťažké autá, vleky alebo terénne vozidlá, kde je dôležité, aby motor „ťahal“ už odspodu, nie až vo vysokých otáčkach ako benzínový.
Výfuk a nový cyklus
Keď piest dorazí na spodok valca, otvorí sa výfukový ventil a spálené plyny sú vytlačené von. Následne sa ventil zatvorí, piest sa opäť pohne nahor a celý proces začína odznova, nasatie, stlačenie, vstrek, spaľovanie, výfuk. Tento kolobeh sa opakuje tisícky krát za minútu, a to s presnosťou na milisekundy. V moderných autách to riadi elektronická jednotka motora (ECU), ktorá dohliada na načasovanie vstrekovania, množstvo paliva aj tlak vo valci.
Prečo je diesel účinnejší než benzín
Naftové motory sú známe svojou vyššou účinnosťou a nižšou spotrebou. Je to práve vďaka vyššiemu kompresnému pomeru a samovznieteniu paliva, ktoré premieňa viac energie na pohyb. Diesel teda z rovnakého množstva paliva získava viac výkonu. Preto sa používa v ťažkých autách, nákladných vozidlách či poľnohospodárskych strojoch, jednoducho tam, kde ide o silu a dlhú životnosť.
Menšie vibrácie, no vyšší tlak a hluk
Ak by si otvoril motor a porovnal piesty v dieseli a v benzínovom aute, všimneš si zásadný rozdiel. Dieselové piesty sú masívnejšie, hlavy valcov robustnejšie a celé bloky motora zosilnené. Dôvodom je práve extrémny tlak počas spaľovania, ktorý by bežný benzínový motor jednoducho nezvládol. Na druhej strane, moderné diesely sú už tichšie a jemnejšie vďaka technológiám ako Common Rail a viaceré fázy vstrekovania, ktoré rozkladajú spaľovanie do viacerých menších impulzov.
@automotivemechanical How Diesel Engine combustion works #automotive #mechanic #engine ♬ nhạc nền – automotivemechanical
Čo sa stane, ak niečo zlyhá
Ak by sa pokazil vstrekovač alebo tesnenie, naftový motor to dá rýchlo pocítiť, od kolísavého chodu cez dymenie až po znížený výkon. Keďže systém pracuje s vysokým tlakom, aj drobná netesnosť môže spôsobiť vážne problémy. Preto odborníci odporúčajú kontrolu vstrekov a tlakových hadíc aspoň raz za niekoľko rokov, najmä ak auto stráca ťah alebo ťažšie štartuje. Moderné diagnostiky dnes vedia presne zmerať tlak aj čas vstrekovania, takže problém sa dá odhaliť skôr, než dôjde k poškodeniu motora.
Dieselový motor je skutočne fascinujúci kus techniky. Spolieha sa nie na iskru, ale na fyziku a extrémne podmienky. Každý jeho cyklus je malý výbuch energie, ktorý premieňa stlačený vzduch a kvapku paliva na obrovskú silu. A hoci moderné technológie menia spôsob, akým spaľujeme palivo, princíp zostáva rovnaký, teplo, tlak a presnosť.