Silnik diesla

Silnik diesla (wysokoprężny) to silnik spalinowy spalania wewnętrznego. Jest to silnik cieplny, w którym energia do czynnika roboczego (którym jest powietrze a później mieszanina powietrza i spalin) dostarczana jest przez bezpośrednie spalenie w nim paliwa (bez pośrednictwa wymiennika ciepła).

Zapłon paliwa inicjowany jest samoczynnie po przekroczeniu temperatury zapłonu paliwa. Sprężanie powietrza w komorze spalania powoduje podwyższenie temperatury, dzięki czemu wtryśnięte do komory spalania paliwo ulega zapłonowi. Do jego zapłonu nie jest zatem wymagane zewnętrzne źródło energii, jak np. iskra zapłonowa z akumulatora w silniku z zapłonem iskrowym. Ciśnienie maksymalne cyklu termodynamicznego Diesla w silniku jest znacznie większe, niż w silnikach niskoprężnych (z zapłonem iskrowym).

Silnik diesla wyposażony jest w urządzenie pozwalające na wtryska paliwa — do tzw. komory wstępnej, komory wirowej lub bezpośredni do cylindra. W silnikach z komorą wstępną i wirową wykorzystuje się tzw. świece żarowe. Ich zadaniem jest podwyższenie temperatury powietrza w silniku podczas rozruchu na zimnym silniku. Dzięki temu możliwe jest przekroczenie poziomu temperatury, przy którym może wystąpić samozapłon paliwa, a więc uruchomienie silnika. W przypadku tych konstrukcji sprężane powietrze jest intensywniej chłodzone od ścianek cylindra i głowicy, niż w przypadku silnika diesla z wtryskiem bezpośrednim. Zastosowanie nowoczesnych rozwiązań wtrysku paliwa, takich jak wtrysk bezpośredni czy common rail, zasadniczo pozwala na zrezygnowanie z zastosowania świec żarowych.

Silnik diesla FIAT, multijet, pojemność 1300 ccm

Szesnastozaworowy nowoczesny silnik wysokoprężny o pojemności 1 300 cm3. Zdjęcie na licencji GNU FDL, pochodzi z serwisu Wikipedia.

Zasada działania silnika diesla. Suwy pracy

Ssanie
Przesuwający się w dół cylindra tłok wytwarza we wnętrzu komory spalania podciśnienie, dzięki czemu z otoczenia zasysane jest czyste powietrze (po przejściu przez filtr paliwa). Suw ssania kończy się w momencie, gdy zawór ssący jest zamykany (w przypadku silników czterosuwowych), albo gdy przesłaniany jest kanał dolotowy (w przypadku silników dwusuwowych).

Powietrze wpływa do komory spalania dzięki podciśnieniu tylko w silnikach wolnossących. W silnikach doładowanych (np. turbodoładowanych) nadciśnienie powietrza jest wytwarzane przez sprężarkę (np. turbosprężarkę), dzięki czemu ilość powietrza wpływającego do komory spalania jest większa.

Sprężanie
Znajdujące się w cylindrze powietrze ma temperaturę zbliżoną do temperatury otoczenia (nie zdążyło jeszcze ogrzać się od ścianek cylindra). Wskutek ruchu tłoka w górę (w stronę głowicy) przy zamkniętym zaworze ssącym i wydechowym, objętość komory spalania zmniejsza się, następuje sprężanie powietrza. Podczas sprężania, gwałtownie wzrasta temperatura powietrza znajdującego się w komorze spalania.

Praca
Dzięki osiągnięciu przez powietrze pod koniec sprężania bardzo wysokiej temperatury, możliwy jest zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej. Mieszanka ta wytwarzana jest wskutek wtryśnięcia paliwa do przestrzeni między tłokiem a głowicą, w pobliżu górnego martwego położenia tłoka (tj. wtedy, gdy objętość komory spalania jest najmniejsza, a panujące w niej ciśnienie i temperatura osiągają najwyższe wartości).

Wtrysk paliwa przeprowadzany jest pod bardzo wysokim ciśnieniem, co pozwala na dokładne jego rozpylenie (tj. wytworzenie bardzo małych kropelek paliwa). Dzięki temu małe kropelki paliwa zawieszone w gorącym powietrzu błyskawicznie parują, a opary paliwa dobrze mieszają się z powietrzem. Mieszanka oparów paliwa i powietrza ulega zapłonowi od wysokiej temperatury, co powoduje dalszy wzrost temperatury gazu, a także jego ciśnienia.

Ciśnienie wywołuje nacisk na powierzchnię tłoka, który następnie przesuwa się w dół w suwie pracy. Spalanie kończy się jeszcze zanim tłok osiągnie dolne martwe położenie.

Wydech
Wydech jest ostatnim suwem silnika. W momencie, gdy tłok minie dolne martwe położenie, otwiera się zawór wylotowy. Ciśnienie gazu w cylindrze jest wyższe, niż ciśnienie atmosferyczne, poza tym tłok przesuwa się w kierunku głowicy, więc gazy spalinowe opuszczają komorę spalania.

Paliwa, które może spalić silnik diesla

Silnik diesla jest opalany zazwyczaj olejem napędowym albo mazutem (w przypadku wolnoobrotowych silników o dużych pojemnościach skokowych). O przydatności paliwa dla silników diesla świadczy tzw. liczba cetanowa. Jej wartość określa skłonność paliwa do samozapłonu. Im wyższa liczba, tym paliwo łatwiej ulega samozapłonowi i tym bardziej przydatne jest do zastosowania w silnikach wysokoprężnych.

Alternatywnie, silnik diesla może spalać również i inne paliwa, np.:

Zużycie paliw zastępczych jest wyższe, niż oleju napędowego, bowiem ich wartość opałowa jest niższa. Warto przy okazji zaznaczyć, że pierwszy silnik diesla, zbudowany przez Rudolfa Diesla zasilany był olejem z orzeszków ziemnych.

Parametry silnika diesla

  • Stopień sprężania – od 12 do 25,
  • Ciśnienie sprężania – od 30 do 50 barów,
  • Ciśnienie spalania – od 50 do 80 barów,
  • Ciśnienie wtrysku paliwa – od 80 do 220 barów.

Wady i zalety silnika diesla

W porównaniu do silnika z zapłonem iskrowym (benzynowego), silnik diesla ma następujące wady i zalety:

  • większa emisja tlenków azotu NOx, zwłaszcza w porównaniu do silników z katalizatorem,
  • wyższa emisja cząstek stałych (szczególnie sadzy), jeśli silnik nie jest wyposażony w filtr cząstek stałych,
  • wyższe koszty produkcji,
  • większy hałas i ciężar,
  • niższa maksymalna prędkość obrotowa i niższa moc,
  • mniejsza tolerancja na odchyłki jakości olejów silnikowych,
  • większa sprawność, czyli mniejsze jednostkowe zużycie paliwa,
  • możliwość wykorzystania tańszego i łatwiejszego w produkcji paliwa,
  • większa niezawodność i żywotność silnika,
  • większa trudność uruchomienia w niskich temperaturach.

Komentarzy do wpisu “Silnik diesla”: 17.

  1. Pawel says:

    zgodze sie co do wszystkich podanych zalet silnika diesla prucz jednej o Możliwośći zastosowania łatwiejszego w produkcji i tańszego paliwa, owszem jeszcze jakiś czas temu była to potężna zaleta diesla lecz na chwile obecna nie ma ona uzasadnienia gdyz oleje napędowe bywaja droższe od bezyny i jak tu muwić o zastosowaniu tańszego paliwa?????????????????????????

  2. Mateusz says:

    Olej napędowy jest tańszy w produkcji. Inna sprawa że rafinerie nie nadążają z dostosowaniem swoich mocy przeróbczych pod coraz większą liczbę samochodów z silnikiem diesla. I to jest powód dla którego ceny ON i benzyny są praktycznie na jednym poziomie. Jednak w przyszłości należy sie spodziewać spadku cen ON.

  3. mariusz says:

    do swojego dieselka (audi) leję co tłuste i tanie, i tak już od 5 lat.
    bardzo mądry silnik -DIESEL-

  4. Adam-przyszły driver says:

    Diesel jest bardzo praktyczny i ma o wiele większy moment obrotowy niż benzyniaki…również funkcja Overboost jest bardzo przydatna szczególnie przy holu przyczepy powyżej 1200 kg…ale Diesel ma też swoje słabe strony…paliwo jest wtryskane z prędkością rzędu 200-250 metrów na sekundę…ale przy niskiej temperaturze te właściwości się zmiejszają…nie raz było ja musiałem z suszarką ogrzewać blok silnika aby samochód wogóle rozszczepiał paliwo na drobiny…to samo dotyczy się baku…przy -20C dosłownie zamarzł olej napędowy…ale nie ma się co martwić teraz baki są podgrzewane a można stosować grzałkę silnika tak jak w skandynawii (te strzałki mają również funkcję ładowania akumulatorów)…

  5. Adam-przyszły driver says:

    jakby co to ja mam tylko 15 lat ale będę mechanikiem rajdowym ale jak się uda to może i kierowcą…nie myślcie że jestem jakimś mechanikiem…interesuję się samochodami ale nie tak jak moi koledzy czyli o stary jak te Ferrari 360 Modena zasuwa!!!

  6. @Paweł: olej napędowy przez długi czas był tańszy. Teraz jest porównywalny z benzyną nie dlatego, że jego produkcja jest droższa, tylko dlatego, że popyt jest większy, niż do tej pory. Ludzie nakupowali mnóstwo diesli, a oprócz osobówek na tym paliwie pracują także ciężarówki, lokomotywy spalinowe, domowe kotły olejowe…

    @Adam: zamarzanie baku czy filtra paliwa to bardziej wina samego paliwa, niż silnika. 😉

  7. andrzej says:

    Jak można porównywać dwie konstrukcje z różnych okresów? nie można stwierdzić że emisja NOx jest wyższa- co to za porównanie? Możemy również w takim razie stwierdzić że emisja NOx diesle jest generalnie wyższa niż w obecnych silnika ZI w konstrukcji do roku 89. Filtr PM jest montowany obowiązkowo w nowych konstrukcjach silników sam. osobowych. W wadach i zaletach niema mowy o momencie i jego elastyczności co jest cechą wyróżniającą silniki diesla. Silniki DI faktycznie miały problem z wysokimi obrotami ale są konstrukcje (tzw. HSDI) które przekraczające 4 tys.obr. Wtrysk w silnikach nie jest nad tłokiem lecz do komory spalania,w silnikach DI które obecnie dominują na rynkach paliwo jest wtryskiwane do komory która znajduje się w tłoku. Dla przykładu omegowy kształt komory spalania w Audi A3 w tłoku -radzę sprawdzić. 220 barów? pompowtryski osiągają 200 MPa czyli 2000 barów! Co oznacza „krytyczne ciśnienie”? Mówimy o temperaturze zapłonu, które morze wystąpić przy określonym ciśnieniu! Np przy ciśnieniu atmosferycznym podpalane( czy też ogrzewane) paliwo też zapali się. To nie prawda że rozwiązania CR czy pompowtryskiwaczami (zazwyczaj system UIS w sam. osobowych) nie wymagają świec żarowych. Każdy posiada- osobiście nie znam modelu który ich nie ma!
    I jeszcze jedno-wyższa sprawność silnika ZS niż silnika ZI!
    Uwaga do kolegi Adama- faktycznie prędkość wtrysku maleje wraz z wzrostem lepkości tylko że…. jest to uwzględnione i komputer sam dobiera sobie dawkę wtrysku. A to o czym piszesz to raczej jest efekt wytrącania się parafiny i oznacza że użyłeś kompletnie niewłaściwego paliwa.
    Pozdrawiam

  8. tomasz says:

    czesc .nie mama doswiadczenia z silnikami jak wiekszosc z was chcialbym zadac moze glupie pytanie ale ja sobie na nie moge odpowiedziec czy filt oleju jest ten sam do silnikow zwyklych na paliwo i do disla czy jest jakas roznica .DZieki za pomoc nara

  9. andrzej says:

    Nie zależy od typu silnika lecz od ilości oleju-innymi słowy od mocy i obciążenia i jeszcze inaczej mówiąc od klasy oraz lepkości olejów. Tej samej lepkości można użyć do ZI jak do ZS (np 15 w 40) będące w tej samej klasie (CA). Jeśli się mylę proszę mnie poprawić dając konkretny przykład

  10. Piotrek-ldz says:

    Tomasz, filtr kupuje sie do konkretnej marki, modelu i typu silnika i samochodu. Jezeli mas zna mysli filtr oleju w komorze silnika a nie oleju napędowego ON. czyli de facto filtru paliwa.
    A ogólnie to mam diesla 1.9 TDI i musze powiedzieć, że i dynamika [także w dolnych zakresach prędkości] i moment pedu przy wiekszych predkościach są niezłe. A mój samochód ma juz 11 lat. Nawet nie chce wiedzieć jak jeżdżą Golfy 6 generacji. Ja z diesla jestem bardzo zadowolony bo mi spala 5l/100km a to przy cenach diesla najlepsza po gazie alternatywa. Faktem jest jednak to że diesel nie lubi zimna i bywało już, że pożyczałem akumulatorki od innych. Uwaga cenna rada: jeżeli w czasie zimna rozładujecie akumulator [zoatwaicie właczone swiatła w słoneczny zimowy dzień] to moga byc problemy z rozruchem przez kabelki. Bardzo istotna jest powierzchnia styku – nie mogłem uwierzyć jak bardzo to wpływa na możlwośc rozruchu. No ale człowiek się uczy.
    Pozdrawiam wsyztskich użytkowników „traktorów” :):)

  11. Kamila :P says:

    Witam. Ja też mam małe pytanko, niedawno zakupiłam diesla 1.9 TDI i dopiero uczę się z nim obchodzić. Doradzono mi, (po odpaleniu) aby silnik pochodził z minutę, a dopiero później mogę ruszać w trasę. Tak się zastanawiam czy tak naprawdę się robi i czy to w ogóle ma jakiś wpływ na silnik. Tak samo jest przy zgaszaniu auta? ponoć nie wolno gasić od razu, tak jak przy benzynie. Pozdr

  12. Marco says:

    Witaj Kamilo. Nie musisz zbytnio czekać z ruszeniem, możesz jechać od razu, z tym że poki silnik nie osiagnie optymalnej temperatury pracy staraj sie zbytnio nie zwiększać obrotów tzn. nie przekraczać 2500 obr/min. Co do odczekiwania kilku minut przed zgaszeniem to też ma to sens tylko wtedy gdy silnik przed chwilą pracował pod dużym obciązeniem (na wys. obrotach)i ma to na celu ostudzenie rozgrzanej turbiny i jej wyhamowanie z duzych obrotów.
    Pozdrawiam, Fan D TD TDI 🙂

  13. Valdi says:

    Może ktoś mi pomoże i doradzi co mam robić , mam fiata stilo 1,9 jtd i problem który się pojawia regularnie w czasie jazdy ,, silnik nagle słabnie i dłuższą chwile nie może wejść na obroty nie mówiąc już o jeżdzie, bywa ze ratunkiem jest mocne przegazowanie w miejscu na luzie i czasem silnik zaskakuje

  14. Paweł says:

    Nie znam JTD, ale podejrzewam że to kłopot z EGR (tak jest w dCi).

  15. Bazant says:

    Na mój nos to kolektor ssący z niesprawnym systemem ruchomych klap wirowych lub/i EGR.

  16. anaba says:

    Ja zawsze jeździłem dieslem i nie chce innego silnika, tylko jednostki na pompie mechanicznej. Co nalejesz to pojedzie. Co do problemów z paliwem zimą do starszych silników można dolewać benzyny, nawet producent to zaleca do 30% przy -20’C.

  17. zgiełk says:

    Ciśnienie wtrysku od 80 do 220? chyba ponad 2000 barów!!!
    Z całym szacunkiem do autora artykułu, ale co z systemami CR i PD.
    Pumpe Düse
    około 2000 barów
    common rail
    -1generacja 1350 barów
    -2generacja 1700 barów silniki sprzed ładnych paru lat. A co z nowszymi? piezo itd

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *