perjantai 22. marraskuuta 2013

Teoria: Dieselmoottorin toimintatapa

- Diesel- ja bensiinimoottorin merkittävimpiä eroja on:
  •  Dieselissä polttoaineen syttyminen tapahtuu paineen ja lämpötilan, ei kipinän, takia.
  •  Dieselmoottorissa on lähtökohtaisesti paljon korkeampi puristussuhde.
  •  Seos on dieselmoottorissa pitkälti muuttuva (koska moottori toimii ilmaylimäärällä), kun taas bensiinimoottorissa seoksen pitää aina olla 14.7:1.
  •  Seoksen muodostus tapahtuu bensiinissä imusarjassa, kun taas dieselissä seos sekoittuu sylinterissä
- Karkeasti dieselmoottorit voidaan jakaa kahteen eri tyyppiin: Esikammioruiskutusdieseleihin ja yhteispaineruiskutusdieseleihin. Nykyisin suurin osa dieselmoottoreista on common-rail eli yhteispaineruiskutusdieseleitä.
- Dieselmoottoreissa on hehkutulppa, jonka tehtävänä on esilämmittää palotila. Tämä helpoittaa todella paljon dieselin kylmäkäynnistystä.
- Hyötysuhde tarkoittaa sitä, että polttoaineesta joku prosentti päätyy tehona välittymään voimansiirtoon, kun taas loput prosenteista menee esim. lämpönä hukkaan.
- Suoraruiskutusdieselissä polttoaine ruiskutetaan suoraan palotilaan, jolloin polttoaine höyrystyy ja palaminen alkaa koko seoksessa samanaikaisesti.
- Esikammioruiskutusmoottorissa polttoaine ruiskutetaan esikammioon, jossa palaminen alkaa hitaasti ja etenee siitä itse moottoriin, missä itse palaminen tapahtuu. Tämä on hyötysuhteeltaan oleellisesti huonompi vaihtoehto, joskin moottorin ääni on myös pehmeämpi.
- Nykyään suoraruiskutusdieseleissä on usein monivaiheinen polttoaineruiskutusta: Tällöin suoraruiskutus moottoristakin saadaan pehmeämmin käyvä.
- Ensimmäiset dieselmoottorit olivat riviruiskutuspumpuilla varustettuja (löytyy lähinnä vanhoista dieseleistä), jonka jälkeen tuli jakajaruiskutuspumppu (löytyy edelleen liikenteestä). Tämän jälkeen tuli yksikköpumppuruiskutus (pumppusuuttimet) (mm. 2000-luvun alukupuolen Volkswagenit) ja ihan viimeisimpänä Common-rail eli yhteispaineruiskutus (suurin osa nykyaikaisista dieseleistä).
- Common-rail suihkutuksen osat ja niiden tehtävät ovat:
  • Polttoainetankki: Varastoi polttoaineen
  • Polttoainesuodatin: Suodattaa epäpuhtauden dieselistä
  • Polttonesteen siirtopumppu: Siirtää polttoaineen säiliöltä korkeapainepumpulle. Siirtopumppu voi olla sähköinen ja toimia polttoainesäiliön sisällä tai olla nokka-akselin vieressä ja toimia mekaanisesti
  • Pysäytysventtiili: Keskeyttää polttoaineen saannin moottorille jos tarve vaatii, esim. kolaritilanteessa
  • Korkeapainepumppu: Nostaa polttoaineen paineen tarvittaaan ruiskutuspaineeseen, eli jopa 2000 bariin asti
  • Rail-putki: Varastoi korkeapaineistetun polttoaineen valmiina käyttöön.
  • Rail-putken painetunnistin: Kertoo moottorin ohjainlaitteelle Rail-putken polttoaineen paineen.
  • Paineensäätöventtiili: Laskee mahdollisen ylimääräisen paineen Rail-putkesta polttoaineen paluuvirtausputkille
  • Ruiskutussuutin: Suihkuttaa polttoaineen palotilaan.
  • Polttoaineen jäähdytin: Jäähdyttää tankille palaavan kuuman polttoaineen, jotta polttoainepuolen muoviosat eivät muuttuisi muodossa. Lisäksi kylmä polttoaine on parempaa mm. moottorin päästöjen kannalta.
  • Polttoaineen esilämmitysventtiili: Polttoaine saatetaan joissakin autoissa esilämmittää, jotta dieselin parafiinit eivät tukkisi polttoaineen suodatinta.
 - Korkeapainepumppu toimii seuraavalla tavalla:
  • Ensin polttoneste imetään siirtopumpun putkista korkeapainepumpun sylinteriin
  • Polttoaine puristetaan tämän jälkeen korkeaan paineeseen sylinterissä männän avulla
  • Kun sylinterissä oleva paine nousee yli Rail-putken paineen, avautuu kuulaventtiili ja polttoaine pääsee virtaamaan Rail-putkeen. Kun paine taas laskee, sulkeutuu kuulaventtiili.
- Rail-putken paine ei ole vakio. Tyhjäkäynnillä, osakaasulla ja täyskaasulla on kaikilla omat paineensa. Tyhjäkäynnillä saattaa paine olla vain 200 baria, kun taas täyskaasulla se saattaa olla vaikkapa 1350 baria.
- Paineensäätöventtiili toimii käytännössä niin, että laitteen sisällä onjousikuormitettu venttiili. Kun venttiilin takana polttoainepuolella on suurempi voima kuin mitä venttiilin jousi jaksaa painaa, avautuu venttiili ja polttoaine pääsee kiertämään takaisin tankkiin. Jos jostain syystä (esim. täyskaasukiihdytys) Rail-putkeen täytyy nostaa korkeampi paine, on käytännössä aina paineensäätöventtiilissä sähkömagneetti auttamassa venttiilin pysymistä kiinni.
- Polttoaineen ruiskussa käytännössä on vain yksi neulaventtiili, joka pysyy jousien avulla kiinni ja joka saadaan avattua tarvittaessa sähkömagneetin avulla.