Dizel Motorlar Nasıl Çalışır?

Dizel motor 1878’de Rudolf Diesel tarafından icat edildi ve daha sonra 1892’de yeni buluşunun patentini aldı. 

Dizel motorlar, içten yanmalı motorlarla aynı temel prensiplerde çalışır, ancak farklı şekilde çalışırlar. Hadi daha yakından bakalım.

Dizel motorun hikayesi aslında benzinli motorun icadıyla başlıyor . Nikolaus August Otto, 1876’da benzinli motoru icat etti ve patentini aldı. Buluşu, “Otto Döngüsü” olarak da bilinen dört zamanlı yanma ilkesini kullanıyordu ve bu, günümüzde çoğu araba motorunun temel önermesidir. İlk aşamasında, benzinli motor çok verimli değildi ve buhar motoru gibi diğer büyük ulaşım yöntemleri de yetersiz kaldı. Bu tür motorlarda kullanılan yakıtın sadece yaklaşık yüzde 10’u bir aracı fiilen hareket ettiriyordu. Yakıtın geri kalanı basitçe işe yaramaz ısı üretti.

1878’de Rudolf Diesel daha yüksek verimliliğe sahip bir motor yarattı ve zamanının çoğunu bir “yanmalı güç motoru” geliştirmeye adadı. 1892’de Diesel, şimdi dizel motor dediğimiz şeyin patentini almıştı.

Onlarca yıldır dizel motorlar isli, kirli ve gürültülü olmakla ünlüydü . Avrupa teknolojiyi oldukça yaygın bir şekilde benimserken, Amerika Birleşik Devletleri’ndeki çoğu sürücü hayır, teşekkür ederim dedi. 21. yüzyılda dizel motorlar çok daha temiz, çok daha sessiz ve hatta daha verimli hale geldi, ancak 2014’teki Volkswagen dizel skandalı nedeniyle popüler görüşte bir gerileme yaşadılar. .

Bu yazıda dizel motorun sırlarını çözüyor ve bazı yeni gelişmeleri öğreniyoruz.

Dizel Motorlar ve Benzinli Motorlar
Teorik olarak, dizel motorlar ve benzinli motorlar oldukça benzerdir. Her ikisi de yakıtta bulunan kimyasal enerjiyi mekanik enerjiye dönüştürmek için tasarlanmış içten yanmalı motorlardır . Bu mekanik enerji, pistonları silindirlerin içinde yukarı ve aşağı hareket ettirir. Pistonlar bir krank miline bağlıdır ve doğrusal hareket olarak bilinen pistonların yukarı-aşağı hareketi, bir arabanın tekerleklerini ileri döndürmek için gereken dönme hareketini oluşturur.

Hem dizel motorlar hem de benzinli motorlar, bir dizi küçük patlama veya yanma yoluyla yakıtı enerjiye dönüştürür. Dizel ve benzin arasındaki en büyük fark, bu patlamaların meydana gelme şeklidir. Benzinli bir motorda, yakıt hava ile karıştırılır, pistonlar tarafından sıkıştırılır ve bujilerden çıkan kıvılcımlarla ateşlenir. Ancak bir dizel motorda önce hava sıkıştırılır ve ardından yakıt püskürtülür. Hava sıkıştırıldığında ısındığı için yakıt tutuşur.

Aşağıdaki grafik dizel çevrimini göstermektedir.
Dizel motor, tıpkı bir benzinli motor gibi dört zamanlı bir yanma çevrimi kullanır. Dört vuruş şunlardır:

Dizel motor
1. Emme stroku : Emme valfi açılır, havanın içeri girmesine izin verir ve pistonu aşağı doğru hareket ettirir.
2. Sıkıştırma stroku : Piston yukarı doğru hareket eder ve havayı sıkıştırır.
3. Yanma stroku : Piston tepeye ulaştığında, yakıt tam doğru anda enjekte edilir ve ateşlenerek pistonu tekrar aşağı doğru zorlar.
4. Egzoz darbesi : Piston, yanma sonucu oluşan egzozu egzoz valfinden dışarı iterek yukarı geri hareket eder.

Dizel motorda havayı emen ve sıkıştıran bir buji bulunmadığını unutmayın; bunun yerine yakıtı doğrudan yanma odasına enjekte eder (direkt enjeksiyon). Bir dizel motorda yakıtı yakan basınçlı havanın ısısıdır. Bir sonraki bölümde dizel enjeksiyon sürecini inceleyeceğiz.

Sıkıştırma
Hesaplamaları üzerinde çalışırken Rudolf Diesel, daha yüksek sıkıştırmanın daha yüksek verimlilik ve daha fazla güç sağladığını teorize etti. Bunun nedeni, piston silindirle birlikte havayı sıkıştırdığında havanın konsantre hale gelmesidir. Dizel yakıtı yüksek bir enerji içeriğine sahiptir, bu nedenle dizelin konsantre hava ile reaksiyona girme olasılığı daha yüksektir. Bunu düşünmenin başka bir yolu, hava molekülleri birbirine çok yakın bir şekilde paketlendiğinde, yakıtın mümkün olduğu kadar çok oksijen molekülü ile reaksiyona girme şansının daha yüksek olmasıdır. Dizelin haklı olduğu ortaya çıktı – benzinli motor 8:1 ila 12:1 oranında sıkıştırırken, dizel motor 14:1 oranında 25:1’e kadar sıkıştırıyor.

Dizel Yakıt Enjeksiyonu
Dizel motorlar, hem port enjeksiyonu hem de doğrudan yakıt enjeksiyonu kullanan gaz motorlarına kıyasla yalnızca doğrudan yakıt enjeksiyonu kullanır.

Dizel motor ile gaz motoru arasındaki en büyük fark enjeksiyon sürecindedir. Çoğu araba motoru, giriş vuruşundan hemen önce (silindirin dışında) yakıt enjekte eden port enjeksiyonu ve doğrudan yakıt enjeksiyonunun bir kombinasyonunu kullanır. Daha kararlı bir hava ve yakıt karışımına sahip olduğu için port enjeksiyonu daha düşük motor hızlarında kullanılır. Doğrudan enjeksiyon, havanın çok fazla sıkıştırıldığı ve yakıtın kendiliğinden tutuştuğu durumlarda daha fazla güç ve daha az vuruntu şansı sağlamak için daha yüksek hızlarda kullanılır.

Dizel motorlar yalnızca doğrudan yakıt enjeksiyonu kullanır – dizel yakıt doğrudan silindire püskürtülür.

Bir dizel motordaki enjektör, onun en karmaşık bileşenidir ve çok sayıda deneyin konusu olmuştur – herhangi bir motorda, çeşitli yerlere yerleştirilebilir. Enjektör, silindir içindeki sıcaklık ve basınca dayanabilmeli ve yine de yakıtı ince bir sis halinde iletebilmelidir. Buğuyu eşit olarak dağıtmak için silindirde dolaştırmak da bir sorundur, bu nedenle bazı dizel motorlar, yanma odasındaki havayı döndürmek veya ateşlemeyi ve yanma sürecini iyileştirmek için özel endüksiyon valfleri, ön yanma odaları veya başka cihazlar kullanır. .

Bazı dizel motorlarda kızdırma bujisi bulunur. Dizel motor soğukken, sıkıştırma işlemi havayı yakıtı tutuşturmak için yeterince yüksek bir sıcaklığa yükseltmeyebilir. Kızdırma bujisi, yanma odalarını ısıtan ve motor soğukken motorun çalışabilmesi için hava sıcaklığını yükselten, elektrikle ısıtılan bir teldir (bir tost makinesinde gördüğünüz sıcak telleri düşünün ). Doğrudan enjeksiyon teknolojisi o kadar ilerledi ki, artık kıvılcımı söndürmek için kızdırma bujileri genellikle gerekli değil, ancak birçok arabada hala var. Isıları yakıtı daha verimli yakmaya yardımcı olur.

Elbette, dizel motorlar ve benzinli motorlar arasındaki tek fark mekanik değildir. Bir de yakıt konusu var.

Dizel yakıt
Dizel yakıtın çevre dostu olması söz konusu olduğunda hem artıları hem de eksileri vardır.

Petrol yakıtı, dünyada doğal olarak bulunan ham petrol olarak başlar . Ham petrol rafinerilerde işlendiğinde benzin, jet yakıtı, kerosen ve tabii ki dizel dahil olmak üzere birkaç farklı yakıt türüne ayrılabilir .

Dizel yakıtı ve benzini hiç karşılaştırdıysanız, bunların farklı olduğunu bilirsiniz. Kesinlikle farklı kokuyorlar. Dizel yakıtı daha ağır ve daha yağlıdır. Benzinden çok daha yavaş buharlaşır – kaynama noktası aslında suyun kaynama noktasından daha yüksektir.

Dizel yakıtı daha ağır olduğu için daha yavaş buharlaşır. Benzinden daha uzun zincirlerde daha fazla karbon atomu içerir . Dizel yakıtı oluşturmak için daha az arıtma gerekir , bu nedenle eskiden benzinden daha ucuzdu. ABD Enerji Bilgi İdaresi’ne göre dizel, ABD’de kullanılan petrol ürünlerinin yaklaşık yüzde 24’ünü oluşturuyor; benzin yüzde 56’sını oluşturuyor.

Dizel yakıt, benzinden daha yüksek bir enerji yoğunluğuna sahiptir. Ortalama olarak , 1 galon (3,8 litre) dizel yakıt yaklaşık 139.000 BTU içerirken, 1 galon benzin 124.000 BTU içerir. Bu, dizel motorların gelişmiş verimliliğiyle birleştiğinde, dizel motorların neden eşdeğer benzinli motorlardan daha iyi kilometre performansı elde ettiğini açıklıyor.

Dizel yakıt, çok çeşitli araçlara ve operasyonlara güç sağlamak için kullanılır. Elbette otoyolda ağır ağır ilerleyen dizel kamyonlara yakıt sağlar ama aynı zamanda teknelerin, okul otobüslerinin, belediye otobüslerinin, trenlerin, vinçlerin, tarım ekipmanlarının ve çeşitli acil durum müdahale araçlarının ve jeneratörlerin hareket etmesine de yardımcı olur.

Çevre açısından, dizelin bazı artıları ve eksileri vardır. Artıları – dizel daha verimlidir, bu nedenle daha az arıtma gerektirir ve daha düşük miktarlarda karbondioksit yayar, bu da iklim değişikliğine yol açar. Eksileri — yanan dizel yakıttan yüksek miktarlarda nitrojen bileşikleri salınır ve bu da asit yağmuruna , dumana ve kötü sağlık koşullarına yol açar. Daha sonra, bu alanlarda yapılan bazı son iyileştirmelere bakacağız.

Dizel İyileştirmeleri ve Biyodizel
1970’lerdeki büyük petrol krizi sırasında, Avrupalı ​​otomobil şirketleri benzine alternatif olarak ticari kullanım için dizel motorların reklamını yapmaya başladı. Bunu deneyenler biraz hayal kırıklığına uğradılar – motorlar çok gürültülüydü ve eve geldiklerinde arabalarının baştan arkaya siyah isle kaplı olduğunu görüyorlardı – aynı is büyük şehirlerdeki dumandan sorumluydu.

O zamandan beri, motor performansı ve yakıt temizliği konusunda büyük iyileştirmeler yapıldı. Direkt enjeksiyon cihazları artık yakıt yanmasını izleyen, verimliliği artıran ve emisyonları azaltan bilgisayarlar tarafından kontrol ediliyor. Ancak 2014’te Volkswagen’in emisyon testinde hile yapmak için teknolojiyi kullandığını öğrendiğimizde, bu bilgisayarların karmaşıklığının iki ucu keskin bir kılıç olduğu ortaya çıktı . Şirket, daha temiz bir alternatif yakıt olma vaadiyle sattığı dizel araçları geri almak ve milyarlarca para cezası ödemek zorunda kaldı ve bazı durumlarda VW yöneticileri hapis yattı.

2010’dan beri Amerika Birleşik Devletleri’ndeki tüm dizel yakıt , çok az kükürt içeren ultra düşük kükürtlü dizeldir (ULSD). Bu neden önemli? Dizel motorlardan kaynaklanan kirliliği ve emisyonları azaltan cihazlar kükürtten zarar görebilir, bu nedenle bu elementten daha azına sahip olmak daha temiz yanan yakıt anlamına gelir. Dizel motorlar için modern katalitik konvertörler yüzde 90 verimlidir, bu nedenle artık kokmazlar veya kara duman bulutları çıkarmazlar.

Ancak bu değişiklikler yeterli olmayabilir. Dizel hala, özellikle yoğun kentsel alanlarda insanlara ve çevrelerine zarar verebilecek çok sayıda partikül yayar. Bu nedenle birçok şehir, eyalet ve hatta ülke önümüzdeki on yıl içinde dizel araçları yasaklamaya karar verdi .

Ayrıca biyodizel diye bir şey duymuş olabilirsiniz . Dizel ile aynı mı? Biyodizel, motorlarda çok az veya hiç değişiklik yapılmadan dizel motorlarda kullanılabilen, dizel yakıta bir alternatif veya katkı maddesidir. Petrolden yapılmamıştır; bunun yerine kimyasal olarak değiştirilmiş bitki yağlarından veya hayvansal yağlardan gelir. (İlginç gerçek: Rudolf Diesel, icadı için başlangıçta yakıt olarak bitkisel tohum yağını düşünmüştü.) Biyodizel ya normal dizel ile birleştirilebilir ya da bazı motorlarda tamamen kendi başına kullanılabilir.

Dizel motoru kim ve ne zaman icat etti?
1878’de Rudolf Diesel, benzinli ve buharlı motorların düşük verimini öğrendiğinde Almanya Politeknik Lisesi’ne gidiyordu. Daha yüksek verimliliğe sahip bir motor yaratmak için ilham aldı ve zamanının çoğunu bir “Yanmalı Güç Motoru” geliştirmeye adadı. 1892’de Diesel, şimdi dizel motor dediğimiz şeyin patentini almıştı.

Dizel motor nasıl çalışır?
Dizel motor, tıpkı bir benzinli motor gibi dört zamanlı bir yanma çevrimi kullanır. Dört vuruş; emme stroku, sıkıştırma stroku, yanma stroku ve egzoz strokudur.

Dizel motorun mucidine ne oldu?
Rudolf Diesel, 1913’te bir buharlı gemiyle Belçika’dan İngiltere’ye seyahat ediyordu. Ortadan kayboldu ve cesedi suda yüzerken bulundu. Diesel’in ölümü intihar olarak kabul edildi, ancak birçok kişi onun gerçekten öldürüldüğüne inanıyor.

Dizel motor daha mı iyi?
Hesaplamaları üzerinde çalışırken Rudolf Diesel, daha yüksek sıkıştırmanın daha yüksek verimlilik ve daha fazla güç sağladığını teorize etti. Haklı olduğu ortaya çıktı – benzinli motor 8:1 ila 12:1 oranında sıkıştırırken, dizel motor 14:1 oranında 25:1’e kadar sıkıştırıyor.

Dizel motor ne tür bir motordur?
Benzinli motor gibi, dizel motor da içten yanmalı bir motordur.