När du drar en bil eller lastbil in i en bensinstation, oavsett vilken typ av bränsle fordonet tar, kan du inte låta bli att märka att diesel nästan alltid är ett alternativ. Om ditt eget fordon går på blyfri bensin kanske du undrar varför andra inte gör det. Vad gör dieselbränsle speciellt? Om det har "elitegenskaper", varför använder inte alla bilar det?
Dessa frågor leder till förfrågningar som handlar mindre om dieselbränsle i sig och mer om dieselmotorn, och varför utvecklingen av dieselinsprutningspumpen i slutet av 1800-talet representerade ett tekniskt steg fram. Huvudidén att tänka på när du läser är att dieselmotorer använder fysisk kompression istället för en verklig tändningsgnista för att göra bränslet varmt för att brinna.
Hur är dieselmotorer olika?
Att tända något i eld, koka det eller "nucka" det i en mikrovågsugn är alla uppenbara sätt att öka värmeinnehållet i det föremålet. Men det är inte lika intuitivt att kraftigt öka trycket på en gas utan att tillåta värme att komma in eller ut kan dramatiskt driva upp kammarens temperatur.
I en dieselmotor komprimeras luft till ungefär 1/15 till 1/20 av sin vanliga volym precis innan dieselbränslet injiceras eller pumpas in i motorn. Bränsle-luftblandningen blir tillräckligt varm för att brinna och driver expansionen av cylindern (kolven) i motorn. Precis som under luftkompressionsfasen överförs ingen värme till eller ut ur motorn; som bara inträffar under avgasfasen.
Dieselbränslepumpen
Bränsleinsprutningssystemet i en dieselmotor består av en injektionspump, en bränsleledning och a munstycke (även kallad en injektor). När luften komprimeras stiger trycket inuti cylindern kort till 400 till 600 pund per kvadrattum (normal atmosfär trycket är mindre än 15 psi), vilket driver inre temperaturer i området 800 grader Fahrenheit till 1200 F (430 grader Celsius till 650 C).
En dieselmotor har samma cykler och fysiska arrangemang som en bensinmotor; det är antändningsprocessen, inte strukturen som skiljer dem ifrån varandra. I allmänhet är de mer tillförlitliga, genererar mer effekt per kilo bränsle och är mer effektiva totalt sett. diesel utgör också mindre brandrisk.
Dieselmotorer har nackdelar jämfört med deras konventionella bensinmotsvarigheter. De måste ha en hårdare konstruktion på grund av det höga trycket som uppstår under luftkompressionsfasen, vilket utgör både en teknisk utmaning och en dyrare produkt. Dessutom kan höga tryck göra det svårt att starta dieselmotorer.
Dieselmotorns cykel
Dieselmotorn genomgår en fyra-stegscykel för att slutföra en komprimerings-expansionsrörelse av en kolv. Den första av dessa är luftkompressionssteget; eftersom samma mängd värme hålls i ett snabbt krympande utrymme driver det upp tryck och temperatur. I den andra (tändnings) fasen förblir trycket konstant när volymen börjar expandera.
Under den tredje fasen, kallad kraftslag, minskar både volymen och trycket som motorn arbete, slutligen driva bilen. Slutligen, i avgasfasen, förblir volymen konstant på sin högsta nivå, och sedan börjar cykeln på nytt när luft sugs in för kompression i den första fasen.
Dieselbränsle
Bränsle för dieselmotorer är tyngre än bensin, eftersom det är tillverkat av rester av råolja i motsats till de mer flyktiga biprodukter som resulterar i bildandet av bensin. Liksom vanlig gas kommer den i ett antal kvaliteter som kan skräddarsys efter specifika motorers behov.
Att använda fel diesel kan orsaka driftsproblem från dålig start till "knackning och ping" till alltför rökig avgaser.