Da li ste ikada sa čuđenjem gledali kako se automobil, kamion ili kombi pokreće? Verovatno ne! Takve stvari se dešavaju svakodnevno. Kako se ogroman teret kreće protiv sile gravitacije, otpora vazduha i trenja, koristeći ništa više od nekoliko litara nafte? Dizel motori pokreću neke od najvećih mašina – kamione, vozove, brodove, podmornice. Na prvi pogled, oni su slični običnim benzinskim motorima, ali generišu više snage. Pogledajmo kako to zaista funkcioniše!
Šta je dizel motor?
Složeni izgled dizel motora
Kao i benzinski motor, dizel motor predstavlja vrstu motora sa unutrašnjim sagorevanjem. To je tip motora gde dolazi do sagorevanja goriva unutar glavnog dela motora, cilindra. U njemu se proizvodi pogonska snaga za pokretanje vozila.
To se umnogome razlikuje od motora sa spoljašnjim sagorevanjem, kao što su oni koji su koristile staromodne parne lokomotive. U parnoj mašini proizvodi se velika toplota koja na jednom kraju zagreva vodu da bi se proizvela para koja u ovom slučaju predstavlja ,,pogonsko gorivo“.
U benzinskim ili dizel motorima pogonsko gorivo sagoreva unutar samih cilindara. Unutrašnjim sagorevanjem mnogo manje se rasipa energija, jer toplota koja je proizvedena ne mora da prelazi određenu distancu do klipa motora. Zbog toga su motori sa unutrašnjim sagorevanjem mnogo efikasniji od onih sa spoljašnjim (proizvode više energije iz iste zapremine goriva).
Kako se dizel motor razlikuje od benzinskog motora?
Oba tipa motora su sa unutrašnjim sagorevanjem, kao što je u prethodnom tekstu rečeno. U benzinskom motoru gorivo i gas se ubrizgavaju u male metalne cilindre. Klip sabija (stiska) tu smešu koja postaje zapaljiva, a za šta je zaslužna električna varnica iz svećice, bez koje je nezamisliv rad benzinskih motora. Ovo obezbeđuje snagu koja gura klip niz cilindar i kroz radilicu i zupčanike pokreće vozilo.
Dizel motori su slični, ali jednostavniji. Prvo vazduh ulazi u cilindar i klip ga sabija, ali mnogo više nego u benzinskom motoru. U benzinskom motoru, mešavina goriva i vazduha je stišnjena (komprimovana) na oko desetinu svoje prvobitne zapremine. U dizel motorima vazduh se sabija čak 14-25 puta od svoje početne zapremine. Ako ste ikada pumpali gumu na biciklu, mogli ste da primetite da pumpa postaje sve toplija što se duže koristi. To je zato što komprimovanje gasa stvara toplotu. Zamislite koliko se toplote generiše potiskivanjem vazduha u 14-25 puta manje prostora nego što inače zauzima.
Koliko će se ubrizgati goriva zavisi od toga koliko snage je potrebno da bi se auto kretalo željenom brzinom. Smeša goriva i vazduha je toliko vrela da se gorivo trenutno zapali bez potrebe za svećicom. Ova kontrolisana eksplozija dovodi do toga da se klip gura nazad iz cilindra, stvarajući snagu koja pokreće vozilo ili radnu mašinu. Kada se klip vrati u cilindar izduvni gasovi se istiskuju kroz izduvni ventil i proces se ponavlja na stotine ili hiljade puta u minutu.
Kako dizel motor pretvara gorivo u snagu?
Četvorotaktni motori – kao i benzinski motor, dizel motor obično radi ponavljanjem ciklusa, tokom kojih se klip dva puta pomera na gore i na dole (radilica se okreće dva puta).
Ubrizgavanje – vazduh se ubrizgava u cilindar kroz ulazni ventil, dok se klip pomera na dole.
Kompresija – ulazni ventil se zatvara, klip se pomera na gore i sabija smešu vazduha, zagrevajući je. Gorivo se ubrizgava kroz centralni ventil i spontano se zapaljuje. Za razliku od benzinskog motora, nije potrebna svećica da bi se ovo desilo.
Snaga – kako se mešavina vazduha i goriva zapali i sagoreva, ona gura klip nadole i tako pokreće radilicu (koja usmerava snagu na pokretanje vozila).
Izduvni gasovi– izlazni ventil se otvara da ispusti izduvne gasove preko auspuha.
Dvotaktni motori – kod dvotaktnih dizel motora kompletan ciklus se dešava kada se klip pomera gore-dole samo jednom. Zbunjujuće je da postoje tri faze u dvotaktnom ciklusu:
Izduvni iusisni gasovi – svež vazduh se uduvava u cilindar, potiskujući izduvne gasove kroz ventile na vrhu.
Kompresija – ulazni i izlazni ventil se zatvaraju. Klip se pomera prema gore, sabijajući vazduh koji se zagreva. Kada klip dođe do vrha cilindra, gorivo se ubrizgava i spontano pali.
Snaga – kako se mešavina vazduha i goriva zapali, ona gura klip nadole, pokrećući radilicu koja usmerava snagu na pokretanje vozila
Dvotaktni motori su manji i lakši od četvorotaktnih. Oni imaju tendenciju da budu efikasniji. Naime, oni proizvode snagu prilikom svake jedne rotacije (umesto jednom tokom svake dve rotacije, kaoj kod četvorotaktnih motora). To znači da im je potrebno više hlađenja i podmazivanja i da se više habaju.
Šta čini ovaj motor efikasnijim?
Dizel motori su, prema brojnim proračunima, efikasniji od benzinskih motora – prema nekim procenama od 40-45 %. Jednostavno rečeno, to znači da se mnogo veće razdaljine mogu preći za istu količinu goriva. Za to postoji nekoliko razloga.
Prvo, oni rade na višim temperaturama i stepen iskorišćenja je dosta veći. Osnovna teorija o tome kako rade motori poznata kao Carnot-ovo pravilo govori nam da efikasnost motora zavisi od visokih i niskih temperatura između kojih radi. Kod dizel motora mnogo je veća temperaturna razlika i samim tim oni su dosta efikasniji.
Drugo, izostanak sistema paljenja uz pomoć svećice predstavlja jednostavniji sklop koji može lako da komprimuje vazduh mnogo više nego što je slučaj kod benzinskih motora. Rezultat se ogleda u tome da gorivo postaje mnogo toplije i tom prilikom oslobađa mnogo više energije. Postoji još jedna ušteda u efikasnosti.
Kod benzinskog motora koji ne radi punim kapacitetom potrebno je više pogonskog goriva da bi on radio; dizel motori nemaju taj problem, pa im je potrebno manje goriva kad rade na manjem broju obrtaja.
Još jedan važan faktor jeste taj što dizel gorivo sadrži više energije po litru od benzina, jer gradivni molekuli obezbeđuju više energije (drugim rečima, dizel gorivo ima veću gustinu od benzina).
Kako se dizel gorivo razlikuje?
Dizel i benzin su poprilično različiti. Sigurno ste bar jednom u životu čuli šta se desilo sa vozilom ukoliko je pogrešno pogonsko gorivo nasuto u rezervoar. U suštini, dizel gorivo je lošijeg kvaliteta, manje rafinisani proizvod nafte napravljen od težih ugljovodonika (molekula izgrađenih od više atoma ugljenika i vodonika). Dizel motori kojima nedostaju moderni sistemi za ubrizgavanje goriva mogu teorijski da rade na skoro svakom ugljovodoničnom gorivu – otuda i popularnost biodizela (vrsta biogoriva napravljenog od otpadnog biljnog ulja)
Pronalazač dizel motora, Rudolf Dizel, uspeo je na početku da pokreće motore na ulje od kikirija i mislio je da će njegov motor učiniti uslugu ljudima, oslobađajući ih od upotrebe nafte, uglja i benzina.
Prednosti i mane dizel motora
Dizel motori su najsvestraniji motori sa unutrašnjim sagorevanjem. U poređenju sa benzinskim motorima oni su jednostavniji, efikasniji i ekonomičniji. Oni su takođe sigurniji, jer je dizel gorivo manje isparljivo i njegova para je manje eksplozivna od benzina. Za razliku od benzinskih motora, oni su posebno dobri za vozila koja transportuju velike terete pri manjim brzinama, tako da su idelani za upotrebu kod teretnih kamiona, brodova, autobusa i lokomotiva.
Veća kompresija znači da delovi dizel motora moraju da izdrže daleko veća opterećenja od onih u benzinskom motoru. Zato dizel motori moraju da budu jači i izdržljiviji. Iako ovo deluje kao mana, uglavnom se u praksi pokazalo da su dizel motori obično robusniji i traju duže od benzinskih motora.
Zagađenje je jedna od najvećih mana dizel motora: proizvode smešu azotnih oksida, ugljen- monoksid, ugljovodonike i čestice čađi, koji su veoma prljavi i opasni po zdravlje. U teoriji, dizel motori su efikasniji, tako da bi trebalo da troše manje goriva i na taj način proizvode manje količine ugljen-dioksida (CO2) i manje utiču na globalno zagrevanje. U praksi postoji rasprava oko toga da li je ta tvrdnja tačna. Neki laboratorijski eksperimenti su pokazali da su prosečne emisije dizel motora samo nešto niže od benzinskih. Ovo sve treba uzeti sa rezervom.
Zagađenje
Druga nedavna istraživanja ukazuju na to da čak novi dizel motori veoma zagađuju životnu sredinu. Evropska agencija za životnu sredinu napominje da tipičan dizel motor koji ispunjava sve standarde za emisiju izduvnih gasova EURO 6 proizvodi oko 10 puta više azotnih oksidaod benzinskog motora.
Šta je sa emisijom CO2? Prema britanskom udruženju proizvođača i prodavaca motora, dizel motori su u velikoj meri doprineli smanjenju CO2. Dizel motori u početku koštaju više od benzinskih motora, iako njihovi niži troškovi i duži radni vek, generalno, to nadoknađuju.
Nema sumnje da će se nastaviti sa proizvodnjom dizel motora u budućnosti, naročito za vozila koja služe za prevoz tereta, kao što su kamioni, brodovi, autobusi i železničke lokomotive. Budućnost dizel motora u automobilima i lakšim vozilima postaje sve neizvesnija. Pojava električnih automobila uticala je da se benzinski motori učine manje zagađujućim, što je u velikoj meri smanjilo upotrebu vozila sa dizel motorima.
U brojnim gradovima širom sveta uveliko se planira ili je već uvedena zabrana ulaska vozila sa dizel motorima. Neki od njih su: Oslo, Kopenhagen, Madrid, London, Brisel, Berlin, Meksiko Siti, Bogota, San Francisko, Njujork, Hamburg i brojni drugi.
U godinama koje su pred nama, dizel motori mogu biti potpuno izbačeni iz upotrebe kada je u pitanju auto-industrija. Visoke cene električnih automobila su razlog zašto su automobili i na dizel i na benzinski pogon i dalje u upotrebi. Mnoge države daju podsticaje za kupovinu električnih automobila.
Svedoci smo konstantnog porasta globalne temperature naše planete. Potrebno je smanjiti broj vozila na drumovima, povećati kvalitet goriva, jer idealno gorivo ne postoji. Električni automobili su svakako budućnost auto-industrije. Međutim, treba biti svestan činjenice da ni to nije potpuno ekokoški čist način. Pogotovo u manje razvijenim zemljama kao što je slučaj sa Srbijom, čija se proizvodnja električne energije najviše zasniva na termoelektranama, a koje na dnevnom nivou sagore ogromne količine uglja da bi se proizvele dovoljne količine električne energije za potrošače. Porastom broja električnih automobila povećale bi se i potrebe za električnom energijom, pa se postavlja pitanje koliko bi se dobilo kada je u pitanju zaštita životne sredine i smanjenje efekta staklene bašte, bez potpunog prelaska na obnovljive prirodne resurse.
2 thoughts on “Princip rada dizel motora”