Jak działa silnik Diesla? Jak jest zbudowany? Jakie korzyści daje montaż instalacji Diesel Dual Fuel? Tego wszystkiego dowiesz się z poniższego artykułu.

Historia silników Diesla sięga XIX wieku. Od tamtego czasu ich konstrukcja praktycznie się nie zmieniła. Co prawda współczesne jednostki korzystają z elektronicznych czujników, a ich pracą steruje komputer, jednak ogólna budowa oraz zasada działania pozostają takie same.

Za ojca silników wysokoprężnych uznajemy niemieckiego inżyniera Rudolfa Alexandra Diesla. Jego celem było stworzenie silnika o zapłonie samoczynnym, wydajniejszego niż jednostki napędzane benzyną. Mężczyzna przez lata eksperymentował z budową silnika wysokoprężnego napędzanego paliwami różnego typu. Początkowo planował stworzyć jednostkę zasilaną pyłem węglowym, jednak było to paliwo charakteryzujące się wysokimi właściwościami ściernymi, co czyniło je niepraktycznym wewnątrz metalowego silnika. Stosował wiele rodzajów paliwa, jednak ostatecznym wyborem okazał się olej.

Wytrwała praca wynalazcy się opłaciła i w roku 1893 Rudolf Diesel otrzymał patent na silnik wysokoprężny o zapłonie samoczynnym. Wynalazek sprawdził się w wielu urządzeniach np. w pojazdach ciężarowych, maszynach rolniczych, generatorach elektrycznych czy lokomotywach. Pierwszą ciężarówkę z napędem wysokoprężnym zaprezentowała, w roku 1923, firma Benz & Cie.

Z czasem napęd samoczynny zaczęto montować również w samochodach osobowych. Pionierskimi pojazdami były Citroen Rosalie oraz Mercedes-Benz 260 D, które trafiły do sprzedaży na początku lat trzydziestych ubiegłego wieku.

Źródło: https://www.sabo.it/en/the-worlds-first-ever-diesel-trucks-from-benz-and-daimler-in-1923/

Silnik Diesla – inaczej zwany silnikiem o zapłonie samoczynnym lub wysokoprężnym – w przeciwieństwie do benzynowych odpowiedników nie potrzebuje iskry do podpalenia mieszanki paliwa oraz powietrza. W jego wnętrzu dochodzi do samozapłonu.

Centralnym elementem jednostki jest korpus. Jego konstrukcja jest w całości odlana z metalu i posiada okrągłe otwory – cylindry. Od góry przykrywa ją głowica. Przestrzeń między nią a korpusem tworzy komorę spalania. We wnętrzu komory znajdują się:

– przewody dolotowe i wylotowe,

– zawory sterujące dopływem powietrza i usuwaniem spalin,

– wtryskiwacze paliwa.

Wewnątrz cylindrów poruszają się tłoki. Ich ruch sprawia, że do komory spalania dostaje się powietrze i jest ono sprężane do momentu zapłonu mieszanki. Stopień sprężenia mieści się w przedziale 12-23:1. Stłoczone powietrze zwiększa swoją temperaturę do poziomu 700-900 stopni C. Gdy do komory spalania dostaje się olej, dochodzi do samozapłonu mieszanki. Energia wybuchu jest przenoszona na wał korbowy i wyprowadzana poza silnik.

Opisując elementy silnika wysokoprężnego, nie można zapomnieć o świecach żarowych. Są one cichymi bohaterami, dzięki którym auto rusza nawet podczas zimowych mrozów. Ich zadaniem jest podgrzewanie powietrza dostającego się do komory spalania. Bez sprawnych świec żarowych zimna instalacja mogłaby mieć problemy z doprowadzeniem powietrza do odpowiedniej temperatury i wywołaniem samozapłonu.

Silnik wysokoprężny charakteryzuje się czterosuwowym cyklem pracy. Żeby dokładnie zrozumieć zasadę jego działania, należy uświadomić sobie czym jest suw. Jest to pojedynczy ruch tłoku wewnątrz cylindra – w górę lub w dół. Cykl silnika składa się z czterech ruchów – w dół, w górę, w dół i w górę.

Pierwszy ruch tłoka powiększa przestrzeń komory spalana. Powstające w ten sposób podciśnienie zasysa powietrze poprzez otwarty zawór. Następnie tłok porusza się ku górze, sprężając powietrze i zwiększając jego temperaturę. W tym momencie wtryskiwany jest olej napędowy. Tak powstała mieszanka zapala się i dochodzi do wybuchu, który z wielką siłą odpycha tłok i tworzy energię kinetyczną, powodującą obrót wału korbowego. W momencie, gdy tłok wraca w górę, usuwa spaliny z komory. Powrót jest możliwy nie tylko dzięki sile bezwładności, ale także przy pomocy innych tłoków znajdujących się w odmiennym momencie cyklu. Właśnie dlatego im więcej cylindrów w silniku, tym równiej on pracuje.

Laikowi, który nie jest świadom ile aut jeździ z silniku wysokoprężnym, może wydawać się, że jest to głównie domena samochodów ciężarowych, maszyn przemysłowych czy pojazdów specjalnych. Oczywiście jest w tym wiele prawdy, jednak nie sposób zignorować osobówek wykorzystujących tę technologię. W sumie ponad 40% procent pojazdów poruszających się na polskich drogach jest napędzanych silnikiem wysokoprężnym.

Nic w tym dziwnego. Pojazdy tego typu cieszą się bardzo dobrą opinią wśród wielu kierowców. Są cenione między innymi za swoją trwałość – wiele z silników wysokoprężnych jest w stanie przejechać ponad 400 tysięcy kilometrów. Niektórzy wybierają diesle również ze względu na wysoki moment obrotowy oraz bardzo dobrą dynamikę, nawet przy stosunkowo niskich obrotach.

Silnik wysokoprężny to sprawdzona konstrukcja, która praktycznie nie zmieniła się od czasu, gdy została stworzona. Czy jest tu zatem przestrzeń do ulepszeń? Oczywiście, że tak!

Wystarczy, że nieco zmodyfikujemy instalację, która pozwoli nam wykorzystywać paliwa alternatywne, zastępujące diesla. Należy jednak pamiętać, że w przeciwieństwie do silników benzynowych, w jednostkach wysokoprężnych nie możemy stosować gazu jako jedynego napędu silnika. W silnikach Diesla samoczynny wybuch mieszanki powietrza oraz paliwa gazowego byłby zbyt nieprzewidywalny i dochodziłoby do spalania stukowego. Rozwiązaniem jest wykorzystanie dwóch paliw na raz. Dzięki temu w komorze powstaje mieszanka składająca się z oleju napędowego, gazu (LPG, CNG lub LNG) oraz powierza. Takie rozwiązanie bardzo dobrze sprawdza się w silniku Diesla.

Zastosowanie dwóch rodzajów paliwa pozwala na częściowe zastąpienie diesla gazem. Jest to okazja do wygenerowania znacznych oszczędności. Paliwo gazowe kosztuje nawet o połowę mniej niż olej napędowy. W przypadku instalacji z LPG, jeśli 20-25% normalnie zużywanego oleju napędowego zostanie zastąpione gazem, przełoży się to na odczuwalne oszczędności. W przypadku instalacji CNG poziom zastąpienia diesla jest znacznie wyższy i sięga nawet 50%.

Co więcej, mieszanka gazu, diesla i powietrza spala się w wyższej temperaturze, dzięki czemu znacząco rośnie również moc pojazdu oraz jego moment obrotowy.

Wiele osób zastanawia się – jakie oszczędności przynosi instalacja? Czy w ogóle je generuje? W przypadku instalacji Fuel Fusion można to wyliczyć. Nasza instalacja DDF na tle konkurencji wyróżnia się tym, że daje dostęp do precyzyjnych, wiarygodnych danych. Sterownik zapamiętuje statystyki związane z pracą pojazdu i zapisuje je w pamięci. Wystarczy – przy pomocy kabla USB – ściągnąć je na dysk i wygenerować raport na naszej stronie internetowej. W ten sposób można otrzymać informacje związane z:

– ogólnym zużyciem gazu oraz diesla,

– zużyciem diesla oraz gazu w trybie Dual Fuel,

– drogą przejechaną w trybie Diesel oraz trybie Dual Fuel,

– procentem drogi przejechanej z wyczerpanym gazem,

– procentowym udziałem drogi przejechanej z instalacją Dual Fuel wyłączoną przez system lub

wyłączoną przez kierowcę.

W przypadku większości instalacji DDF dostępnych na rynku, oszczędności możemy wyliczyć jedynie porównując ze sobą rachunki sprzed założenia systemu podwójnego zasilania z późniejszymi. Niestety w ten sposób nie można osiągnąć precyzyjnych wyników. Sytuacja wygląda inaczej jeśli chodzi o naszą, autorską instalację Fuel Fusion. Dane zawarte w raportach pozwalają dużo dokładniej określić poziom oszczędności. Pozwalają także sprawdzić inne parametry instalacji i wykazać np. ewentualne usterki systemu lub samowolne wyłączenie instalacji przez kierowcę.

Instalacja Dual Fuel niesie za sobą również korzyści związane z wpływem pojazdu na środowisko. Mieszanka wzbogacona o gaz spala się w wyższej temperaturze. Dzięki temu szkodliwe składniki dymu ulegają wypaleniu. Emisja cząstek stałych, które w głównej mierze odpowiadają za powstawanie smogu, spada nawet o 60-70%. Ponadto instalacja Dual Fuel znacząco zmniejsza poziom emisji CO2. W przypadku pojazdów spełniających normy EURO 6 – czyli aktualnie najbardziej rygorystycznej unijnej normy w kwestii emisji spalin – system jest stanie ograniczyć emisję CO2 o dodatkowe 4,5%.

Fuel Fusion to instalacja DDF naszej firmy. Mózgiem całej instalacji jest sterownik (ECU). To właśnie on kontroluje wszystkie elementy instalacji gazowej oraz przechowuje dane związane z jej pracą. Wewnątrz kabiny – w miejscu, w które kierowca może bezproblemowo sięgnąć – znajduje się przełącznik. To dzięki niemu w trakcie jazdy może włączyć lub wyłączyć instalację gazową. Na obudowie przełącznika znajdują się diody, które informują o szacunkowej ilości gazu w zbiorniku.

Instalacja DDF nie powoduje dużych zmian wewnątrz układu spalania. Gaz dostaje się do silnika razem z powietrzem, dlatego nie ma konieczności ingerencji w budowę komory spalania. Za właściwe, bezpieczne dostarczanie gazu odpowiadają:

– wtryskiwacze gazowe,

– czujnik ciśnienia w kolektorze dolotowym,

– reduktor ciśnienia gazu z butli,

– filtr gazowy.

Instalacja Dual Fuel nie mogłaby się obyć bez elementów związanych z tankowaniem oraz przechowywaniem gazu. Zaliczamy do nich zawór tankowania, zbiornik czy wsporniki do montażu zbiorników.

Nad bezpieczeństwem silnika czuwa sonda EGT czyli czujnik temperatury spalin. Jeśli okaże się, że temperatura spalin wzrasta, wewnątrz cylindrów najprawdopodobniej dzieje się coś niepokojącego. W takiej sytuacji system automatycznie redukuje ilość wtryskiwanego gazu lub odcina go całkowicie.

Chcesz wiedzieć więcej na temat specyfiki instalacji Dual Fuel? Zachęcamy do zapoznania się z naszym systemem Fuel Fusion.