Samochody Diesel
Diesel to typ silnika, który otrzymał swą nazwę od swojego stwórcy, czyli Rudolfa Diesla. Ten typ jednostki napędowej szczególnie popularny jest, a w zasadzie był w Europie, gdyż producenci powoli wycofują się z konstruowania diesli, co jest następstwem afery Volkswagena, czy też bardzo rygorystycznych norm emisji spalin.
Samochody z silnikiem Diesla - historia powstania
Silniki Diesla nazywane wysokoprężnymi, czy też jako silniki o zapłonie samoczynnym powstały później niż jednostki benzynowe, czyli silniki o zapłonie iskrowym. Pierwszą konstrukcję stworzył Rudolf Diesel, którego nazwisko do dziś znajduje się w słowniku kierowców, którzy silniki wysokoprężne nazywają dieslami właśnie. Ten niemiecki inżynier w 1892 roku stworzył silnik jakiego świat jeszcze nie widział. Chciał on stworzyć konstrukcję, która będzie wydajniejsza niż istniejące wtedy silniki budowane przez Daimlera czy Benza. Patent Diesel zdobył 23 lutego 1893 roku.
Początki jednostek wysokoprężnych były niesamowicie trudne. Konstrukcja Diesla miała spore problemy z niezawodnością, a ponadto silniki te korzystały z dość trudno dostępnych części. Głównym problemem było to w jaki sposób paliwo trafia do silnika. Diesel używał w tym celu sprężonego powietrza, które pochodziło ze specjalnej sprężarki, która tworząc ciśnienie wtryskiwała i rozpylała dawkę paliwa. Taka sprężarka musiała być przede wszystkim wielostopniowa, gdyż potrzebne było osiągnięcie wysokiego ciśnienia powietrza. W tamtych czasach stworzenie niezawodnej sprężarki było jednak niesamowicie trudne, gdyż technologia nie pozwalała na konstrukcje takiego urządzenia, które nie będzie bardzo ciężkie i wielkie. Przez te problemy jednostki diesla nie przyjęły się tak dobrze i szybko w motoryzacji jak te benzynowe.
Ważnym krokiem w rozwoju silników diesla było opatentowanie w 1910 przez Jamesa Mc Kechniego hydraulicznego systemy wtrysku paliwa, który pozwalał na stworzenie silników wysokoprężnych łatwiejszych w obsłudze. Wtedy zmienił się również sposób ich działania, który nie korzystał już z obiegu Diesla, a obiegu Sabathe'a. Wpierw jednostki wysokoprężne trafiały do elektrowni, czy też statków, gdzie na początku XX wieku zaczęły one wypierać jednostki parowe. Osoby jeżdżące samochodami z Dieslem sporo zawdzięczają też inżynierowi jakim był Prosper L'Orange. Został on zatrudniony przez Benz & Cie i opracował w 1908 roku komorę wstępną, która pozwalała na dużo lepsze rozpylenie paliwa po tym jak trafiło ono do cylindra.
Na to by jednostki wysokoprężne, które świetnie przyjęły się w przemyśle czy też transporcie wodnym, trafiły do samochodów osobowych trzeba było trochę poczekać. Pierwszym samochodem z jednostką tego typu był Citroen Rosalie z 1933 roku, a pierwsze seryjnie produkowane auto z silnikiem Diesla powstało w 1936 roku. Było to dzieło firmy Mercedes-Benz, które otrzymało nazwę Mercedes-Benz 260D. Był to samochód z segmentu E, który można było kupić jako kabriolet, sedan lub landaulet, czyli pewnego rodzaju kabriolet, gdyż dach był w nim składany tylko w części tylnej. Pod maskę trafiła za to jednostka 4-cylindrowa w układzie rzędowym, która otrzymała nazwę Daimler-Benz OM 138. Posiadała ona 8 zaworów i korzystała z wtrysku pośredniego. Silnik ten generował 45 koni mechanicznych mocy maksymalnej i około 120 niutonometrów maksymalnego momentu obrotowego. Moc była przenoszona na tył i pozwalała na rozpędzenie tego auta do 94 km/h.
Prawie cała historia silników wysokoprężnych jest naznaczona próbami rozwoju tej technologii szczególnie w obszarze wtrysku paliwa. Jedne z najważniejszych wynalazków to na przykład świece żarowe, które znacznie ułatwiają pracę nierozgrzanemu silnikowi i pomagają w rozruchu podczas niskich temperatur. Bardzo duże znaczenie miały też nowoczesne systemy wtrysku paliwa. Wpierw powstały pompowtryskiwacze znane jako elementy generujące koszty w legendarnych jednostkach 1.9 TDI z koncernu VAG. Aktualnie prawie wszystkie diesle korzystają z systemy wtrysku paliwa Common Rail.
Najnowsza historia Diesli nie jest jednak tak kolorowa. Swój szczyt popularności osiągnęły one na początku XXI wieku, gdyż wtedy auta z jednostkami wysokoprężnymi stanowiły ponad połowę wszystkich rejestrowanych samochodów. Potem popularność zaczęła jednak spadać przez coraz bardziej rygorystyczne normy emisji spalin, a gwoździem do trumny okazała się Afera Volkswagena nazywana również jako dieselgate. Okazało się, że około 11 milionów samochodów Volkswagena z silnikiem diesla z rodziny TDI miała zainstalowane specjalne oprogramowanie, które oszukiwało testy emisji. Miało one tak sterować pracą silnika, że emisja tlenku azotu była czasem aż 40-krotnie niższa niż w codziennej eksploatacji.
Cała Afera Volkswagena powstała przez amerykańską Agencję Ochrony Środowiska, która wykryła te naruszenia norm. Przez nią po pierwsze pogorszyły się zdrowie ludzi i badania przeprowadzone w samych Stanach Zjednoczonych, gdzie trafiło zaledwie pół miliona aż z jedenastu znajdujących się na całym świecie mówią o nawet kilkuset zgonach i zanieczyszczeniach mogących doprowadzić do 50 tysięcy zgonów rocznie. Oprócz tego zaostrzono testy również innych koncernów, gdzie również dopatrzono się naruszeń. Ostatecznym efektem stało się wprowadzenie specjalnych norm testowania WLTP, które znacząco zaostrzyły sposób w który sprawdza się emisję spalin. Zwiększono również wykorzystanie AdBlue.
Sposób działania samochodów z silnikiem Diesla
Jak wskazuje nazwa silnika, czyli silnik o zapłonie samoczynnym jest to typ jednostki napędowej, w której zapłon paliwa następuje bez żadnego zewnętrznego źródła w przeciwieństwie do jednostek benzynowych, w których wymagane są świece zapłonowe. Spalanie występuje dzięki temu, że paliwo jakim jest olej napędowy spala się w komorze po prostu przekraczając pewną temperaturę. Całe działanie odbywa się w 4 suwach, czyli cyklach. Pierwszy z nich to ssanie, czyli moment w którym do cylindra trafia powietrze. Po zamknięciu zaworu ssącego dochodzi do sprężania, które bardzo intensywnie zwiększa temperaturę powietrza.
Moment w którym paliwo trafia do silnika następuje po sprężaniu. Olej napędowy trafia wtedy pod wysokim ciśnieniem do przestrzeni nad tłokiem i wysoka temperatura powietrza sprawia, że następuje zapłon. Spalanie jest wolniejsze niż w jednostkach benzynowych i dochodzi do niego głównie podczas cofania się tłoka. Gdy tłok się cofa otwiera się zawór wylotowy, przez który usuwane są gazy spalinowe. W celu oczyszczenia gazów stosuje się takie elementy jak na przykład filtr DPF, katalizator czy też korzysta się z AdBlue.
Samochody z silnikiem Diesla - zalety
Największa zaleta jednostki wysokoprężnej w samochodzie to przede wszystkim niższe spalanie i większa trwałość niż w przypadku silników benzynowych. Ponadto nie są one tak narażone na wilgoć, która potrafi uniemożliwić działanie świecom zapłonowym w jednostkach korzystających z benzyny. Mniejsze jest ryzyko eksplozywnego samozapłonu.
Ogromne zalety diesla to przede wszystkim charakterystyka korzystania z nich. Mają one wyższy moment obrotowy od swoich benzynowych odpowiedników i jest on dostępny w znajdującym się znacznie niżej zakresie obrotów. Dzięki temu są to samochody o dobrej dynamice, szczególnie w warunkach miejskich. Dodatkowo bardzo dobrze nadają się do montowania turbosprężarek, które jeszcze bardziej zwiększają moment obrotowy.
Samochody z silnikiem Diesla - wady
Wady trzeba rozpocząć chyba od największych. Mowa oczywiście o niebezpiecznych aspekcie aut z jednostką wysokoprężną, czyli spalinach. Zawierają one więcej tlenków azotu, cząstek stałych i innych związków, przez co spaliny są rakotwórcze czy też przyczyniają się do wytwarzania smogu. Diesle mają również problemy w przypadku starszych konstrukcji z rozruchem w niskich temperaturach. Gorsza jest także kultura pracy.
Jednostki wysokoprężne w kwestii osiągów również są jednak nieco gorsze. W wypadku silników wyczynowych osiągają one niższą moc niż porównywalne pod względem poziomu zaawansowania technologicznego i pojemności silniki spalinowe, a przy tym są sporo większe, znacznie cięższe, a także droższe w produkcji.