Dieselmotor: verschil tussen versies

Uit EurosWiki
k
k
 
(14 tussenliggende versies door 7 gebruikers niet weergegeven)
Regel 1: Regel 1:
{{wikify}}
+
Een '''dieselmotor''' is een zuigermotor die werkt volgens het principe dat voor het eerst werd beschreven door de Duitse ingenieur Rudolf Diesel in 1882. Het grootste verschil met een benzinemotor (of eigenlijk: Ottomotor) is dat het dieselmengsel ontbrandt door de warmte die ontstaat bij de compressie van lucht in de verbrandingskamer. Hierdoor is er dus geen aparte ontstekingsinrichting (bougies) nodig, zoals bij een benzinemotor wel het geval is.
Een verbrandingsmotor waarbij de verbranding spontaan ontstaat zodra de brandstof wordt ingespoten, doordat m.b.v. compressie van de lucht al een hoge temperatuur is bereikt.
 
  
De Dieselmotor is uitgevonden door een duitse ingenieur. Je raad het al, die heette Diesel. De slagen van een 4-takt dieselmotor zijn:
+
= Werking van een dieselmotor =
* De zuiger staat beneden. De uitlaatklep wordt geopend. De zuiger gaat naar boven. De verbandingsproducten worden zo naar buiten geblazen.
+
De meeste dieselmotoren werken volgens het principe van een [[viertaktmotor]], maar er bestaan ook uitzonderingen die werken volgens het [[tweetakt|tweetakt-principe]]. In de praktijk is de kans erg klein dat je per ongeluk een tweetakt-diesel tegen zult komen, dus voor de rest van dit artikel nemen we aan dat een dieselmotor werkt volgens het viertakt-principe.
* De zuiger is nu helemaal bovenaan. De uitlaatklep wordt gesloten en de lucht inlaat klep wordt geopend. De zuiger gaat weer naar beneden zodat er lucht naar binnen wordt gezogen.
 
* De zuiger is nu helemaal beneden. De inlaatklep wordt gesloten. De zuiger gaat omhoog. Zo wordt de lucht adiabatisch gecomprimeerd. Daardoor wordt de lucht warm.
 
* De zuiger is nu boven. Er wordt brandstof ingespoten. Deze verbrand spontaan doordat die met lucht vermengd die warmer is dan het brandpunt van de brandstof. Meestal verbrand de waterstof eerst, en hoop je dat er daarna nog genoeg tijd en zuurstof is dat ook de meeste koolstof verbrand. Door het verbranden is de druk sterk toegenomen. De zuiger beweegt naar beneden. De arbeid die de verbrandde gassen uitoefenen op de zuiger is groter dan de energie die nodig was voor de overige 3 slagen.
 
  
Dieselmotoren hebben veel voordelen t.o.v. benzinemotoren
+
== Verschil tussen diesel- en benzinemotoren ==
 +
Het grote verschil tussen een benzine- en dieselmotor is het moment waarop de brandstof in de verbrandingskamer terechtkomt. Bij een benzinemotor worden de brandstof en lucht vóór de compressieslag met elkaar gemengd en aan het eind van de compressieslag ontstoken door een bougie. Bij een dieselmotor wordt de brandstof aan het eind van de compressieslag in de verbrandingskamer verneveld waar deze vrijwel meteen verbrandt door de hoge temperatuur die ontstaat door de sterke compressie van inlaatlucht. Dit lijkt een subtiel verschil, maar als gevolg hiervan doorloopt een dieselmotor een totaal andere (en tevens veel efficiëntere) thermodynamische cyclus dan een benzinemotor.
  
Er is geen ontsteking nodig en de brandstof kan niet voortijdig (in de compressieslag) verbranden. Wanneer dit bij een benzinemotor gebeurt, wordt dit "kloppen" genoemd (tegen te gaan door toevoegen van tetra-ethyl-lood, hoewel de bevolking daar meetbaar dommer van wordt). Brandstof die bestendig is tegen kloppen (benzine) is veel moeilijker te maken dan een willekeurige vloeistof die kan verbranden (diesel). In de wat minder veeleisende dieselmotoren kan je dan ook bijna elke koolwaterstof opstoken die je maar tegen komt. Brokken asfalt schijnen echter problemen te geven wanneer je motor er niet op gemaakt is. De scheepsdiesels in de wat grotere boten varen op stookolie, die bij kamertemperatuur zo dik is, dat het niet eens door de leidingen te verpompen is. Het werkt prima. De lage eisen die een dieselmotor aan de brandstof steld, veroorzaken meteen het grootste voordeel voor jachten: het vlampunt van diesel ligt ver boven kamertemperatuur. Dit maakt diesel veel veiliger.
+
== Inspuiting ==
 +
Er zijn grofweg twee manieren waarop de brandstof van een dieselmotor in de verbrandingskamer kan komen: directe en indirecte inspuiting. Bij directe inspuiting wordt de diesel rechtstreeks in de verbrandingskamer verneveld, bij indirecte inspuiting wordt de brandstof verneveld in een voorkamer die in verbinding staat met de verbrandingskamer. Het voornaamste voordeel van directe inspuiting is de grotere efficiëntie, waardoor een direct ingespoten motor meer vermogen levert en/of minder verbruikt dan een motor met indirecte inspuiting. Tot het eind van de vorige eeuw werd indirecte inspuiting nog veel gebruikt in (bestel)auto's en jachten doordat een indirect ingespoten motor minder herrie maakt en de verstuivers simpeler (en dus goedkoper) kunnen worden uitgevoerd. Inmiddels gebruiken vrijwel alle nieuwe dieselauto's en ook steeds meer boten directe inspuiting door middel van common rail-techniek, want door technologische ontwikkelingen zijn de meeste nadelen van directe inspuiting inmiddels verdwenen en kan er door middel van directe inspuiting een schonere verbranding worden verkregen.
  
Een ander voordeel, hoewel voor jachten nog niet toegepast, is dat een dieselmotor zonder noemenswaardig verlies in tweetakt uit te voeren is. Er wordt dan een (turbo)compressor toegevoegd die de lucht op enige druk aanlevert. Daarmee wordt aan het einde van de verbrandingsslag de cylinder gespoeld. De uitlaatslag en de inlaatslag kunnen zo worden wegbezuinigd, wat een twee keer zo groot vermogen bij gelijk gewicht geeft. Bijna alle scheepsmotoren voor grotere schepen zijn tweetakt diesels.
+
== Meer informatie ==
 +
Voor een uitgebreidere uitleg over de werking van een dieselmotor verwijzen we naar [http://nl.wikipedia.org/wiki/Dieselmotor dit artikel op Wikipedia].
  
Extra vermogen kan nog worden verkregen, ook bij viertakt diesels, door de lucht op grote druk aan te leveren, dus met een turbocompressor. Dit vergroot de hoeveelheid lucht die in de cylinder komt. Zo kan er meer brandstof worden verbrand per cyclus, en wordt de verbranding ook vollediger.
+
= Dieselmotoren bij Euros =
 +
Op dit moment heeft Euros nog één dieselmotor in gebruik, op Jaffa. Euros heeft nog minstens twee andere voertuigen gehad met een dieselmotor: de [[Bus]] en de [[Ebenhaëzer]].
  
Het laatste voordeel van diesels, is dat ze stookolie kunnen stoken, en daarvoor zijn geen emissienormen voor zwavel vastgesteld. Voor benzine en diesel voor auto's gelden wel emissienormen, dus de petrochemische industrie zit met een groot overschot aan zwavel. Dat kunnen ze nu kwijt in scheepsbrandstof. Dit wordt gedeeltelijk verrekend in de brandstofprijzen. Stookolie is daardoor erg goedkoop. Het nadeel is dat de zeevaart het grootste deel van de vervuiling veroorzaakt, maar daar hebben rederijen natuurlijk geen last van.
+
=== Jaffa ===
 +
Jaffa heeft een Yanmar 2GM 2-cilinder van 15 pk met indirecte inspuiting, 636 cc. Deze motor wordt direct [[koeling|gekoeld]] door buitenwater door de koelkanalen in het motorblok te pompen. Voor meer informatie over deze motor, zie [[motor Jaffa]].
 +
 
 +
=== Bus ===
 +
De [[bus]] had een dieselmotor met 5 cilinders en indirecte inspuiting, 76 pk, 2.370 cc. De [[koeling]] gebeurt door een intern koelcircuit met een radiateur, die de warmte aan de omgevingslucht afstaat.
 +
 
 +
=== Ebenhaëzer ===
 +
Oorspronkelijk had de [[Ebenhaëzer]] geen motor. In 1970 heeft Euros haar voorzien van een 3-cilinder Kromhout dieselmotor van 51PK. Later is deze motor vervangen door een 6-cilinder DAF 615 met directe inspuiting, 6.170 cc. Het vermogen van deze motor was teruggeschroefd van 97 naar ongeveer 85pk. De [[koeling]] gebeurde door een intern koelcircuit, gekoppeld aan een [[vlakkoeler]]. In 2011 is de oorspronkelijke DAF 615 vervangen door een gereviseerd exemplaar van hetzelfde type.
 +
 
 +
= Achtergrondinformatie =
 +
Hieronder staat enkele losse informatie over de werking van scheepsdieselmotoren.
 +
 
 +
=== Diesel i.p.v. benzine ===
 +
De reden dat de scheepvaart meestal dieselmotoren gebruikt en geen benzinemotoren, is dat diesel, ondanks de relatief lage zelfontbrandingstemperatuur, rond buitentemperaturen geen vluchtige stof is die snel verdampt en zo tot explosiegevaarlijke situaties kan leiden, zoals bij benzine wel het geval is. Diesel is dus vooral veiliger. Daarnaast kan je aan de waterkant veel makkelijker diesel tanken dan benzine (maar het is maar net wat het kip is en wat het ei). Een ander groot voordeel van een dieselmotor is het hogere thermodynamisch rendement ten opzichte van een benzinemotor en de grotere hoeveelheid energie die een liter dieselbrandstof bevat. Daardoor zijn de brandstofkosten en de CO<sub>2</sub>-uitstoot van een dieselmotor fors lager dan van een benzinemotor. Nadeel van een dieselmotor zijn de hogere uitstoot van stikstofoxiden (NO<sub>x</sub>) en fijnstof (roet).
 +
 
 +
=== Koeling ===
 +
Informatie over de koeling van motoren is te lezen in het artikel [[motorkoeling]].
 +
 
 +
=== Compressiedruk ===
 +
Belangrijk bij een dieselmotor is dat de compressiedrukken (en dus eindtemperaturen) in de cilinders van deze motoren veel hoger zijn dan bij een benzinemotor. Door de hogere eindtemperatuur in de cilinder zal de diesel die onder hoge druk (1500bar!!) in de cilinder ingespoten wordt vanzelf gaan ontbranden. Om deze hoge druk te kunnen weerstaan moet een dieselmotor vrij zwaar gebouwd zijn, dus over het algemeen zal een benzinemotor een stuk minder wegen dan een dieselmotor met een vergelijkbaar vermogen. Het gewichtsvoordeel is ook de voornaamste reden waarom vrijwel alle buitenboordmotoren op benzine lopen.
 +
 
 +
=== Extra koelblok ===
 +
Dieselmotoren worden voor boten geschikt gemaakt door op de uitlaatpoorten een extra koelblok te maken waar koelwater doorheen loopt en zo de uitlaatgassen extra afkoelt. Dat is wel prettig omdat anders je [[motorhok]] een kachel heeft van 500 graden Celsius.
 +
 
 +
=== Koude start ===
 +
Direct ingespoten motoren kunnen t.o.v. indirect ingespoten motoren (b.v. de eurosbus) tot lagere buitentemperaturen (tot ongeveer -10 graden Celsius) nog zelf starten en hoeven dus niet voorgegloeid te worden. Bij Jaffa met de indirecte inspuiting merk je dit omdat de motor moeilijker start in het voorjaar en najaar. De oplossing is dan om veel gas te geven tijdens het starten, want de motor heeft geen voorgloei-installatie.
 +
 
 +
De Ebenhaëzer met directe inspuiting zal niet zo gauw problemen hebben met starten. Maar wordt het kouder dan -10, dan zal deze het ook moeilijk krijgen, maar wat moet je dan ook op het water ;).
 +
 
 +
Om problemen met koude start te voorkomen zijn veel dieselmotoren uitgerust met een voorgloei-installatie. De Eurosbus had zo'n gloei-installatie en zou dus geen moeite moeten hebben gehad met lage temperaturen.
 +
 
 +
=== Turbo ===
 +
Moderne dieselmotoren maken vaak gebruik van een turbocompressor om de druk van de inlaatlucht te verhogen en zo per arbeidsslag meer diesel te kunnen verbranden en dus meer vermogen uit hetzelfde motorblok te halen. In dat geval spreken we ook wel van een turbodiesel. Het voordeel van een turbodiesel is dat je veel vermogen uit een relatief kleine en lichte motor kunt halen, want gunstig is voor de efficiëntie van de motor. Nadeel van een turbodiesel is dat een turbocompressor een vrij complex, duur een kwetsbaar onderdeel is. Geen van de dieselmotoren die Euros in haar bezit heeft (gehad) is voorzien van een turbo.
  
 
[[categorie:motor]]
 
[[categorie:motor]]

Huidige versie van 10 apr 2020 om 15:14

Een dieselmotor is een zuigermotor die werkt volgens het principe dat voor het eerst werd beschreven door de Duitse ingenieur Rudolf Diesel in 1882. Het grootste verschil met een benzinemotor (of eigenlijk: Ottomotor) is dat het dieselmengsel ontbrandt door de warmte die ontstaat bij de compressie van lucht in de verbrandingskamer. Hierdoor is er dus geen aparte ontstekingsinrichting (bougies) nodig, zoals bij een benzinemotor wel het geval is.

Werking van een dieselmotor

De meeste dieselmotoren werken volgens het principe van een viertaktmotor, maar er bestaan ook uitzonderingen die werken volgens het tweetakt-principe. In de praktijk is de kans erg klein dat je per ongeluk een tweetakt-diesel tegen zult komen, dus voor de rest van dit artikel nemen we aan dat een dieselmotor werkt volgens het viertakt-principe.

Verschil tussen diesel- en benzinemotoren

Het grote verschil tussen een benzine- en dieselmotor is het moment waarop de brandstof in de verbrandingskamer terechtkomt. Bij een benzinemotor worden de brandstof en lucht vóór de compressieslag met elkaar gemengd en aan het eind van de compressieslag ontstoken door een bougie. Bij een dieselmotor wordt de brandstof aan het eind van de compressieslag in de verbrandingskamer verneveld waar deze vrijwel meteen verbrandt door de hoge temperatuur die ontstaat door de sterke compressie van inlaatlucht. Dit lijkt een subtiel verschil, maar als gevolg hiervan doorloopt een dieselmotor een totaal andere (en tevens veel efficiëntere) thermodynamische cyclus dan een benzinemotor.

Inspuiting

Er zijn grofweg twee manieren waarop de brandstof van een dieselmotor in de verbrandingskamer kan komen: directe en indirecte inspuiting. Bij directe inspuiting wordt de diesel rechtstreeks in de verbrandingskamer verneveld, bij indirecte inspuiting wordt de brandstof verneveld in een voorkamer die in verbinding staat met de verbrandingskamer. Het voornaamste voordeel van directe inspuiting is de grotere efficiëntie, waardoor een direct ingespoten motor meer vermogen levert en/of minder verbruikt dan een motor met indirecte inspuiting. Tot het eind van de vorige eeuw werd indirecte inspuiting nog veel gebruikt in (bestel)auto's en jachten doordat een indirect ingespoten motor minder herrie maakt en de verstuivers simpeler (en dus goedkoper) kunnen worden uitgevoerd. Inmiddels gebruiken vrijwel alle nieuwe dieselauto's en ook steeds meer boten directe inspuiting door middel van common rail-techniek, want door technologische ontwikkelingen zijn de meeste nadelen van directe inspuiting inmiddels verdwenen en kan er door middel van directe inspuiting een schonere verbranding worden verkregen.

Meer informatie

Voor een uitgebreidere uitleg over de werking van een dieselmotor verwijzen we naar dit artikel op Wikipedia.

Dieselmotoren bij Euros

Op dit moment heeft Euros nog één dieselmotor in gebruik, op Jaffa. Euros heeft nog minstens twee andere voertuigen gehad met een dieselmotor: de Bus en de Ebenhaëzer.

Jaffa

Jaffa heeft een Yanmar 2GM 2-cilinder van 15 pk met indirecte inspuiting, 636 cc. Deze motor wordt direct gekoeld door buitenwater door de koelkanalen in het motorblok te pompen. Voor meer informatie over deze motor, zie motor Jaffa.

Bus

De bus had een dieselmotor met 5 cilinders en indirecte inspuiting, 76 pk, 2.370 cc. De koeling gebeurt door een intern koelcircuit met een radiateur, die de warmte aan de omgevingslucht afstaat.

Ebenhaëzer

Oorspronkelijk had de Ebenhaëzer geen motor. In 1970 heeft Euros haar voorzien van een 3-cilinder Kromhout dieselmotor van 51PK. Later is deze motor vervangen door een 6-cilinder DAF 615 met directe inspuiting, 6.170 cc. Het vermogen van deze motor was teruggeschroefd van 97 naar ongeveer 85pk. De koeling gebeurde door een intern koelcircuit, gekoppeld aan een vlakkoeler. In 2011 is de oorspronkelijke DAF 615 vervangen door een gereviseerd exemplaar van hetzelfde type.

Achtergrondinformatie

Hieronder staat enkele losse informatie over de werking van scheepsdieselmotoren.

Diesel i.p.v. benzine

De reden dat de scheepvaart meestal dieselmotoren gebruikt en geen benzinemotoren, is dat diesel, ondanks de relatief lage zelfontbrandingstemperatuur, rond buitentemperaturen geen vluchtige stof is die snel verdampt en zo tot explosiegevaarlijke situaties kan leiden, zoals bij benzine wel het geval is. Diesel is dus vooral veiliger. Daarnaast kan je aan de waterkant veel makkelijker diesel tanken dan benzine (maar het is maar net wat het kip is en wat het ei). Een ander groot voordeel van een dieselmotor is het hogere thermodynamisch rendement ten opzichte van een benzinemotor en de grotere hoeveelheid energie die een liter dieselbrandstof bevat. Daardoor zijn de brandstofkosten en de CO2-uitstoot van een dieselmotor fors lager dan van een benzinemotor. Nadeel van een dieselmotor zijn de hogere uitstoot van stikstofoxiden (NOx) en fijnstof (roet).

Koeling

Informatie over de koeling van motoren is te lezen in het artikel motorkoeling.

Compressiedruk

Belangrijk bij een dieselmotor is dat de compressiedrukken (en dus eindtemperaturen) in de cilinders van deze motoren veel hoger zijn dan bij een benzinemotor. Door de hogere eindtemperatuur in de cilinder zal de diesel die onder hoge druk (1500bar!!) in de cilinder ingespoten wordt vanzelf gaan ontbranden. Om deze hoge druk te kunnen weerstaan moet een dieselmotor vrij zwaar gebouwd zijn, dus over het algemeen zal een benzinemotor een stuk minder wegen dan een dieselmotor met een vergelijkbaar vermogen. Het gewichtsvoordeel is ook de voornaamste reden waarom vrijwel alle buitenboordmotoren op benzine lopen.

Extra koelblok

Dieselmotoren worden voor boten geschikt gemaakt door op de uitlaatpoorten een extra koelblok te maken waar koelwater doorheen loopt en zo de uitlaatgassen extra afkoelt. Dat is wel prettig omdat anders je motorhok een kachel heeft van 500 graden Celsius.

Koude start

Direct ingespoten motoren kunnen t.o.v. indirect ingespoten motoren (b.v. de eurosbus) tot lagere buitentemperaturen (tot ongeveer -10 graden Celsius) nog zelf starten en hoeven dus niet voorgegloeid te worden. Bij Jaffa met de indirecte inspuiting merk je dit omdat de motor moeilijker start in het voorjaar en najaar. De oplossing is dan om veel gas te geven tijdens het starten, want de motor heeft geen voorgloei-installatie.

De Ebenhaëzer met directe inspuiting zal niet zo gauw problemen hebben met starten. Maar wordt het kouder dan -10, dan zal deze het ook moeilijk krijgen, maar wat moet je dan ook op het water ;).

Om problemen met koude start te voorkomen zijn veel dieselmotoren uitgerust met een voorgloei-installatie. De Eurosbus had zo'n gloei-installatie en zou dus geen moeite moeten hebben gehad met lage temperaturen.

Turbo

Moderne dieselmotoren maken vaak gebruik van een turbocompressor om de druk van de inlaatlucht te verhogen en zo per arbeidsslag meer diesel te kunnen verbranden en dus meer vermogen uit hetzelfde motorblok te halen. In dat geval spreken we ook wel van een turbodiesel. Het voordeel van een turbodiesel is dat je veel vermogen uit een relatief kleine en lichte motor kunt halen, want gunstig is voor de efficiëntie van de motor. Nadeel van een turbodiesel is dat een turbocompressor een vrij complex, duur een kwetsbaar onderdeel is. Geen van de dieselmotoren die Euros in haar bezit heeft (gehad) is voorzien van een turbo.