Dieselmotor

De uitvinding van de dieselmotor staat op naam van de Duitse maar in Parijs geboren Rudolf Christian Karl Diesel (1858-1913). Meerdere uitvinders waren al in staat geweest om verbrandingsmotoren te laten werken. Met als basis het mechanisme van een stoommachine, waarbij een heen en weer gaande beweging van een zuiger door middel van drijfstang en een krukas omgezet wordt in een draaiende beweging. In de eerst ontwikkelde verbrandingsmotoren werd een mengsel van brandbare poeder, vloeistof of gas tot ontsteking werd gebracht door een een elektrische vonk op het juiste moment. Rudolf Diesel ontwikkelde een verbrandingsmotor, waarbij de verbranding tot stand zou komen door warmte als gevolg van gecomprimeerde lucht, waar brandstof aan wordt toegevoegd.

Het idee ontstond rond 1885, toen Diesel zich verdiepte in de relatie tussen druk en temperatuur. In 1892 was het concept zover proefondervindelijk uitgewerkt dat er door Diesel octrooi is aangevraagd. Constructief diende de motoren zwaarder en sterker te worden gebouwd vanwege de hogere temperaturen en drukken. Ook de vliegwielen en lagers dienden zwaarder en sterker te zijn. De eerst samengestelde dieselmotoren liepen op plantaardige oliën. Daaropvolgend bleken ook aardolieproducten te voldoen. De bruikbare brandstof naar hem werd genoemd: ‘diesel’.

Diesel is de brandstof voor dieselmotoren. De van oorsprong uit aardolie gewonnen brandstof is vernoemd naar de werktuigbouwkundige Rudolf Christian Karl Diesel (1858-1913), de uitvinder van de dieselmotor. Verbeterde en alternatie brandstoffen voor dieselmotoren zijn geraffineerde producten als gasolie, GTL en HVO.

Brandstofpomp en verstuiver

De uitvinding van een verbrandingsmotor volgens het concept van Diesel bevat twee elementen. Het eerste element is het bereiken van voldoende temperatuur van samengeperste lucht in een enkele zuigerslag. Het tweede element is de techniek om brandstof in een bepaalde hoeveelheid zodanig in de gecomprimeerde lucht van hoge temperatuur te brengen dat deze op het meest ideale moment zou verbranden en daarmee een drukverhoging zou brengen. Een hoge compressie kan worden gerealiseerd door de verhouding tussen het maximale en minimale volume van de verbrandingsruimte. De inspuiting en verbranding van brandstof in de verbrandingslucht door middel van een hogedruk brandstofpomp en een verstuiver of injector.

Vierslag arbeidsproces diesel

De eerste zuigerslag is een neerwaartse slag waarbij de inlaatklep is geopend. Door de volumevergroting ontstaat een onderdruk waardoor verbrandingslucht binnen stroomt. Dit is de inlaatslag. De tweede zuigerslag is een opwaartse slag waarbij de beide kleppen zijn gesloten. De aanwezige verbrandingslucht wordt gecomprimeerd. Door de compressie neemt stijgt de temperatuur van de verbrandingslucht. Dit is de compressieslag. De derde zuigerslag is een neerwaartse slag met beide kleppen gesloten. Tegen het einde van de compressieslag wordt dieselbrandstof ingespoten in de hete verbrandingslucht, waarop de dieselbrandstof tot ontbranding komt. De druk neemt toe. Dit is de arbeidslag. De vierde zuigerslag is een opwaartse slag waarbij de uitlaatklep is geopend. Verbrandingsgassen worden de cilinderruimte uit gedreven. Dit is de uitlaatslag. Lees hier meer over Rudolf Diesel en zijn vinding.

Nadat Rudolf Diesel 28 februari 1892 patent had verkregen op zijn concept (patent nummer 67207) wist hij de directie en technici van Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg (M.A.N.) te overtuigen te investeren in de constructie en productie van in de praktijk bruikbare verbrandingsmotoren. 

Bosch Hogedruk brandstofpomp 

De plunjer van de brandstofpomp volgens het principe van Bosch is voorzien van een helix en een gleuf. De plunjer wordt door een nok op en neer bewogen, de plunjer is draaibaar gemonteerd in de plunjercilinder. In afbeelding 1 bevindt de plunjer zich in de benedenstand. Door de twee openingen stroom brandstof de plunjercilinder binnen, door de gleuf ook naar de ruimte met de helix. In afbeelding 2 bevindt de plunjer zich in de bovenstand. De plunjer heeft de toevoer openingen afgesloten, er doet zich drukopbouw voor zowel in de boven- als onderruimte. De opbrengst is maximaal. In afbeelding 3 en 4 is aan de plunjer een andere stand gegeven. De helix maakt dat een opening vrij komt waardoor de drukopbouw stopt. Dit is te zien in afbeelding 4. Wanneer plunjer zodanig gedraaid is de gleuf in de plunjer voor een opening in de plunjercilinder staat, heeft de pomp geen opbrengst. Dit is de stopstand.

Verklaring van de onderdelen

1 Hogedruk brandstofleiding 2 Klepveer 3 Afdichting 4 Terugslagklep 5 Plunjercilinder en plunjer 6 Regelstang 7 Plunjerveer 8 Borging 9 Veerhuis 10 Pomphuis 11 Regelbare Bosch Hogedruk brandstofpomp 12 Ontluchtingschroef

Bosch verstuiver

Hierbij een doorsnede van een Bosch verstuiver zoals destijds werd toegepast bij direct ingespoten Werkspoor dieselmotoren. Vanuit de Hogedruk brandstofpomp wordt de brandstof naar de verstuiver geperst. De brandstof ligt de verstuivernaald zodat de verstuivergaten in de nozzle openen. Toegevoerde brandstof die langs de nozzle lekt wordt afgevoerd via de lekleiding. Zowel de hogedruk brandstofpomp als de verstuiver werken volledig wanneer er zich geen lucht- of gasbellen in de brandstof bevinden. Gas is samendrukbaar, in tegenstelling tot vloeistof. Bij gas- of luchtbellen zullen de persklep en verstuivernaald niet lichten. Met behulp van de ontluchtingspindel kan de verstuiver worden ontlucht. Opmerkelijk detail: deze verstuiver is oliegekoeld.

Aanzetsysteem via HD Brandstofpomp