Diesel motor en de verschillen met benzine

Diesel motor: hoe werkt hij en is hij beter

Een van de meest gestelde vragen op ons blog is: “Wat is het verschil tussen een benzine- en een dieselmotor?”
Het verhaal van Diesel begint eigenlijk met de uitvinding van de benzinemotor. Nikolaus August Otto had de benzinemotor in 1876 uitgevonden en gepatenteerd.
Deze uitvinding maakte gebruik van het viertakt verbrandingsprincipe, ook bekend als de “Otto-cyclus”, en het is tegenwoordig het uitgangspunt voor de meeste automotoren.
In een vroeg stadium was de benzinemotor niet erg efficiënt en andere belangrijke transportmethoden, zoals de stoommachine, deden het ook slecht.
Slechts ongeveer 10 procent van de brandstof die in dit soort motoren wordt gebruikt, heeft daadwerkelijk een voertuig verplaatst. De rest van de brandstof produceerde gewoon nutteloze warmte.

Rudolf Diesel, uitvinder van de dieselmotor

Rudolph diesel uitvinder van de diesel motor
(foto van brittanica.com)
In 1878 ging Rudolf Diesel naar de Polytechnic High School van Duitsland (het equivalent van een technisch college) toen hij hoorde over de lage efficiëntie van benzine- en stoommachines.
Deze verontrustende informatie inspireerde hem om een ​​motor met een hoger rendement te maken, en hij besteedde veel van zijn tijd aan het ontwikkelen van een “Combustion Power Engine”.
Tegen 1892 had Diesel een patent verkregen voor wat we nu de dieselmotor noemen.
Als dieselmotoren zo efficiënt zijn, waarom gebruiken we ze dan niet vaker?
Misschien zie je de woorden ‘dieselmotor’ en denk je aan grote, flinke vrachtauto’s die zwarte, roetige rook uitblazen en een luid kletterend geluid maken.
Dit negatieve imago van dieselvrachtwagens en motoren heeft diesel minder aantrekkelijk gemaakt voor vrijetijdsrijders in Nederland en over de hele wereld.
Hoewel diesel geweldig is voor het vervoeren van grote zendingen over lange afstanden, was het niet de beste keuze voor dagelijkse pendelaars.
Dit begint echter te veranderen, omdat mensen de dieselmotor verbeteren om deze schoner en minder luidruchtig te maken.

Dieselmotor versus benzinemotor

In theorie lijken dieselmotoren en benzinemotoren op elkaar. Het zijn beide verbrandingsmotoren die zijn ontworpen om de beschikbare chemische energie in brandstof om te zetten in mechanische energie.

Deze mechanische energie beweegt zuigers op en neer in cilinders. De zuigers zijn verbonden met een krukas en de op en neer gaande beweging van de zuigers, bekend als lineaire beweging, creëert de roterende beweging die nodig is om de wielen van een auto naar voren te draaien.

In dit filmpje kun je precies zien hoe de dieselmotor werkt en verschilt van de benzine (de otto motor):

 

Zowel dieselmotoren als benzinemotoren zetten brandstof om in energie door een reeks kleine explosies of verbrandingen.
Het grote verschil tussen diesel en benzine is de manier waarop deze explosies plaatsvinden:
  • In een benzinemotor wordt brandstof gemengd met lucht, gecomprimeerd door zuigers en ontstoken door vonken uit bougies.
  • In een dieselmotor wordt de lucht echter eerst gecomprimeerd en vervolgens wordt de brandstof ingespoten.
Omdat lucht warm wordt wanneer deze wordt samengedrukt, ontsteekt de brandstof.
De dieselmotor gebruikt een viertakt verbrandingscyclus, net als een benzinemotor. De vier slagen van een viertakt motor zijn:
  1. Inlaatslag: De inlaatklep gaat open, laat lucht binnen en beweegt de zuiger naar beneden.
  2. Compressieslag: De zuiger gaat weer omhoog en drukt de lucht samen.
  3. Verbrandingsslag: Terwijl de zuiger de top bereikt, wordt brandstof precies op het juiste moment geïnjecteerd en ontstoken, waardoor de zuiger weer naar beneden wordt gedrukt.
  4. Uitlaatslag: De zuiger gaat terug naar boven en duwt de uitlaatgassen die door de verbranding zijn ontstaan ​​uit de uitlaatklep.
Vergeet niet dat de dieselmotor geen bougie heeft, dat deze lucht aanzuigt en comprimeert en dat hij vervolgens de brandstof rechtstreeks in de verbrandingskamer injecteert (directe injectie).
Het is de hitte van de perslucht die de brandstof in een dieselmotor verlicht.

Compressie

Bij het werken aan zijn berekeningen, theoretiseerde Rudolf Diesel dat hogere compressie leidt tot hogere efficiëntie en meer vermogen.
Dit gebeurt omdat wanneer de zuiger lucht met de cilinder knijpt, de lucht geconcentreerd wordt.
Diesel heeft een hoog energie-gehalte, dus de kans dat diesel reageert met de geconcentreerde lucht is groter.
Een andere manier om eraan te denken is wanneer luchtmoleculen zo dicht bij elkaar zijn gepakt dat brandstof een betere kans heeft om met zoveel mogelijk zuurstofmoleculen te reageren.

Rudolf bleek gelijk te hebben. Een benzinemotor comprimeert in een verhouding van 8: 1 tot 12: 1, terwijl een dieselmotor comprimeert in een verhouding van 14: 1 tot maximaal 25: 1.

Injectie

Een groot verschil tussen een dieselmotor en een gasmotor is het injectieproces. De meeste automotoren gebruiken poortinjectie of een carburateur.
Een poortinjectiesysteem injecteert brandstof net voor de inlaatslag (buiten de cilinder). Een carburateur mengt lucht en brandstof lang voordat de lucht de cilinder binnenkomt.
In een automotor wordt daarom alle brandstof tijdens de inlaatslag in de cilinder geladen en vervolgens gecomprimeerd.
De compressie van het brandstof / luchtmengsel beperkt de compressieverhouding van de motor – als het de lucht te veel comprimeert, ontsteekt het brandstof / luchtmengsel spontaan en veroorzaakt kloppen.
Omdat het overmatige hitte veroorzaakt, kan kloppen de motor beschadigen.
Dieselmotoren gebruiken directe brandstofinspuiting. De dieselbrandstof wordt rechtstreeks in de cilinder geïnjecteerd.

De injector op een dieselmotor is het meest complexe onderdeel en is het onderwerp van veel experimenten geweest. In elke specifieke motor kan deze zich op verschillende plaatsen bevinden.

De injector moet bestand zijn tegen de temperatuur en druk in de cilinder en de brandstof toch in een fijne nevel afleveren.

Het is ook een probleem om de nevel in de cilinder te laten circuleren zodat deze gelijkmatig wordt verdeeld, dus sommige dieselmotoren gebruiken speciale inductiekleppen, voorverbrandingskamers of andere apparaten om de lucht in de verbrandingskamer te laten ronddraaien of anders het ontstekings- en verbrandingsproces te verbeteren .

Diesel motor van een auto

Sommige dieselmotoren bevatten een gloeibougie. Wanneer een dieselmotor koud is, kan het compressieproces de lucht mogelijk niet tot een voldoende hoge temperatuur brengen om de brandstof te ontsteken.
De gloeibougie is een elektrisch verwarmde draad (denk aan de hete draden die u in een broodrooster ziet) die de verbrandingskamers verwarmt en de luchttemperatuur verhoogt wanneer de motor koud is, zodat de motor kan starten.
Volgens Cley Brotherton, een Journeyman-technicus voor zwaar materieel:
“Alle functies in een moderne motor worden bestuurd door de ECM die communiceert met een uitgebreide set sensoren die alles meten van R.P.M. naar koelvloeistof en olietemperaturen en zelfs motorpositie (d.w.z. T.D.C.).”
Gloeibougies worden tegenwoordig zelden gebruikt op grotere motoren. De ECM registreert de omgevingstemperatuur en vertraagt ​​de timing van de motor bij koud weer, zodat de injector de brandstof op een later tijdstip spuit.
De lucht in de cilinder wordt meer gecomprimeerd, waardoor meer warmte ontstaat, wat helpt bij het starten.
Kleinere motoren en motoren zonder zo’n geavanceerde computerbesturing gebruiken gloeibougies om het koudstartprobleem op te lossen.

Mechanica is natuurlijk niet het enige verschil tussen dieselmotoren en benzinemotoren. Er is ook het probleem van de brandstof zelf.

Petroleumbrandstof begint als ruwe olie die van nature in de aarde wordt gevonden. Wanneer ruwe olie wordt verwerkt in raffinaderijen, kan deze worden gescheiden in verschillende soorten brandstoffen, waaronder benzine, vliegtuigbrandstof, kerosine en natuurlijk diesel.
Als je ooit diesel en benzine hebt vergeleken, weet je dat ze anders zijn. Ze ruiken zeker anders. Diesel is zwaarder en vettiger. Het verdampt veel langzamer dan benzine.
Het kookpunt is eigenlijk hoger dan het kookpunt van water. Je zult vaak diesel horen die “dieselolie” wordt genoemd omdat het zo vettig is.

Diesel verdampt langzamer omdat het zwaarder is. Het bevat meer koolstofatomen in langere ketens dan benzine (benzine is typisch C9H20, terwijl diesel typisch C14H30 is).

Er is minder raffinage nodig om dieselbrandstof te maken, en daarom was het goedkoper dan benzine. Sinds 2004 is de vraag naar diesel echter om verschillende redenen gestegen, waaronder een verhoogde industrialisatie en constructie in China en de VS.

Diesel heeft een hogere energiedichtheid dan benzine. Gemiddeld bevat 1 gallon (3,8 L) dieselbrandstof ongeveer 155×106 joules (147.000 BTU), terwijl 3,8 liter benzine 132×106 joules (125.000 BTU) bevat.
Dit, in combinatie met de verbeterde efficiëntie van dieselmotoren, verklaart waarom dieselmotoren betere kilometers maken dan vergelijkbare benzinemotoren.
Diesel wordt gebruikt om een ​​grote verscheidenheid aan voertuigen en activiteiten aan te drijven.
Het voedt natuurlijk de dieselvrachtwagens die je op de snelweg ziet sjouwen, maar het helpt ook bij het verplaatsen van boten, schoolbussen, stadsbussen, treinen, kranen, landbouwmachines en verschillende voertuigen voor noodhulp en stroomgeneratoren.
Denk na over hoe belangrijk diesel is voor de economie. Zonder zijn hoge efficiëntie zouden zowel de bouwsector als de landbouwbedrijven enorm lijden onder investeringen in brandstoffen met een laag vermogen en efficiëntie.
Ongeveer 94 procent van de vracht, of het nu in vrachtwagens, treinen of boten wordt verzonden, is afhankelijk van diesel.

 

Qua milieu heeft diesel enkele voor- en nadelen.

De pluspunten: diesel stoot zeer kleine hoeveelheden koolmonoxide, koolwaterstoffen en kooldioxide uit, emissies die leiden tot opwarming van de aarde.

De nadelen: grote hoeveelheden stikstofverbindingen en deeltjes (roet) komen vrij bij verbranding van dieselbrandstof, wat leidt tot zure regen, smog en slechte gezondheidstoestand.

Diesel na de oliecrisis in de jaren 70

Tijdens de grote oliecrisis in de jaren zeventig begonnen Europese autobedrijven reclame te maken voor dieselmotoren voor commercieel gebruik als alternatief voor benzine.
Degenen die het probeerden, waren een beetje teleurgesteld. De motoren waren erg luid en ze zouden thuiskomen om hun auto’s van voor naar achter in zwart roet te vinden, dezelfde roet die verantwoordelijk is voor smog in grote steden.
In de afgelopen 30 tot 40 jaar zijn er echter enorme verbeteringen aangebracht op het gebied van motorprestaties en brandstofzuiverheid.
Apparaten met directe injectie worden nu bestuurd door geavanceerde computers die de verbranding van brandstof controleren, de efficiëntie verhogen en de uitstoot verminderen.
Beter geraffineerde dieselbrandstoffen zoals ultralaagzwavelige diesel (ULSD) zullen de hoeveelheid schadelijke emissies verminderen en motoren upgraden om ze compatibel te maken met schonere brandstof wordt een eenvoudiger proces.
Andere technologieën zoals CRT-deeltjesfilters en katalysatoren verbranden roet en verminderen deeltjes, koolmonoxide en koolwaterstoffen met maar liefst 90 procent. [bron: Diesel Technology Forum].
Voortdurende verbetering van de normen voor schonere brandstof uit de Europese Unie zal ook de auto-industrie ertoe aanzetten harder te werken om de uitstoot te verlagen.

Je hebt misschien ook wel eens gehoord van iets dat biodiesel wordt genoemd. Is het hetzelfde als diesel?

Biodiesel is een alternatief of additief voor diesel dat kan worden gebruikt in dieselmotoren met weinig tot geen aanpassingen aan de motoren zelf.

Het is niet gemaakt van aardolie, in plaats daarvan komt het uit plantaardige oliën of dierlijke vetten die chemisch zijn veranderd. (Interessant feit: Rudolf Diesel had oorspronkelijk plantaardige zaadolie als brandstof beschouwd voor zijn uitvinding.)

Biodiesel kan worden gecombineerd met gewone diesel of volledig alleen worden gebruikt.

Is diesel nog goedkoper dan benzine?

Huidige dieselprijs ten opzichte van de benzine prijs, per November 2019 is:

Diesel of benzine Actuele prijs
Prijs van diesel € 1.47
Prijs van benzine € 1.78 (+ 0.03)
Prijs van benzine Super Plus € 1.85 (+ 0.03)

Is een dieselmotor beter?

Omdat diesel meer kilometers haalt per liter dan benzine, zijn de brandstofkosten van dieselmotoren tijdens de levensduur van het voertuig lager dan benzinemotoren. Dankzij technologie kunnen ze schoon en stil rijden, stoten ze minder broeikasgassen uit dan benzinemotoren en zijn ze uitstekend presterende voertuigen.

Wat is verschil tussen een benzine- en dieselmotor?

Een benzinemotor is uitgerust met een bougie, terwijl dieselmotor is uitgerust met een brandstofinjector. In een benzinemotor heeft de brandstof die verbrandt een hoge vluchtigheid. In dieselmotor wordt de brandstof met minder vluchtigheid verbrand. Benzinemotoren worden gebruikt in lichte voertuigen zoals auto’s, motorfietsen, scooters enz.

Hoeveel kilometer kan een dieselmotor meegaan?

Een vrachtwagen met benzine kan 320.000 kilometer rijden. Een dieselwagen heeft een langere levensduur en kan minimaal 800.000 en maximaal 1.200.000 km rijden. Dit komt omdat het een zwaarder en steviger motor heeft.
Auto’s met benzine gaan gemiddeld zo’n 200.000 tot 250.000 km mee. Voor diesel auto’s ligt dit hoger en kunnen tot wel 300.000 of soms 400.000 km mee gaan.

Waarom gaan diesels langer mee?

Dieselmotoren gaan langer mee dan benzinemotoren. Diesel is een lichte olie en bij verbranding en gebruik als brandstof door het voertuig smeert het de delen van de motor. Dit verlengt de levensduur van de motor. Dit komt deels door de ingewikkelde brandstofpomp die duur is om te repareren of te vervangen.

Is het slecht om een dieselmotor stationair te laten draaien?

Mythe: dieselmotoren moeten ‘s morgens 5 minuten of langer stationair draaien, vooral op koude dagen. Feit: Dit is een van de meest gangbare mythen in Nederland over dieselmotoren. De meeste motorfabrikanten adviseren dat nieuwere dieselmotoren niet langer dan 3 minuten stationair draaien voordat je ermee gaat rijden.