Rudolf Diesel és a dízelmotor története

Rudolf Christian Karl Diesel (1858-1913) német mérnök volt, a róla elnevezett öngyulladású belsőégésű motor (dízelmotor) feltalálója, mellyel nevét örökre beírta a történelem könyvekbe. Nevét mindenki ismeri, mi azonban arra is kíváncsiak voltunk, milyen ember volt Rudolf Diesel. A dízelmotor születésnapja 1893.

Rudolf Diesel életútja és az innováció iránti elkötelezettsége

Rudolf Diesel Párizsban született 1858. március 18-án bajor bevándorló szülők gyermekeként. A porosz-francia háború okán el kellett hagyniuk Franciaországot, és Rudolf némi kitérővel Németországban kötött ki. Szülei kívánsága ellenére gépészmérnök szeretett volna lenni. 17 évesen ösztöndíjjal vették fel a főiskolára (Technische Hochschule München), ahol 1880-ban az iskola addigi legjobb diákjaként, kitűnő eredménnyel végzett. Rudolf a müncheni műszaki főiskolán "summa cum laude" eredménnyel diplomázott, majd egykori professzora, a hűtőgépet feltaláló Carl von Linde vállalkozásainál dolgozott. Párizsban ő lett a hűtőgépgyár és tervezőiroda vezetője, s jövedelmező jégkészítő berendezést is tervezett.

Már ifjúkorában elgondolkoztatta a hagyományos hőerőgépek üzemanyag-pocsékolása. Párizsban felismerte, hogy Linde hűtőgépe lényegében fordítottan működő hőmotor, s ammónia-üzemanyagú motorral kezdett kísérletezni. 1890-ben Németországba költözött, s tovább foglalkozott a hőmotor megvalósításával. Rudolf Diesel 1885-ben kezdte el tervezni kompressziógyújtású, vagyis a sűrítés során fellépő hő hatására begyulladó üzemanyaggal működő belsőégésű motorját. Az új technika akkor még nem a benzinmotorral indult csatába, Diesel a korabeli ipart még mindig uraló gőzgépeknél akart hatékonyabb, gazdaságosabb hőerőgépet készíteni.

A dízelmotor működési elve és technológiai sajátosságai

A dízelmotor (régebbi írásmóddal Diesel-motor) belső égésű motor, amelynek működési elvét a német Rudolf Diesel szabadalmaztatta 1893. Ennek elvét 1892-ben beadott szabadalmában írta le: a dízelmotor lényege, hogy nem az összesűrített porlasztott benzin és a levegő keverékét gyújtja be egy elektromos szikra, mint az Otto-motornál, hanem a sokszorosára sűrített és ezért 540 Celsius-fokosra felhevült levegő robban be öngyulladással a bespriccelt olaj hatására. Diesel motorja először 1893. augusztus 10-én produkált öngyulladást.

A dízelmotor szerkezetében hasonlít a nála ismertebb mechanizmusú Otto-motor, avagy benzinmotor felépítéséhez, hiszen alapvetően mindkettő henger(ek)ből, dugattyú(k)ból, főtengelyből, kiegyenlítő-tömeg(ek)ből, vezérműből, szelepekből stb. áll. A fő különbség, hogy a dízelnél a tüzelőanyag (leginkább gázolaj) gyújtószikra segítsége nélkül, a legalább hússzoros kompresszió (légsűrítés) miatti felmelegedés hatására öngyulladással ég el és végez munkát a hengerben. A dízelmotor tiszta levegőt szív be, és azt sűríti össze. A nagy nyomás miatt a levegő felmelegszik. Ebbe a forró levegőbe az adagolószivattyú dízelolajat fecskendez be, amely magas hőmérsékleten külön gyújtóberendezés (gyertya) nélkül meggyullad, elég. Keverékképzése az úgynevezett minőségszabályozás elvén működik, azaz a beszívott levegő mennyisége azonos, csak a befecskendezett tüzelőanyag mennyisége változik. Ezzel szabályozható a fordulatszám.

Útmutató a Nissan Terrano 2700 dízel vezérléséhez

A négyütemű Diesel-motor működése hasonlít az Otto-motoréhoz:

1. Szívás: Az első ütemben a hengerben lefele mozog a dugattyú, a szívószelep kinyit, és levegőt szív be.
2. Sűrítés: A második ütemben a szelepek zárva, a dugattyú felfele halad, miközben a levegő 700-900 °C-ra melegszik (30-60 atmoszféra), és a sűrítés végén befecskendezik az üzemanyagot.
3. Robbanás/munkaütem: Ez egyben a harmadik ütem kezdete, mert a befecskendezett üzemanyag magától meggyullad, és az égéstermékek nyomása lefele mozdítja el a dugattyút, miközben mindkét szelep zárva van.
4. Kipufogás: A negyedik ütemben az égéstermékek távoznak a hengerből.

Van kétütemű dízelmotor is amelynek kétszer magasabb a teljesítménye az azonos henger-térfogatú négyüteművel szemben. A motor felépítése is más, mert azt kell elviselnie, amitől a benzinmotor csapágyai, dugattyúi és hengerfejtömítései kiolvadnak, illetve szétégnek: az öngyulladásos égést. Ezért aztán a csapágyak más anyagból készülnek, a hengerfejtömítés erősebb. A főtengely anyaga, szerkezete és edzése is a lökésszerű terheléshez van méretezve - bár egy jól beállított dízelmotor nem fejt ki nagy lökést gyulladáskor.

A legnagyobb különbség azonban a hengerfejekben mutatkozik: míg a benzinmotoroknál az égéstér kialakítása viszonylag egyszerű, a dízelmotor égéstere bonyolultabb formájú. Az izzítógyertya, amely indítás előtt melegíti az égésteret, hogy a befecskendezett gázolaj az izzítógyertyával egyáltalán nem érintkezve meggyulladjon. Általános tévhit, hogy az izzítógyertya minden indulásnál, és minden hőmérsékleten izzít. A legtöbb autóban, ha a hűtőfolyadék hője eléri a 15 Celsius-fokot, akkor nem következik be az izzítás. Bizonyos alkalmazásokban (pl. hajók, vonatok, teherautók) nem alkalmaznak izzítógyertyát, mivel az égéstér osztatlan, így az üzemanyag több része közvetlenül a felforrósodott levegőhöz ér.

Összehasonlító táblázat: Otto- és Dízelmotor

A dízelmotor számos ponton eltér a benzinmotortól, mely különbségek befolyásolják a teljesítményt, a fogyasztást és a károsanyag-kibocsátást.

A dízelmotor alkalmazása és fejlődése az idők során

Diesel kezdetben ipari felhasználásra, a gőzgép helyettesítésére törekedett, ezért egy ideig csak stabil, nagyméretű motorok készültek szabadalma alapján. Motorjának termikus hatásfoka jobb volt, mint a többi ismert gépé, ám a sorozatgyártás és világméretű elterjedés még messze volt. A dízelmotor stabilmotorként, majd hajómotorként gyorsan népszerűvé vált. Jonas Hesselman svéd mérnök 1904-ben feltalálta az irányváltós motort, ami hajómotorként történő alkalmazását is lehetővé tette. 1904-ben már dízel-tengeralattjáró is készült. Később vasúti vontatóknál is elterjedt a dízelmotor. 1905-ben turbós, intercooleres kísérleti dízelmotorok is voltak a vasúti és a vízi közlekedésben.

Dízel üzemanyag összehasonlítás

Magyarország korán bekapcsolódott a dízelmotorgyártásba. A budapesti Fegyver- és Gépgyár (FÉG) igazgatója már 1898-ban tárgyalt a feltalálóval a licenc megvásárlásáról, majd a gyár mérnökei - köztük Schimanek Emil, a Műegyetem későbbi professzora - az 1900-as párizsi világkiállításon találkoztak is Rudolf Diesellel. Az itt tervezett és készült első magyar dízelmotort önálló kivitele miatt Diesel „magyar típusnak” nevezte el. 1924-től csatlakozott a Ganz dízelprogramjához Jendrassik György is. 1927 és 1947 között Ganz-Jendrassik néven kerültek forgalomba ezek az erőgépek. A második világháborúban a T-34 harckocsik dízelmotorja jelentősen nagyobb hatótávolságot tett lehetővé, mint a vetélytársak benzinmotorja, jelentősen kisebb tűzveszély mellett.

A hajtómű gépkocsiban való alkalmazására Diesel halála után tíz évvel került sor. Az első szériában gyártott dízelmotoros személyautót a Daimler-Benz készítette 1936-ban. Részarányuk elhanyagolható volt elsősorban a viszonylag alacsony lökettérfogat/teljesítmény arányuk, valamint kényelmetlen üzemeltethetőségük miatt. Ez az 1990-es évek közepére változott meg a turbófeltöltő, majd a common rail technológia bevezetésével és elterjedésével. A common rail motorokat a FIAT fejlesztette ki (JTD), majd a Bosch megvásárolta a licencet 1997-ben. Ezzel a dízelmotorok a benzinmotorok egyenrangú társává, sőt vetélytársává váltak. Jöttek az új rövidítések, a HDi-k, a CDTI-k, a TDCi-k, a D-4D-k és a többiek, a gyártók egymásra licitáltak a befecskendező-nyílások számával és az 1350-ről idővel 2500 barig emelt befecskendezési nyomással.

A dízelek eladása folyamatosan emelkedett az 1990-es években, majd nagyjából 2005 és 2017 között, az úgynevezett „dízelbotrány” (más nevén: emissziós botrány) kipattanásáig, elsősorban Nyugat-Európában, a dízelmotorral szerelt autók eladásai meghaladták a benzinmotorral szerelt járművekét.

Előnyök, kihívások és környezetvédelem

A dízelmotornak a legjobb a hatásfoka a dugattyús belső égetésű motorok közül. A dízelmotorok azért tudtak főképp a teherszállításban előretörni, mert a benzinmotorokhoz képest alacsonyabb a fajlagos fogyasztásuk. Ez a szerkezeti sajátosságokból adódik: a nagyobb (kb. 1:20) kompresszió jobb termodinamikai hatásfokot tesz lehetővé, azonos lökettérfogatú benzin- és dízelmotorok közül a dízel - jobb hatásfoka és az üzemanyag magasabb hőértéke miatt - kevesebbet fogyaszt. A felsorolt hatásfok előnyök következtében a személygépkocsi dízelmotorok fajlagos tüzelőanyag fogyasztása átlagosan 25-27 %-kal kisebb a benzinüzeműekéhez viszonyítva.

Azonban a dízelmotor a benzinessel ellentétben jelentős mennyiségű kormot és nitrogén-oxidot bocsát ki. A magas koromkibocsátás a lokálisan dús égésre vezethető vissza. A magas nitrogén-oxid kibocsátást főleg a lokálisan magas hőmérséklet okozza. A károsanyagok belsőmotorikus csökkentése magasabb befecskendezési nyomással, nagyobb arányú és hűtött EGR-rel (exhaust gas recirculation, kipufogógáz-visszavezetés), magasabb töltőnyomással, nagyobb töltőlevegő-hűtővel, optimálisabb égéstér-geometriával, belső örvényléssel (drall), alacsonyabb sűrítési viszonnyal mérsékli a károsanyagok keletkezését. A második lehetőség a károsanyag kibocsátás motoron kívüli csökkentése, kezelése.

Üzemanyagtank méret - Smart Forfour 454

• Kétutas oxidációs katalizátor: Elsőként említendő, ami a CO- es HC-kibocsátás csökkentésére szolgál.
• DPF (Diesel részecskeszűrő, Diesel Particulate Filter): A következő lényeges eleme a dízelmotorok károsanyag-kezelő rendszerének, amely a kipufogógázban található részecskéket - főleg a kormot - szűri ki. A koromszűrő egy hosszú fémhengerből áll, a belsejében vékony, kacskaringós járatokkal, melyekben megmarad a korom. Ennek főképp a kiégetése jelent gondot, hiszen egy idő után eltömődik.
• NOx-csökkentés: A dízel károsanyag-kezelés utolsó fontos eleme a NOx-kibocsátás csökkentése. Ez történhet SCR katalizátorral vagy NOx-tároló katalizátor segítségével. Az SCR-technológia során a kipufogógázt egy katalizátorba vezetik, ahol egy különleges folyadékot (AdBlue) adnak hozzá.

A dízelmotorok ugyan általánosságban mennyiségre kevesebb üzemanyagot fogyasztanak és kevesebb CO2-t produkálnak egy azonos teljesítményű benzinmotorhoz képest, de az egyre kevesebb NOx és korom kibocsátása csak egyre komplikáltabb berendezésekkel érhető el, melyek miatt elvész az alacsonyabb fogyasztással a benzineshez képest elérhető előny. A dízelbuszok és -teherautók is leállhatnak az AdBlue-hiány miatt, már a Molnál is alig van készlet.

Dízelmotor a motorsportban

A dízelmotor a sportban is előretört, ahol engedélyezett a turbófeltöltés és számít a bokszkiállások száma. Az első fontosabb eredményt 1998-ban egy BMW 320d érte el, mikor is megnyerte a 24 órás nürburgringi futamot. Öt évvel később a Dakar-ralin a Volkswagen gyári csapata indított 1.9-es TDI-motorral szerelt Touaregeket. A Volkswagen-konszern máshol is igyekszik kihasználni a dízelmotorok előnyeit: a Le Mans-ban addig ötször diadalmaskodó Audi-csapat TFSI-motoros R8R-jeit TDI-motoros R10-esek váltották a 2006-os versenyen. A 8-as rajtszámú, Frank Biela-Marco Werner-Emanuele Pirro trió által vezetett autó győzni tudott. Egy évvel később már ellenfelük is akadt a szintén dízelmotoros Peugeot 908 FAP "személyében", ami ráadásul újabb lépésként a koromszűrőt is bevezette a versenypályára. Az Audi csapata azonban ismét győzni tudott ugyanebben a felállásban. A 2008-as szezonban a gázolajos versenyautók újabb sorozatban jelentek meg: a WTCC-ben indultak TDI-motoros Seat Leonok, szintén a VW-csoport akciójának részeként, és megnyerték a világbajnoki címet mind a konstruktőri, mind az egyéni versenyben.

Rudolf Diesel halálának rejtélye

Rudolf Diesel élete tragikusan végződött: 1913. szeptember 30-án éjszaka eltűnt az SS Dresden gőzhajó fedélzetéről. Szeptember 29-éről 30-ára virradó éjszaka nyomtalanul eltűnt a La Manche csatornán a Dresden nevű postagőzös fedélzetéről. Holttestét néhány nappal később találták meg a tengerben, majd tengerész szokás szerint vissza is adták a víznek. Fiai ugyan azonosították néhány holmiját, de az elhunyt testét a rátaláló tengerészek - a kor szokásai szerint - visszadobták a tengerbe. Holttestét sohasem találták meg. Halála pontos körülményeit sohasem sikerült tisztázni, számos teória látott napvilágot.

A hivatalos német verzió szerint a hosszú munka felőrölte Diesel idegrendszerét és öngyilkos lett. Egyesek öngyilkosságot emlegettek, melynek okaként az elszegényedést nevezték meg, utastársai azonban arról számoltak be, hogy jókedvű volt előző este. Alapos (bár soha be nem bizonyított) a gyanú, hogy a német titkosszolgálat ölette meg, hogy véget vessen angol kapcsolatainak. Voltak olyan vélekedések is, mely szerint a német titkosszolgálat gyilkoltatta meg, hogy megakadályozza találmányainak ellenséges kezekbe kerülését. Egy további elmélet szerint a kőolajcégeknek volt köze Diesel halálához, mivel Diesel növényi olajok használatát hangoztatta, ami az olajcégek érdekei helyett a mezőgazdaság érdekeit szolgálta. Rudolf családja arról volt meggyőződve, hogy ezért lökte valaki őt a tengerbe, hogy szabadalmait ellophassa.

tags: #dizel #motor #feltalaloja #története

• CBF600S vélemények
• Csomagtér rugó csere E60-on
• Vezérlés beállítási útmutató Fiat Ducato-hoz
• Mindent a Mondeo Mk3 hűtőrácsairól
• Nagy kuplung holtjáték okai