Dieselmoottoreita vuodesta 1898

Dieselmoottoreiden historia ulottuu vuoteen 1897, jolloin saksalainen Rudolf Diesel kehitti puristussytytteisen polttomoottorin. Kyseisessä moottorissa sylinteriin tuotu ilma puristetaan 1/16 sen alkuperäisestä tilavuudesta. Tällöin sen lämpötila nousee 700-900 asteeseen. Tämä aikaansaa sen, että polttoaine syntyy itsestään sitä ruiskuttaessa kuuman ilman sekaan. Dieselmoottori sai patentin vuonna 1898.

Dieselmoottori on toimivuudessaan erittäin monipuolinen. Se toimii diesel- ja polttoöljyllä sekä erilaisilla teollisuusliuottimilla. Alun perin dieselmoottorin suunniteltiin toimivan rypsiöljyn tapaisilla öljyillä. Niiden ongelmana oli se, että kyseiset polttoaineet saattavat aiheuttaa ongelmia polttoainelaitteiden voitelussa ja tämän seurauksena mahdollisesti syövyttää ja vahingoittaa moottorin metalli- ja kumiosia.

Seoksenmuodostus tapahtuu dieselmoottoreissa siten, että polttoaine ruiskutetaan sylinteriin pienten reikien läpi korkealla paineella. Aine siirtyy palotilaan valtavalla nopeudella (satoja metrejä sekunnissa). Suuret aerodynaamiset voimat saavat polttoainesuihkun hajoamaan pieniksi pisaroiksi. Pisaroissa olevan polttoaineen lämpötila nousee vauhdilla koska lämpötila palotilassa on korkea. Pisaroiden pinnalta haihtuva polttoainehöyry sekoittuu ilmaan.

Syttyminen tapahtuu kun polttoaine höyrystyy ja syttyy kemiallisten reaktioiden seurauksena. Tämä käy melko nopeasti, joka johtaa nopeaan paineennousuun. Tästä johtuu dieselmoottorin terävä käyntiääni. Tätä palamisvaihetta kutsutaan esisekoituspalamiseksi.

Esisekoituspalamisen jälkeen polttoainehöyryn ja ilman sekoittumisnopeus rajoittavat palamisnopeutta. Polttoainehöyry ei tietenkään syty, ellei se sekoitu ilmaan muodostaen syttymiskelpoista seosta. Sekoittumisnopeutta kasvattavat esimerkiksi ilman pyörteilyn, suuttimien reikien lukumäärän, moottorin käyntinopeuden ja ruiskutuspaineen ja suihkun nopeuden kasvattaminen.

Dieselmoottori tuottaa merkittävästi hiukkaspäästöjä. Tähän on viimeisten vuosien aikana puututtu paljon ja moottoria on kehitetty ympäristöystävällisemmäksi. Tämän vuoksi nykyisin yhteispainesyötössä polttoainetta annostellaan hyvin tarkasti magneettiventtiileillä. Tämä takaa tasaisen palamisen ja pehmeämmän käynnin. Dieselmoottorin päästöt sisältävät muun muassa typpeä, hiilidioksidia, happea, nokea, typen oksideja, sekä hiilivetyjä. Päästöjä voidaan vähentää muun muassa huolellisella palotapahtuman hallinnalla sekä pakokaasujen jälkikäsittelylaitteilla.

Monet nykyisin valmistettavat dieselmoottorit ovat turboahdettuja. Tämä on helppo tapa kasvattaa hyötysuhdetta ja moottorin tehoa. Turboahdetut dieselmoottorit ovat kalliimpia kuin ahtaamattomat.

Dieselmoottoreita on olemassa nopeita moottoreita, joita käytetään esimerkiksi työkoneiden, vetureiden, ajoneuvojen ja veneiden voimanlähteenä. Keskinopeita moottoreita käytetään esimerkiksi laivoissa ja vetureissa. Hidaskäyntiset dieselmoottorit sopivat laivoihin ja voimalaitoksiin.