Petrol Head vs Diesel Power

Τώρα που η πετρελαιοκίνηση έχει μπει για τα καλά στη ζωή μας, αξίζει μια θεώρηση των γνωρισμάτων του πετρελαίου και των κινητήρων που το χρησιμοποιούν, σε σύγκριση με τα δεδομένα που ισχύουν για τη βενζίνη.

Ο βενζινοκινητήρας Όσον αφορά στον κύκλο καύσης του βενζινοκινητήρα, αυτός λειτουργεί σε τέσσερις φάσεις και είναι γνωστός ως “κύκλος Otto” προς τιμή του μηχανικού Nikolaus Otto, ο οποίος τον εφηύρε εν έτει 1867. Ο κύκλος Otto περιλαμβάνει τις ακόλουθες, 4 φάσεις-λειτουργίες. 

1. Κατά την πρώτη φάση, το πιστόνι βρίσκεται στο χαμηλότερο σημείο του κυλίνδρου και η βαλβίδα της εισαγωγής αέρα ανοίγει. Τότε, το πιστόνι κινείται προς τα κάτω προκειμένου να αφήσει την εισχώρηση του μείγματος αέρα και βενζίνης να εισαχθεί στο θάλαμο καύσης. Ακόμα και μία σταγόνα βενζίνης είναι ικανή να θέσει τον κινητήρα σε λειτουργία. 

2. Στη δεύτερη φάση, το πιστόνι κινείται προς τα πάνω, μέσα στο θάλαμο καύσης που είναι σφραγισμένος πανταχόθεν, αφού οι βαλβίδες είναι όλες κλειστές, συμπιέζοντας το μείγμα αέρα και βενζίνης. Η συμπίεση αυτή προορίζεται να προκαλέσει ακόμα μεγαλύτερη ανάφλεξη. 

3. Όταν το πιστόνι φτάσει στο υπέρτατο σημείο μέσα στο θάλαμο καύσης, και το μείγμα έχει συμπιεστεί απόλυτα, τότε το μπουζί παράγει ένα σπινθήρα που προκαλεί την ανάφλεξη της βενζίνης. Η ανάφλεξη προκαλεί την καύση μέσα στον κύλινδρο και έτσι, το πιστόνι ωθείται προς τα κάτω. 

4. Όταν το πιστόνι βρεθεί στην κατώτερη θέση του, τότε ανοίγει η βαλβίδα εξαγωγής και τα καυσαέρια παίρνουν το δρόμο της εξάτμισης.Η ολοκλήρωση του κύκλου Otto σημαίνει την αρχή ενός καινούριου κύκλου.Όταν ξεκίνησε η λειτουργία των μηχανών εσωτερικής καύσης με βενζίνη, παρατηρήθηκε ότι ένα μεγάλο μέρος της ενέργειας που θα μπορούσε να ωθήσει το όχημα πήγαινε χαμένο. Έτσι μεγαλύτερη κατανάλωση βενζίνης δε σήμαινε απαραίτητα και καλύτερες επιδόσεις. 

Στην πορεία, αυτό βελτιστοποιήθηκε με την εξέλιξη της μηχανής. Πλέον, οι βαλβίδες μπορούν να φτάνουν και τις 5 ανά κύλινδρο, οι εκκεντροφόροι επικεφαλής που ορίζουν το άνοιγμα και το κλείσιμο των βαλβίδων έχουν αυξηθεί στους δύο, ενώ και η έγχυση βενζίνης γίνεται τώρα, κατευθείαν πάνω στο κύλινδρο για μεγαλύτερη απόδοση και ακόμα μεγαλύτερη οικονομία καυσίμου.

Αν σου άρεσε: Κοινοποίησέ το »

Ο πετρελαιοκινητήρας
Ακριβώς αυτόν τον ελλιπή συσχετισμό, όσον αφορά στη σχέση κατανάλωσης καυσίμου και στην απόδοση της μηχανής (μόνο το 10% του καυσίμου που καταναλωνόταν κινούσε το όχημα στα πρώτα στάδια εξέλιξης), επισήμανε ένας φοιτητής στο Πολυτεχνείο της Γερμανίας. Ήταν το 1878, όταν ο Rudolf Diesel έκανε την επισήμανση και αποφάσισε να δημιουργήσει μία μηχανή εσωτερικής καύσης περισσότερο αποδοτική. Έτσι, εν έτει 1892, ο Diesel έλαβε την πατέντα για τη μηχανή αυτή που σήμερα ονομάζουμε «κινητήρας diesel».

Η βασική αρχή λειτουργίας του πετρελαιοκινητήρα είναι όμοια με αυτού που καίει βενζίνη. Το πιστόνι που είναι συνδεδεμένο με το στροφαλοφόρο άξονα πηγαίνει πάνω και κάτω στο θάλαμο καύσης σε τέσσερις φάσεις (όπως και στη βενζίνη) για να κάψει το καύσιμο και να παράξει ενέργεια που θα δώσει ώθηση στο όχημα. Η μεγάλη διαφορά είναι στο τρόπο με τον οποίο διεξάγεται η ανάφλεξη. Ενώ στη βενζίνη το καύσιμο αναμειγνύεται με τον αέρα (πριν ή μέσα στο θάλαμο καύσης) και η σπίθα για την ανάφλεξη δίνεται από τα μπουζί (αναφλεκτήρες), στον κινητήρα diesel πρώτα συμπιέζεται ο αέρας και μετά, το καύσιμο ψεκάζεται απευθείας μέσα στο θάλαμο καύσης. Επειδή ο συμπιεσμένος αέρας είναι πολύ καυτός, το καύσιμο αναφλέγεται κατά την επαφή του με αυτόν. 

Χαρακτηριστικό της διαφοράς λειτουργίας των δύο ειδών κινητήρα είναι τα μεγέθη στις σχέσεις συμπίεσης, με τη βενζίνη να φτάνει το 10:1 και το diesel να φτάνει το 14:1. Εξ αυτού, οι δύο βασικές διαφορές εστιάζονται στην έλλειψη μπουζί και στον άμεσο ψεκασμό καυσίμου, τακτική που υιοθετήθηκε πρόσφατα και από τους κινητήρες βενζίνης, ακριβώς για λόγους απόδοσης και οικονομίας καυσίμου.

 
Όπως συμβαίνει, πλέον και με τα μπεκ ψεκασμού στους κινητήρες άμεσου ψεκασμού βενζίνης, αυτά πρέπει να είναι ανθεκτικά στις πιέσεις και στις θερμοκρασίες που αναπτύσσονται μέσα στον κύλινδρο, προκειμένου να προσφέρουν ένα ομαλό και συνεχόμενο ψεκασμό. Παράλληλα, ο ψεκασμός πρέπει να είναι ομοιόμορφος για να είναι αποδοτικός.

Η διαφορά στο καύσιμο
Για να κατανοήσουμε τη διαφορά ανάμεσα στους κινητήρες, πρέπει να εξηγήσουμε τη διαφορά στο καύσιμο. Τόσο η βενζίνη, όσο και το πετρέλαιο, είναι παράγωγα του πετρελαίου (ή αργό πετρέλαιο) που αντλούμε από τη γη. Η διαφορά που προκύπτει στο τελικό προϊόν, είναι απόρροια της επεξεργασίας τους. Η βενζίνη είναι περισσότερο επεξεργασμένη γιΆ αυτό και κοστίζει ακριβότερα. 

Έτσι, θα μπορούσαμε να πούμε ότι το πετρέλαιο είναι πιο «ακατέργαστο», πράγμα το οποίο αναδεικνύεται από την υφή του και το χρώμα του. Η βενζίνη είναι ανοιχτόχρωμη, και πιο αραιή, ενώ το πετρέλαιο σκούρο και πιο παχύρρευστο, πιο λιπαρό και πιο βαρύ. Ακριβώς αυτό το βάρος του είναι που προκαλεί την πιο δύσκολη εξάτμισή του, ενώ το σημείο βρασμού του είναι πιο υψηλό και από το νερό.

Ωστόσο, το diesel είναι πιο πυκνό στη σύνθεσή του από τη βενζίνη, γεγονός που του δίνει μεγαλύτερη ενεργειακή ισχύ. Για την ακρίβεια, 1 λίτρο πετρελαίου ισοδυναμεί με περίπου 38.700 BTU, ενώ ένα λίτρο βενζίνης ισοδυναμεί περίπου με 32.900 BTU. Αυτό εξηγεί το γιατί οι κινητήρες πετρελαίου είναι πιο οικονομικοί σε σχέση με τους (ίδιας χωρητικότητας) κινητήρες βενζίνης στην ατμοσφαιρική μορφή τους. Όσον αφορά στην περιβαλλοντική επιβάρυνση που επιφέρει το πετρέλαιο, αυτή έχει αρνητικά και θετικά στοιχεία. 

Στα θετικά συγκαταλέγονται η εκπομπή πολύ μικρών ποσοτήτων μονοξειδίου του άνθρακα, διοξειδίου του άνθρακα και υδρογονανθράκων, καυσαερίων, δηλαδή, που ευθύνονται για το φαινόμενο του θερμοκηπίου. Από την άλλη, τα αυτοκίνητα diesel (τουλάχιστον, στην πρωταρχική τους μορφή) εκπέμπουν μείγματα αζώτου και μικροσωματίδια αιθάλης που επιβαρύνουν την ατμόσφαιρα και τις συνθήκες ζωής, περισσότερο από τη βενζίνη. Αυτός είναι και ο επίσημος λόγος που το diesel απαγορεύτηκε στα μεγάλα αστικά κέντρα της χώρας, αφού, μέχρι πρότινος, δεν υπήρχε η τεχνολογία να περιορίσει την περιβαλλοντική επιβάρυνση.

Η λύση στο diesel
Οι πρώτες προσπάθειες της αυτοκινητοβιομηχανίας να παράγουν πετρελαιοκίνητα οχήματα ήταν απογοητευτικές, αφού τα μοντέλα αυτά έκαναν θόρυβο και ρύπαιναν με μαύρο καπνό το περιβάλλον. Στα επόμενα ­χρόνια, η πρόοδος της τεχνολογίας έλυσε τα περισσότερα από τα προβλήματα. Τώρα πια, ο άμεσος ψεκασμός καυσίμου «καθοδηγείται» μέσω πολύπλοκων ηλεκτρονικών εγκεφάλων που ελέγχουν με ακρίβεια την καύση συνεισφέροντας στην οικολογία και στην απόδοση. 

Παράλληλα, το ίδιο το καύσιμο έχει, πλέον, πιο οικολογικές παραλλαγές με περιορισμένα επίπεδα θείου, ενόσω οι κινητήρες είναι, πλέον, ικανοί να αξιοποιήσουν τέτοια καύσιμα. Η πιο σημαντική τεχνολογία, ωστόσο, είναι η εξέλιξη των φίλτρων κατακράτησης μικροσωματιδίων, που συνδυάζονται με καταλυτικούς μετατροπείς που καίνε την αιθάλη και περιορίζουν τα μικροσωματίδια που επιβαρύνουν την ατμόσφαιρα, το μονοξείδιο του άνθρακα και τους υδρογονάνθρακες μέχρι και σε ποσοστό 90%.