Inlaatslag: het luchtmengsel voorbereiden-Brandstofmengsel
Tijdens de inlaatslag beweegt de zuiger naar beneden, waardoor er een vacuüm in de cilinder ontstaat en via de inlaatklep lucht de cilinder in wordt gezogen. Dieselmotoren gebruiken doorgaans een verbrandingskamerontwerp met "directe injectie" of "werveling", waarbij de eerste diesel rechtstreeks in de cilinder injecteert en de laatste het mengen bevordert door inlaatwerveling. Moderne motoren zijn ook uitgerust met turbocompressoren, die uitlaatgassen gebruiken om een turbine aan te drijven die de inlaatlucht comprimeert, waardoor de luchtdichtheid toeneemt en daardoor de brandstofverbrandingsefficiëntie wordt verbeterd.
Compressieslag: belangrijke voorbereiding voor energieconversie
Nadat de inlaatklep sluit, beweegt de zuiger naar boven, waardoor de lucht in de cilinder wordt samengedrukt. Dieselmotoren hebben gewoonlijk een compressieverhouding van wel 16:1 tot 22:1 (vergeleken met ongeveer 8:1 tot 12:1 voor benzinemotoren), en de hoge druk verhoogt de luchttemperatuur tot boven de 500 graden, veel hoger dan het zelfontbrandingspunt van de diesel (ongeveer 220 graden). Deze fase stelt hoge eisen aan motormaterialen en productieprocessen, waarbij motorblokken met hoge-sterkte, zuigerveren-hoge-temperatuur-en nauwkeurige koelsystemen nodig zijn.
Krachtslag: energievrijgave en vermogensafgifte
Wanneer de zuiger het bovenste dode punt nadert, spuit de injector diesel in de verbrandingskamer in een mist, die automatisch -ontbrandt wanneer deze wordt gemengd met lucht- met een hoge temperatuur. De hoge-gassen met hoge- druk die door de verbranding worden gegenereerd, duwen de zuiger naar beneden, waardoor de krukas via de drijfstang wordt aangedreven en chemische energie wordt omgezet in mechanische energie. In dit stadium is een nauwkeurige controle van het inspuitmoment en de hoeveelheid vereist om kloppen of onvolledige verbranding te voorkomen. Moderne motoren gebruiken een elektronische regeleenheid (ECU) om het motortoerental, de belasting en de temperatuur in realtime te controleren, waarbij de injectieparameters dynamisch worden aangepast. China 6-motoren moeten bijvoorbeeld voldoen aan de emissienormen voor deeltjes (PM) en stikstofoxide (NOx) en zijn uitgerust met selectieve katalytische reductie (SCR) en nabehandelingssystemen voor roetfilters (DPF) om de verbranding verder te optimaliseren.
Uitlaatslag: emissie-ontlading en voorbereiding op de volgende cyclus
Na de arbeidsslag gaat de uitlaatklep open en beweegt de zuiger omhoog om uitlaatgassen uit de cilinder te verdrijven. De uitlaatgassen bevatten onverbrande koolwaterstoffen, koolmonoxide en stikstofoxiden, die moeten worden gezuiverd via een drie-wegkatalysator of SCR-systeem. Moderne motoren maken ook gebruik van uitlaatgasrecirculatietechnologie (EGR) om een deel van de uitlaatgassen terug naar het inlaatsysteem te leiden, waardoor de verbrandingstemperatuur wordt verlaagd en de vorming van NOx wordt verminderd.
