Mikä on diesel? Dieselmoottorin toimintaperiaate, laite ja tekniset ominaisuudet

2024 Kirjoittaja: Erin Ralphs | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-02-19 15:32

Dieselmoottorit ovat hyvin yleisiä henkilöautoissa. Monissa malleissa on vähintään yksi vaihtoehto moottorivalikoimassa. Ja tämä on ottamatta huomioon kuorma-autoja, linja-autoja ja rakennuslaitteita, joissa niitä käytetään kaikkialla. Seuraavaksi pohditaan, mikä dieselmoottori on, suunnittelu, toimintaperiaate, ominaisuudet.

Määritelmä

Tämä yksikkö on mäntäpolttomoottori, jonka toiminta perustuu ruiskutetun polttoaineen itsestään syttymiseen kuumentamisesta tai puristamisesta.

Suunnitteluominaisuudet

Bensiinimoottorissa on samat rakenneosat kuin dieselmoottorissa. Myös toimintasuunnitelma kokonaisuutena on samanlainen. Ero on ilma-polttoaineseoksen muodostumisprosesseissa ja sen palamisessa. Lisäksi dieselmoottorit ovat kestävämpiä osia. Tämä johtuu noin kaksinkertaisesta bensiinimoottoreiden puristussuhteesta (19-24 vs. 9-11).

Luokittelu

Palokammion suunnittelun mukaan dieselmoottorit on jaettu vaihtoehtoihin, joissa on erillinen polttokammio ja suoraruiskutus.

EnsimmäisessäTässä tapauksessa polttokammio erotetaan sylinteristä ja liitetään siihen kanavalla. Puristettaessa vortex-tyyppiseen kammioon tuleva ilma kiertyy, mikä parantaa seoksen muodostumista ja itsesyttymistä, joka alkaa sieltä ja jatkuu pääkammiossa. Tämän tyyppiset dieselmoottorit olivat aiemmin yleisiä henkilöautoissa, koska ne erottuivat jäljempänä käsitellyistä vaihtoehdoista alhaisemmalla melutasolla ja suurella kierroslukualueella.

Dieselmoottoreissa, joissa on suoraruiskutus, palotila sijaitsee männässä ja polttoaine syötetään männän yläpuolelle. Tätä mallia käytettiin alun perin pieninopeuksisissa suuritehoisissa moottoreissa. Ne erottuivat korkeasta melutasosta ja tärinästä sekä alhaisesta polttoaineenkulutuksesta. Myöhemmin, elektronisesti ohjattujen korkeapainepolttoainepumppujen ja palamisprosessin optimoinnin myötä, suunnittelijat saavuttivat vakaan toiminnan jopa 4500 rpm:n alueella. Lisäksi parantunut tehokkuus, vähentynyt melutaso ja tärinä. Työn jäykkyyttä vähentäviin toimenpiteisiin kuuluu monivaiheinen esiruiskutus. Tämän ansiosta tämän tyyppiset moottorit ovat yleistyneet viimeisen kahden vuosikymmenen aikana.

Dieselmoottorit jaetaan toimintaperiaatteen mukaan nelitahtisiin ja kaksitahtisiin sekä bensiinimoottoreihin. Niiden ominaisuuksia käsitellään alla.

Toimintaperiaate

Ymmärtääksesi, mikä dieselmoottori on ja mikä määrittää sen toiminnalliset ominaisuudet, on otettava huomioon toimintaperiaate. Yllä oleva mäntäpolttomoottoreiden luokitus perustuu käyttösykliin sisältyvien iskujen lukumäärään, jotka erottuvat kampiakselin pyörimiskulman suuruudesta.

Siksi nelitahtimoottoreiden käyttöjakso sisältää 4 vaihetta.

• Sisäänotto. Ilmenee, kun kampiakseli pyörii 0 - 180°. Tässä tapauksessa ilma kulkee sylinteriin imuventtiilin kautta, joka on auki 345-355 °. Samanaikaisesti, kun kampiakselia pyöritetään 10-15 °, pakoventtiili avautuu, jota kutsutaan limitykseksi.
• Pakkaus. 180-360° ylöspäin liikkuva mäntä puristaa ilmaa 16-25 kertaa (puristussuhde) ja imuventtiili sulkeutuu iskun alussa (190-210°).
• Työisku, pidennys. Esiintyy 360-540°. Iskun alussa, kunnes mäntä saavuttaa yläkuolokohdan, polttoainetta ruiskutetaan kuumaan ilmaan ja sytytetään. Tämä on dieselmoottoreiden ominaisuus, joka erottaa ne bensiinimoottoreista, joissa sytytys tapahtuu. Syntyvät palamistuotteet painavat männän alas. Tässä tapauksessa polttoaineen palamisaika on yhtä suuri kuin sen syöttöaika suuttimesta, eikä se kestä pidempään kuin työiskun kesto. Toisin sanoen työprosessin aikana kaasunpaine on vakio, minkä seurauksena dieselmoottorit kehittävät enemmän vääntöä. Tällaisten moottoreiden tärkeä ominaisuus on myös tarve tarjota ylimääräistä ilmaa sylinterissä, koska liekki vie pienen osan palokammiosta. Eli ilma-polttoaineseoksen osuus on erilainen.
• Julkaise. 540-720° kampiakselin pyörimiskulmassa pakoventtiili on auki ja mäntä liikkuu ylöspäin syrjäyttääkseen pakokaasut.

Kaksitahtisyklille on ominaista lyhennetyt vaiheet ja yksi kaasunvaihtoprosessi sylinterissä (purge), joka tapahtuu iskun lopun ja puristuksen alkamisen välillä. Kun mäntä liikkuu alas, palamistuotteet poistetaan pakoventtiilien tai ikkunoiden kautta (sylinterin seinämässä). Myöhemmin imuikkunat avataan, jotta raitista ilmaa pääsee sisään. Männän noustessa kaikki ikkunat sulkeutuvat ja puristus alkaa. Juuri ennen kuin TDC saavutetaan, polttoaine ruiskutetaan ja sytytetään, laajeneminen alkaa.

Koska pyörrekammion puhdistaminen on vaikeaa, kaksitahtimoottoreita on saatavana vain suoraruiskutuksella.

Tällaisten moottoreiden suorituskyky on 1,6–1,7 kertaa korkeampi kuin nelitahtisen dieselmoottorin suorituskyky. Sen kasvu saadaan aikaan kaksinkertaisella työiskujen tiheydellä, mutta se vähenee osittain niiden pienemmän koon ja puhalluksen vuoksi. Kaksinkertaisen iskumäärän vuoksi kaksitahtisykli on erityisen tärkeä, jos nopeutta on mahdotonta lisätä.

Näiden moottoreiden suurin ongelma on huuhtelu sen lyhyestä kestosta johtuen, jota ei voida kompensoida ilman, että heikennät tehokkuutta lyhentämällä iskua. Lisäksi on mahdotonta erottaa poistoilmaa ja raitista ilmaa, minkä vuoksi osa jälkimmäisestä poistetaan pakokaasujen mukana. Tämä ongelma voidaan ratkaista tarjoamalla etukäteen pakokaasuikkunat. Tässä tapauksessa kaasut alkavat poistua ennen tyhjennystä, ja poistoaukon sulkemisen jälkeen sylinteriin lisätään raikasta ilmaa.

Paitsi, milloinyhtä sylinteriä käytettäessä ikkunoiden avaamisen/sulkemisen synkronoinnissa on vaikeuksia, siksi on olemassa moottoreita (PDP), joissa jokaisessa sylinterissä on kaksi mäntää, jotka liikkuvat samassa tasossa. Toinen niistä ohjaa imua, toinen pakokaasua.

Toteutusmekanismin mukaan tyhjennys jaetaan uritettuun (ikkuna) ja venttiiliuraan. Ensimmäisessä tapauksessa ikkunat toimivat sekä tulo- että poistoaukoina. Toisessa vaihtoehdossa niitä käytetään imuaukkoina, ja sylinterinkannen venttiili toimii ulostulona.

Yleensä kaksitahtidieseliä käytetään raskaissa ajoneuvoissa, kuten laivoissa, dieselvetureissa, tankeissa.

Polttoainejärjestelmä

Dieselmoottoreiden polttoainevarustus on paljon monimutkaisempi kuin bensiinimoottoreiden. Tämä johtuu korkeista vaatimuksista polttoaineen syötön tarkkuudelle ajan, määrän ja paineen suhteen. Polttoainejärjestelmän pääkomponentit - ruiskutuspumppu, suuttimet, suodatin.

Tietokoneohjattu polttoaineensyöttöjärjestelmä (Common-Rail) on laaj alti käytössä. Hän ruiskuttaa sen kahdella laukauksella. Ensimmäinen niistä on pieni, ja se lisää palotilan lämpötilaa (esiruiskutus), mikä vähentää melua ja tärinää. Lisäksi tämä järjestelmä lisää vääntömomenttia alhaisilla nopeuksilla 25 %, vähentää polttoaineen kulutusta 20 % ja nokipitoisuutta pakokaasuissa.

Turboahdin

Turbiineja käytetään laaj alti dieselmoottoreissa. Tämä johtuu pakokaasujen korkeammasta (1,5-2)-kertaisesta paineesta, mikäpyöritä turbiinia, mikä välttää turbon viiveen antamalla tehosteen alemmilla kierroksilla.

Kylmäkäynnistys

Löydät paljon arvosteluja, joiden mukaan diesel ei käynnisty matalissa lämpötiloissa. Tällaisten moottoreiden käynnistämisen vaikeus kylmissä olosuhteissa johtuu siitä, että tämä vaatii enemmän energiaa. Prosessin helpottamiseksi ne on varustettu esilämmittimellä. Tätä laitetta edustavat polttokammioihin sijoitetut hehkutulpat, jotka, kun sytytysvirta kytketään, lämmittävät niissä olevan ilman ja toimivat vielä 15-25 sekuntia käynnistyksen jälkeen kylmän moottorin vakauden varmistamiseksi. Tämän ansiosta dieselmoottorit käynnistetään lämpötiloissa -30 … -25 ° С.

Palveluominaisuudet

Kestävyyden varmistamiseksi sinun on tiedettävä, mikä dieselmoottori on ja kuinka sitä huolletaan. Tarkasteltavien moottoreiden suhteellisen alhainen yleisyys bensiinimoottoreihin verrattuna selittyy muun muassa monimutkaisemmalla huollolla.

Ensinnäkin tämä koskee erittäin monimutkaista polttoainejärjestelmää. Tästä johtuen dieselmoottorit ovat äärimmäisen herkkiä polttoaineen vesipitoisuudelle ja mekaanisille hiukkasille, ja sen korjaus on kalliimpaa, samoin kuin koko moottori, verrattuna samantasoiseen bensiiniin.

Turbiinin tapauksessa myös moottoriöljyn laatuvaatimukset ovat korkeat. Sen resurssit ovat yleensä 150 tuhatta km, ja kustannukset ovat korkeat.

Dieselmoottoreiden öljyt tulisi joka tapauksessa vaihtaa useammin kuin bensiinimoottoreiden (2 kertaa eurooppalaisten standardien mukaan).

Kuten se olihuomautti, että näissä moottoreissa on kylmäkäynnistysongelmia, kun diesel ei käynnisty matalissa lämpötiloissa. Joissain tapauksissa tämä johtuu väärän polttoaineen käytöstä (vuodenajasta riippuen tällaisissa moottoreissa käytetään eri laatuja, koska kesäpolttoaine jäätyy alhaisissa lämpötiloissa).

Suorituskyky

Lisäksi monet ihmiset eivät pidä sellaisista dieselmoottoreiden ominaisuuksista kuin alhaisempi teho ja käyttönopeusalue, korkeampi melutaso ja tärinä.

Bensiinimoottori ylittää tavallisesti samanlaisen dieselmoottorin suorituskyvyn, mukaan lukien litran tilavuuden, suhteen. Kyseisen tyypin moottorilla on samalla korkeampi ja tasainen vääntömomenttikäyrä. Korkeampi puristussuhde, joka tarjoaa enemmän vääntömomenttia, pakottaa käyttämään vahvempia osia. Koska ne ovat raskaampia, teho vähenee. Lisäksi tämä vaikuttaa moottorin ja siten myös auton massaan.

Pieni käyttönopeusalue johtuu polttoaineen pidemmästä syttymisestä, minkä seurauksena se ei ehdi palaa loppuun suurilla nopeuksilla.

Kohonnut melu- ja tärinätasot lisäävät jyrkkää painetta sylinterissä sytytyksen aikana.

Dieselmoottoreiden tärkeimpiä etuja pidetään parempana pitoa, tehokkuutta ja ympäristöystävällisyyttä.

Pitoa, eli suurta vääntömomenttia pienillä nopeuksilla, selittää polttoaineen palaminen sitä ruiskutettaessa. Tämä parantaa reagointikykyä ja helpottaa virran tehokasta käyttöä.

Taloutta ohjaavat molemmatalhainen kulutus ja se tosiasia, että dieselpolttoaine on halvempaa. Lisäksi on mahdollista käyttää heikkolaatuisia raskasöljyjä, koska tiukkoja haihtuvuusvaatimuksia ei ole. Ja mitä raskaampi polttoaine, sitä korkeampi moottorin hyötysuhde. Lopuksi dieselit toimivat laihalla seoksella bensiinimoottoreihin verrattuna ja korkealla puristussuhteella. Jälkimmäinen tarjoaa vähemmän lämpöhäviöitä pakokaasujen kanssa, eli suuremman hyötysuhteen. Kaikki nämä toimenpiteet vähentävät polttoaineen kulutusta. Tämän ansiosta diesel kuluttaa 30-40 % vähemmän.

Dieselmoottorien ympäristöystävällisyys selittyy sillä, että niiden pakokaasuissa on pienempi hiilimonoksidipitoisuus. Tämä saavutetaan käyttämällä kehittyneitä puhdistusjärjestelmiä, joiden ansiosta bensiinimoottori täyttää nyt samat ympäristövaatimukset kuin dieselmoottori. Tämän tyyppinen moottori oli aiemmin huomattavasti huonompi kuin bensiini tässä suhteessa.

Hakemus

Kuten dieselmoottorista on selvää ja mitkä ovat sen ominaisuudet, tällaiset moottorit sopivat parhaiten tilanteisiin, joissa tarvitaan suurta pitoa alhaisilla kierroksilla. Siksi ne on varustettu lähes kaikilla linja-autoilla, kuorma-autoilla ja rakennustarvikkeilla. Mitä tulee yksityisajoneuvoihin, tällaiset parametrit ovat tärkeimmät maastoautoille. Korkean hyötysuhteen ansiosta näillä moottoreilla on myös kaupunkimallit. Lisäksi niitä on helpompi hallita tällaisissa olosuhteissa. Dieselkoeajot todistavat tämän.