Hva er diesel? Prinsippet for drift, enhet og tekniske egenskaper til dieselmotoren

2024 Forfatter: Erin Ralphs | [email protected]. Sist endret: 2024-02-19 18:16

Dieselmotorer er svært vanlige i personbiler. Mange modeller har minst ett alternativ i motorutvalget. Og dette uten å ta hensyn til lastebiler, busser og anleggsmaskiner, hvor de brukes over alt. Deretter vurderer vi hva en dieselmotor er, design, driftsprinsipp, funksjoner.

Definition

Denne enheten er en frem- og tilbakegående forbrenningsmotor, hvis drift er basert på selvantenning av forstøvet drivstoff fra oppvarming eller kompresjon.

Designfunksjoner

En bensinmotor har de samme strukturelle elementene som en dieselmotor. Ordningen for å fungere som helhet er også lik. Forskjellen ligger i prosessene for dannelse av luft-drivstoffblandingen og dens forbrenning. I tillegg er dieselmotorer mer holdbare deler. Dette skyldes omtrent det dobbelte av kompresjonsforholdet til bensinmotorer (19-24 versus 9-11).

klassifisering

I henhold til utformingen av forbrenningskammeret er dieselmotorer delt inn i alternativer med separat forbrenningskammer og med direkte innsprøytning.

I den førsteI dette tilfellet er forbrenningskammeret skilt fra sylinderen og koblet til det med en kanal. Ved komprimering blir luften som kommer inn i kammeret av virveltype vridd, noe som forbedrer blandingsdannelse og selvantennelse, som begynner der og fortsetter i hovedkammeret. Dieselmotorer av denne typen var tidligere vanlige i personbiler på grunn av at de var preget av et lavere støynivå og et stort turtallsområde fra alternativene som er omt alt nedenfor.

I dieselmotorer med direkte innsprøytning er forbrenningskammeret plassert i stempelet, og drivstoffet tilføres over-stempelrommet. Denne designen ble opprinnelig brukt på lavhastighets høyvolumsmotorer. De ble preget av et høyt nivå av støy og vibrasjoner og lavt drivstofforbruk. Senere, med bruken av elektronisk kontrollerte høytrykks drivstoffpumper og optimalisering av forbrenningsprosessen, oppnådde designere stabil drift ved et område på opptil 4500 rpm. I tillegg økt effektivitet, redusert støy- og vibrasjonsnivå. Blant tiltakene for å redusere stivheten i arbeidet er en flertrinns forinjeksjon. Takket være dette har denne typen motorer blitt utbredt de siste to tiårene.

I henhold til driftsprinsippet deles dieselmotorer inn i firetakts- og totaktsmotorer, samt bensinmotorer. Funksjonene deres er omt alt nedenfor.

Driftsprinsipp

For å forstå hva en dieselmotor er og hva som bestemmer dens funksjonelle egenskaper, er det nødvendig å vurdere driftsprinsippet. Ovennevnte klassifisering av stempelforbrenningsmotorer er basert på antall slag som er inkludert i driftssyklusen, som er kjennetegnet ved størrelsen på rotasjonsvinkelen til veivakselen.

Derfor inkluderer driftssyklusen til firetaktsmotorer 4 faser.

• Inntak. Oppstår når veivakselen roterer fra 0 til 180°. I dette tilfellet passerer luften inn i sylinderen gjennom innløpsventilen åpen ved 345-355 °. Samtidig, under rotasjonen av veivakselen med 10-15°, åpnes eksosventilen, som kalles overlappingen
• Kompresjon. Stempelet som beveger seg opp ved 180-360° komprimerer luften 16-25 ganger (kompresjonsforhold) og inntaksventilen stenger ved begynnelsen av slaget (ved 190-210°).
• Arbeidsslag, forlengelse. Oppstår ved 360-540°. Ved starten av slaget, til stempelet når øverste dødpunkt, sprøytes drivstoff inn i den varme luften og antennes. Dette er en funksjon ved dieselmotorer som skiller dem fra bensinmotorer, hvor tenningsfremgang skjer. De resulterende forbrenningsproduktene presser stempelet ned. I dette tilfellet er drivstoffforbrenningstiden lik tiden for tilførselen av dysen og varer ikke lenger enn varigheten av arbeidsslaget. Det vil si at under arbeidsprosessen er gasstrykket konstant, som et resultat av at dieselmotorer utvikler mer dreiemoment. Også et viktig trekk ved slike motorer er behovet for å gi overflødig luft i sylinderen, siden flammen opptar en liten del av forbrenningskammeret. Det vil si at andelen av luft-drivstoffblandingen er forskjellig.
• Utgivelse. Ved 540-720° veivakselrotasjon er eksosventilen åpen og stempelet beveger seg opp for å fortrenge eksosgassene.

Totaktssyklusen er preget av forkortede faser og en enkelt prosess med gassutveksling i sylinderen (rensing) som skjer mellom slutten av slaget og starten av kompresjonen. Når stempelet beveger seg ned, fjernes forbrenningsproduktene gjennom eksosventilene eller vinduene (i sylinderveggen). Senere åpnes inntaksvinduene for å slippe inn frisk luft. Når stempelet hever seg, lukkes alle vinduer og kompresjonen starter. Rett før TDC nås, drivstoff sprøytes inn og antennes, utvidelsen begynner.

På grunn av vanskeligheten med å rense virvelkammeret, er totaktsmotorer kun tilgjengelig med direkte innsprøytning.

Ytelsen til slike motorer er 1,6-1,7 ganger høyere enn ytelsen til en firetakts dieselmotor. Dens vekst er gitt av dobbelt så hyppig implementering av arbeidsslag, men er delvis redusert på grunn av deres mindre størrelse og blåsing. På grunn av det doble antallet slag er totaktssyklusen spesielt relevant hvis det er umulig å øke hastigheten.

Hovedproblemet med disse motorene er rensing på grunn av den korte varigheten, som ikke kan kompenseres uten å redusere effektiviteten ved å forkorte slaglengden. I tillegg er det umulig å skille eksos og frisk luft, på grunn av hvilken del av sistnevnte fjernes med eksosgassene. Dette problemet kan løses ved å tilby forhåndsavtrekksvinduer. I dette tilfellet begynner gassene å bli fjernet før rensingen, og etter at utløpet er lukket, blir sylinderen supplert med frisk luft.

Dessuten, nårved bruk av én sylinder er det vanskeligheter med synkroniseringen av å åpne/lukke vinduer, derfor er det motorer (PDP) der hver sylinder har to stempler som beveger seg i samme plan. En av dem styrer inntaket, den andre styrer eksosen.

I henhold til implementeringsmekanismen er purge delt inn i slisset (vindu) og ventilsp alte. I det første tilfellet fungerer vinduene som både innløps- og utløpsåpninger. Det andre alternativet innebærer å bruke dem som inntaksporter, og ventilen i sylinderhodet fungerer som et uttak.

Vanligvis brukes totaktsdiesel på tunge kjøretøy som skip, diesellokomotiver, tanker.

Drivstoffsystem

Drivstoffutstyret til dieselmotorer er mye mer komplisert enn det til bensinmotorer. Dette skyldes de høye kravene til nøyaktigheten av drivstofftilførselen når det gjelder tid, mengde og trykk. Hovedkomponentene i drivstoffsystemet - injeksjonspumpe, injektorer, filter.

Datastyrt drivstofftilførselssystem (Common-Rail) er mye brukt. Hun spruter den i to skudd. Den første av dem er liten, og tjener til å øke temperaturen i forbrenningskammeret (forinjeksjon), noe som reduserer støy og vibrasjoner. I tillegg øker dette systemet dreiemomentet ved lave hastigheter med 25 %, reduserer drivstofforbruket med 20 % og sotinnholdet i eksosgassene.

Turbolader

Turbiner er mye brukt på dieselmotorer. Dette skyldes jo høyere (1,5-2) ganger trykket til eksosgassene, somsnurr turbinen, noe som unngår turboetterslep ved å gi boost fra lavere turtall.

Kallstart

Du kan finne mange anmeldelser om at diesel ikke starter ved lave temperaturer. Vanskeligheten med å starte slike motorer under kalde forhold skyldes det faktum at dette krever mer energi. For å lette prosessen er de utstyrt med en forvarmer. Denne enheten er representert av glødeplugger plassert i forbrenningskamrene, som, når tenningen er slått på, varmer opp luften i dem og jobber i ytterligere 15-25 sekunder etter start for å sikre stabiliteten til den kalde motoren. Takket være dette startes dieselmotorer ved temperaturer på -30 … -25 ° С.

Tjenestefunksjoner

For å sikre holdbarhet i drift, må du vite hva en dieselmotor er og hvordan du vedlikeholder den. Den relativt lave utbredelsen av de aktuelle motorene sammenlignet med bensinmotorer forklares blant annet av mer komplekst vedlikehold.

For det første gjelder dette drivstoffsystemet med høy kompleksitet. På grunn av dette er dieselmotorer ekstremt følsomme for innholdet av vann og mekaniske partikler i drivstoffet, og reparasjonen er dyrere, så vel som motoren som helhet, sammenlignet med bensin på samme nivå.

Ved en turbin er det også høye krav til kvaliteten på motorolje. Ressursen er vanligvis 150 tusen km, og kostnadene er høye.

I alle fall bør dieselmotorer skiftes olje oftere enn bensinmotorer (2 ganger i henhold til europeiske standarder).

Som det varbemerket at disse motorene har kaldstartsproblemer når diesel ikke starter ved lave temperaturer. I noen tilfeller skyldes dette bruk av feil drivstoff (avhengig av årstid, brukes ulike kvaliteter på slike motorer, siden sommerdrivstoff fryser ved lave temperaturer).

Ytelse

I tillegg er det mange som ikke liker slike egenskaper ved dieselmotorer som lavere effekt og driftshastighet, høyere støy- og vibrasjonsnivåer.

En bensinmotor overgår vanligvis en lignende dieselmotor når det gjelder ytelse, inkludert literkapasitet. Motoren av den aktuelle typen har samtidig en høyere og jevn dreiemomentkurve. Et høyere kompresjonsforhold, som gir mer dreiemoment, tvinger bruk av sterkere deler. Siden de er tyngre, reduseres kraften. I tillegg påvirker dette massen til motoren, og dermed bilen.

Det lille spekteret av driftshastigheter skyldes lengre tenning av drivstoffet, som et resultat av at det ikke rekker å brenne ut i høye hastigheter.

Økt støy- og vibrasjonsnivå forårsaker en kraftig økning i trykket i sylinderen under tenning.

De viktigste fordelene med dieselmotorer anses som høyere trekkraft, effektivitet og miljøvennlighet.

Traksjon, det vil si høyt dreiemoment ved lave hastigheter, forklares av forbrenningen av drivstoff når det injiseres. Dette gir større respons og gjør det enklere å bruke strøm effektivt.

Økonomi er drevet av begge delerlavt forbruk, og det faktum at diesel er billigere. I tillegg er det mulig å bruke lavgradige tungoljer da det på grunn av fraværet av strenge krav til flyktighet. Og jo tyngre drivstoff, desto høyere effektivitet har motoren. Til slutt kjører dieseler på magre blandinger sammenlignet med bensinmotorer og med et høyt kompresjonsforhold. Sistnevnte gir mindre varmetap med avgasser, det vil si større effektivitet. Alle disse tiltakene reduserer drivstofforbruket. Diesel, takket være dette, bruker den 30–40 % mindre.

Miljøvennligheten til dieselmotorer forklares med at eksosgassene deres har et lavere innhold av karbonmonoksid. Dette oppnås ved å bruke sofistikerte rensesystemer, takket være at bensinmotoren nå oppfyller de samme miljøstandardene som en dieselmotor. Denne typen motor var tidligere betydelig dårligere enn bensin i denne forbindelse.

Application

Som det fremgår av hva en dieselmotor er og hva dens egenskaper er, er slike motorer best egnet for tilfeller der det er behov for høy trekkraft ved lave turtall. Derfor er de utstyrt med nesten alle busser, lastebiler og anleggsutstyr. Når det gjelder private kjøretøy, er slike parametere blant dem viktigst for SUV-er. På grunn av den høye effektiviteten er urbane modeller også utstyrt med disse motorene. I tillegg er de mer praktiske å administrere under slike forhold. Dieselprøvekjøringer vitner om dette.