Vad är diesel? Funktionsprincipen, enhet och tekniska egenskaper hos dieselmotorn

2024 Författare: Erin Ralphs | [email protected]. Senast ändrad: 2024-02-19 18:40

Dieselmotorer är mycket vanliga i personbilar. Många modeller har minst ett alternativ i motorsortimentet. Och detta utan att ta hänsyn till lastbilar, bussar och entreprenadmaskiner, där de används överallt. Därefter överväger vi vad en dieselmotor är, design, funktionsprincip, funktioner.

Definition

Denna enhet är en fram- och återgående förbränningsmotor, vars funktion är baserad på självantändning av finfördelat bränsle från uppvärmning eller kompression.

Designfunktioner

En bensinmotor har samma strukturella element som en dieselmotor. Systemet för att fungera som helhet är också liknande. Skillnaden ligger i processerna för bildning av luft-bränsleblandningen och dess förbränning. Dessutom är dieselmotorer mer hållbara delar. Detta beror på ungefär det dubbla kompressionsförhållandet för bensinmotorer (19-24 mot 9-11).

Klassificering

I enlighet med förbränningskammarens design är dieselmotorer uppdelade i alternativ med separat förbränningskammare och med direktinsprutning.

I den förstaI detta fall är förbränningskammaren separerad från cylindern och ansluten till den med en kanal. När den komprimeras vrids luften som kommer in i kammaren av virveltyp, vilket förbättrar blandningsbildning och självantändning, som börjar där och fortsätter i huvudkammaren. Dieselmotorer av denna typ var tidigare vanliga i personbilar på grund av att de kännetecknades av en lägre ljudnivå och ett stort varvtalsområde från alternativen som diskuteras nedan.

I dieselmotorer med direktinsprutning är förbränningskammaren placerad i kolven och bränslet tillförs överkolvsutrymmet. Denna design användes ursprungligen på låghastighetsmotorer med hög volym. De kännetecknades av en hög nivå av buller och vibrationer och låg bränsleförbrukning. Senare, med tillkomsten av elektroniskt styrda högtrycksbränslepumpar och optimering av förbränningsprocessen, uppnådde konstruktörerna stabil drift vid ett intervall på upp till 4500 rpm. Dessutom ökad effektivitet, minskade ljud- och vibrationsnivåer. Bland åtgärderna för att minska styvheten i arbetet är en flerstegs förinjektion. Tack vare detta har motorer av denna typ blivit utbredda under de senaste två decennierna.

I enlighet med funktionsprincipen delas dieselmotorer in i fyrtakts- och tvåtaktsmotorer samt bensinmotorer. Deras egenskaper diskuteras nedan.

Driftsprincip

För att förstå vad en dieselmotor är och vad som bestämmer dess funktionella egenskaper är det nödvändigt att överväga funktionsprincipen. Ovanstående klassificering av kolvförbränningsmotorer baseras på antalet slag som ingår i arbetscykeln, vilka kännetecknas av storleken på vevaxelns rotationsvinkel.

Därför inkluderar arbetscykeln för fyrtaktsmotorer 4 faser.

• Intag. Uppstår när vevaxeln roterar från 0 till 180°. I detta fall passerar luften in i cylindern genom inloppsventilen öppen vid 345-355 °. Samtidigt, under rotationen av vevaxeln med 10-15 °, öppnas avgasventilen, vilket kallas överlappningen
• Kompression. Kolven som rör sig uppåt vid 180-360° komprimerar luften 16-25 gånger (kompressionsförhållande) och insugningsventilen stänger i början av slaget (vid 190-210°).
• Arbetsslag, förlängning. Förekommer vid 360-540°. I början av slaget, tills kolven når övre dödpunkten, sprutas bränsle in i den heta luften och antänds. Detta är en egenskap hos dieselmotorer som skiljer dem från bensinmotorer, där tändningsförskott inträffar. De resulterande förbränningsprodukterna trycker ner kolven. I detta fall är bränsleförbränningstiden lika med tiden för dess tillförsel av munstycket och varar inte längre än arbetsslagets varaktighet. Det vill säga under arbetsprocessen är gastrycket konstant, vilket leder till att dieselmotorer utvecklar mer vridmoment. En viktig egenskap hos sådana motorer är också behovet av att tillhandahålla överskottsluft i cylindern, eftersom lågan upptar en liten del av förbränningskammaren. Det vill säga andelen luft-bränsleblandning är olika.
• Release. Vid 540-720° vevaxelrotation är avgasventilen öppen och kolven rör sig uppåt för att förskjuta avgaserna.

Tvåtaktscykeln kännetecknas av förkortade faser och en enda process för gasutbyte i cylindern (rengöring) som sker mellan slutet av slaget och början av kompressionen. När kolven rör sig nedåt, avlägsnas förbränningsprodukterna genom avgasventilerna eller fönstren (i cylinderväggen). Senare öppnas inloppsfönstren för att släppa in frisk luft. När kolven reser sig stängs alla fönster och kompressionen börjar. Strax innan TDC nås, bränsle sprutas in och antänds, expansionen börjar.

På grund av svårigheten att tömma virvelkammaren är tvåtaktsmotorer endast tillgängliga med direktinsprutning.

Prestandan hos sådana motorer är 1,6-1,7 gånger högre än prestandan hos en fyrtaktsdieselmotor. Dess tillväxt tillhandahålls av dubbelt så frekvent genomförande av arbetsslag, men reduceras delvis på grund av deras mindre storlek och blåsning. På grund av det dubbla antalet slag är tvåtaktscykeln särskilt relevant om det är omöjligt att öka hastigheten.

Det största problemet med dessa motorer är rensning på grund av dess korta varaktighet, som inte kan kompenseras utan att minska effektiviteten genom att förkorta slaglängden. Dessutom är det omöjligt att separera avgaserna och frisk luft, på grund av vilken del av den senare avlägsnas med avgaserna. Detta problem kan lösas genom att tillhandahålla förhandsavgasfönster. I det här fallet börjar gaserna avlägsnas före spolningen, och efter att utloppet stängts kompletteras cylindern med frisk luft.

Dessutom, närmed en cylinder finns det svårigheter med synkroniseringen av att öppna/stänga fönster, därför finns det motorer (PDP) där varje cylinder har två kolvar som rör sig i samma plan. En av dem styr insugningen, den andra styr avgaserna.

I enlighet med implementeringsmekanismen är rensningen uppdelad i slitsade (fönster) och ventilslitsar. I det första fallet fungerar fönstren som både inlopps- och utloppsöppningar. Det andra alternativet innebär att de används som inloppsportar, och ventilen i cylinderhuvudet fungerar som ett utlopp.

Vanligtvis används tvåtaktsdieslar på tunga fordon som fartyg, diesellokomotiv, tankar.

Bränslesystem

Bränsleutrustningen för dieselmotorer är mycket mer komplicerad än den för bensinmotorer. Detta beror på de höga kraven på bränsletillförselns noggrannhet vad gäller tid, kvantitet och tryck. Huvudkomponenterna i bränslesystemet - insprutningspump, insprutare, filter.

Datorstyrt bränsleförsörjningssystem (Common-Rail) används ofta. Hon sprutar den i två skott. Den första av dem är liten och tjänar till att öka temperaturen i förbränningskammaren (förinsprutning), vilket minskar buller och vibrationer. Dessutom ökar detta system vridmomentet vid låga varvtal med 25 %, minskar bränsleförbrukningen med 20 % och soth alten i avgaserna.

Turboladdning

Turbiner används ofta på dieselmotorer. Detta beror på det högre (1,5-2) gånger trycket på avgaserna, vilketsnurra turbinen, vilket undviker turbofördröjning genom att ge boost från lägre varvtal.

Kallstart

Du kan hitta många recensioner om att diesel inte startar vid låga temperaturer. Svårigheten att starta sådana motorer under kalla förhållanden beror på att detta kräver mer energi. För att underlätta processen är de utrustade med en förvärmare. Denna enhet representeras av glödstift placerade i förbränningskamrarna, som, när tändningen slås på, värmer luften i dem och arbetar i ytterligare 15-25 sekunder efter start för att säkerställa stabiliteten hos den kalla motorn. Tack vare detta startas dieselmotorer vid temperaturer på -30 … -25 ° С.

Servicefunktioner

För att säkerställa hållbarhet i drift måste du veta vad en dieselmotor är och hur man underhåller den. Den relativt låga förekomsten av de aktuella motorerna i jämförelse med bensinmotorer förklaras bland annat av mer komplext underhåll.

För det första gäller detta bränslesystemet med hög komplexitet. På grund av detta är dieselmotorer extremt känsliga för innehållet av vatten och mekaniska partiklar i bränslet, och reparationen är dyrare, liksom motorn som helhet, jämfört med bensin på samma nivå.

När det gäller en turbin är kraven på motoroljans kvalitet också höga. Dess resurs är vanligtvis 150 tusen km, och kostnaden är hög.

I alla fall bör dieselmotorer bytas olja oftare än bensinmotorer (2 gånger enligt europeiska standarder).

Som det varnoterade att dessa motorer har kallstartsproblem när dieseln inte startar vid låga temperaturer. I vissa fall orsakas detta av att man använder fel bränsle (beroende på årstid används olika kvaliteter på sådana motorer, eftersom sommarbränsle fryser vid låga temperaturer).

Prestanda

Dessutom gillar många inte sådana egenskaper hos dieselmotorer som lägre effekt och varvtalsområde, högre ljud- och vibrationsnivåer.

En bensinmotor överträffar vanligtvis en liknande dieselmotor när det gäller prestanda, inklusive litervolym. Motorn av den aktuella typen har samtidigt en högre och jämn vridmomentkurva. Ett högre kompressionsförhållande, vilket ger mer vridmoment, tvingar fram starkare delar. Eftersom de är tyngre minskar kraften. Dessutom påverkar detta motorns massa och därmed bilen.

Det lilla intervallet för drifthastigheter beror på den längre tändningen av bränslet, vilket gör att det inte hinner brinna ut vid höga hastigheter.

Ökade ljud- och vibrationsnivåer orsakar en kraftig ökning av trycket i cylindern under tändning.

De främsta fördelarna med dieselmotorer anses vara högre dragkraft, effektivitet och miljövänlighet.

Traktion, det vill säga högt vridmoment vid låga hastigheter, förklaras av förbränningen av bränsle när det sprutas in. Detta ger större lyhördhet och gör det lättare att använda ström effektivt.

Ekonomi drivs av bådalåg förbrukning, och det faktum att dieselbränsle är billigare. Dessutom är det möjligt att använda lågvärdiga tungoljor eftersom det på grund av frånvaron av strikta krav på flyktighet. Och ju tyngre bränsle, desto högre verkningsgrad har motorn. Slutligen kör dieslar på magra blandningar jämfört med bensinmotorer och med ett högt kompressionsförhållande. Det senare ger mindre värmeförlust med avgaser, det vill säga större effektivitet. Alla dessa åtgärder minskar bränsleförbrukningen. Diesel, tack vare detta, spenderar den 30–40 % mindre.

Dieselmotorers miljövänlighet förklaras av att deras avgaser har en lägre h alt av kolmonoxid. Detta uppnås genom att använda sofistikerade rengöringssystem, tack vare vilka bensinmotorn nu uppfyller samma miljökrav som en dieselmotor. Den här typen av motor var tidigare betydligt sämre än bensin i detta avseende.

Application

Som tydligt framgår av vad en dieselmotor är och vad dess egenskaper är, är sådana motorer mest lämpade för fall där hög dragkraft vid låga varv behövs. Därför är de utrustade med nästan alla bussar, lastbilar och entreprenadmaskiner. När det gäller privata fordon, bland dem är sådana parametrar viktigast för stadsjeepar. På grund av den höga effektiviteten är även stadsmodeller utrustade med dessa motorer. Dessutom är de mer bekväma att hantera under sådana förhållanden. Dieselprovkörningar vittnar om detta.