Mi az a dízel? A dízelmotor működési elve, eszköze és műszaki jellemzői

2024 Szerző: Erin Ralphs | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-02-19 16:48

A dízelmotorok nagyon gyakoriak a személygépkocsikban. Sok modellnek van legalább egy opciója a motorkínálatban. És ez a teherautók, buszok és építőipari gépek figyelembevétele nélkül történik, ahol ezeket mindenhol használják. Ezután megvizsgáljuk, mi a dízelmotor, a felépítés, a működési elv, a jellemzők.

Definíció

Ez az egység egy dugattyús belső égésű motor, amelynek működése a hevítésből vagy sűrítésből származó porlasztott üzemanyag öngyulladásán alapul.

Dizájnjellemzők

A benzinmotornak ugyanazok a szerkezeti elemei vannak, mint a dízelmotoroknak. Az egész működési séma is hasonló. A különbség a levegő-üzemanyag keverék képződési folyamataiban és annak égésében rejlik. Ráadásul a dízelmotorok tartósabb alkatrészek. Ez a benzinmotorok körülbelül kétszeresének köszönhető (19-24 versus 9-11).

Osztályozás

Az égéstér kialakítása szerint a dízelmotorok külön égésterű és közvetlen befecskendezéses opciókra vannak osztva.

Az elsőbenEbben az esetben az égésteret elválasztják a hengertől, és egy csatornával csatlakozik hozzá. Sűrítéskor az örvénykamrába belépő levegő megcsavarodik, ami javítja a keverékképződést és az öngyulladást, amely ott kezdődik és a főkamrában folytatódik. Az ilyen típusú dízelmotorok korábban gyakoriak voltak a személygépkocsikban, mivel alacsonyabb zajszinttel és nagy fordulatszám-tartományukkal különböztek az alábbiakban tárgy alt lehetőségek közül.

A közvetlen befecskendezéses dízelmotorokban az égéstér a dugattyúban található, és az üzemanyag a dugattyú feletti térbe kerül. Ezt a kialakítást eredetileg alacsony fordulatszámú, nagy térfogatú motoroknál használták. Magas zaj- és rezgésszinttel, valamint alacsony üzemanyag-fogyasztással jellemezték őket. Később, az elektronikusan vezérelt nagynyomású üzemanyag-szivattyúk megjelenésével és az égési folyamat optimalizálásával a tervezők stabil működést értek el akár 4500 ford./perc tartományban is. Emellett megnövekedett hatékonyság, csökkent zaj- és rezgésszint. A munka merevségét csökkentő intézkedések között szerepel a többlépcsős előinjektálás. Ennek köszönhetően az ilyen típusú motorok széles körben elterjedtek az elmúlt két évtizedben.

A működési elv szerint a dízelmotorokat négyütemű és kétütemű, valamint benzinmotorokra osztják. Funkcióikat alább tárgyaljuk.

Működési elv

Ahhoz, hogy megértsük, mi az a dízelmotor, és mi határozza meg funkcionális jellemzőit, figyelembe kell venni a működési elvet. A dugattyús belső égésű motorok fenti besorolása az üzemi ciklusban szereplő löketek számán alapul, amelyeket a főtengely forgásszögének nagysága különböztet meg.

Ezért a négyütemű motorok munkaciklusa 4 fázisból áll.

• Beszívás. Akkor fordul elő, ha a főtengely 0-ról 180°-ra elfordul. Ebben az esetben a levegő a 345-355 ° -on nyitott bemeneti szelepen keresztül jut a hengerbe. Ugyanakkor a főtengely 10-15°-os elforgatásakor a kipufogószelep kinyílik, amit átfedésnek nevezünk.
• Tömörítés. A 180-360°-ban felfelé mozgó dugattyú 16-25-ször összenyomja a levegőt (sűrítési arány), és a szívószelep a löket elején (190-210°-nál) zár.
• Munka löket, kiterjesztés. 360-540°-on fordul elő. A löket elején, amíg a dugattyú el nem éri a felső holtpontot, üzemanyagot fecskendeznek a forró levegőbe, és meggyújtják. Ez a dízelmotorok sajátossága, amely megkülönbözteti őket a benzinmotoroktól, ahol a gyújtás előrehalad. A keletkező égéstermékek lenyomják a dugattyút. Ebben az esetben az üzemanyag égési ideje megegyezik a fúvóka általi betáplálás idejével, és nem tart tovább, mint a munkalöket időtartama. Vagyis a munkafolyamat során a gáznyomás állandó, aminek következtében a dízelmotorok nagyobb nyomatékot fejlesztenek ki. Szintén fontos jellemzője az ilyen motoroknak, hogy felesleges levegőt kell biztosítani a hengerben, mivel a láng az égéstér egy kis részét foglalja el. Vagyis a levegő-üzemanyag keverék aránya eltérő.
• Kiadás. A főtengely 540-720°-os elfordulásánál a kipufogószelep nyitva van, és a dugattyú felfelé mozog, hogy kiszorítsa a kipufogógázokat.

A kétütemű ciklust lerövidített fázisok és egyetlen gázcsere-folyamat jellemzi a hengerben (öblítés), amely a löket vége és a kompresszió kezdete között megy végbe. Amikor a dugattyú lefelé mozog, az égéstermékek a kipufogószelepeken vagy ablakokon (a hengerfalban) távoznak. Később kinyitják a bemeneti ablakokat, hogy friss levegőt engedjenek be. Ahogy a dugattyú felemelkedik, minden ablak bezárul, és megkezdődik a kompresszió. Közvetlenül a TDC elérése előtt befecskendezik és meggyújtják az üzemanyagot, és megkezdődik a tágulás.

Az örvénykamra öblítésének nehézségei miatt a kétütemű motorok csak közvetlen befecskendezéssel kaphatók.

Az ilyen motorok teljesítménye 1,6-1,7-szer nagyobb, mint egy négyütemű típusú dízelmotoré. Növekedését kétszer gyakoribb munkalöketek biztosítják, de kisebb méretük és fújásuk miatt részben csökken. A kétszeres löketszám miatt a kétütemű ciklus különösen fontos, ha a sebesség növelése lehetetlen.

Ezekkel a motorokkal a fő probléma a rövid élettartamuk miatti öblítés, amelyet nem lehet a hatásfok csökkentése nélkül kompenzálni a löket lerövidítésével. Ezenkívül lehetetlen elválasztani a kipufogógázt és a friss levegőt, ami miatt az utóbbi egy része a kipufogógázokkal együtt távozik. Ez a probléma megoldható előzetes kipufogóablak biztosításával. Ebben az esetben a gázok eltávolítása az öblítés előtt megkezdődik, és a kimenet lezárása után a palackot friss levegővel egészítik ki.

Emellett, mikoregy henger használatakor nehézségekbe ütközik az ablakok nyitásának/zárásának szinkronizálása, ezért vannak olyan motorok (PDP), amelyekben minden hengerben két dugattyú mozog ugyanabban a síkban. Az egyik a szívót, a másik a kipufogót szabályozza.

A megvalósítási mechanizmus szerint az öblítés hornyolt (ablak) és szelephornyosra oszlik. Az első esetben az ablakok bemeneti és kimeneti nyílásként is szolgálnak. A második lehetőség azt jelenti, hogy szívónyílásként használják őket, és a hengerfejben lévő szelep kimenetként szolgál.

Általában kétütemű dízelmotorokat használnak nehéz járműveken, például hajókon, dízelmozdonyokon, tankokon.

Üzemanyagrendszer

A dízelmotorok üzemanyag-felszerelése sokkal bonyolultabb, mint a benzinmotoroké. Ez annak köszönhető, hogy az üzemanyag-ellátás pontosságával szemben támasztott magas követelmények az idő, a mennyiség és a nyomás tekintetében. Az üzemanyagrendszer fő elemei - befecskendező szivattyú, befecskendezők, szűrő.

Számítógéppel vezérelt üzemanyag-ellátó rendszert (Common-Rail) széles körben alkalmaznak. Két lövésben kifújja. Az első közülük kicsi, az égéstér hőmérsékletének növelésére szolgál (előbefecskendezés), ami csökkenti a zajt és a vibrációt. Ezenkívül ez a rendszer alacsony fordulatszámon 25%-kal növeli a nyomatékot, 20%-kal csökkenti az üzemanyag-fogyasztást és a kipufogógázok koromtartalmát.

Turbófeltöltés

A turbinákat széles körben használják dízelmotorokban. Ennek oka a kipufogógázok nagyobb (1,5-2-szeres) nyomása, amelyforgassa meg a turbinát, amely elkerüli a turbó késleltetését azáltal, hogy az alacsonyabb fordulatszámról növeli.

Hidegindítás

Sok véleményt találhatsz arról, hogy a dízel nem indul be alacsony hőmérsékleten. Az ilyen motorok hideg időben történő indításának nehézsége abból adódik, hogy ez több energiát igényel. A folyamat megkönnyítése érdekében előmelegítővel vannak felszerelve. Ezt az eszközt az égésterekbe helyezett izzítógyertyák képviselik, amelyek a gyújtás bekapcsolásakor felmelegítik a bennük lévő levegőt, és az indítás után további 15-25 másodpercig működnek, hogy biztosítsák a hideg motor stabilitását. Ennek köszönhetően a dízelmotorok -30 … -25 ° С hőmérsékleten indulnak.

Szolgáltatási funkciók

A tartós működés érdekében tudnia kell, mi az a dízelmotor, és hogyan kell karbantartani. A szóban forgó motorok viszonylag alacsony elterjedtsége a benzinmotorokhoz képest többek között a bonyolultabb karbantartással magyarázható.

Először is, ez a rendkívül összetett üzemanyagrendszerre vonatkozik. Emiatt a dízelmotorok rendkívül érzékenyek az üzemanyag víz- és mechanikai részecskéire, javítása, valamint a motor egésze drágább az azonos szintű benzinhez képest.

Turbina esetében a motorolaj minőségére vonatkozó követelmények is magasak. Erőforrása általában 150 ezer km, költsége magas.

Mindenesetre a dízelmotoroknál gyakrabban kell olajat cserélni, mint a benzinmotoroknál (az európai szabványok szerint kétszer).

Ahogy voltmegjegyezte, hogy ezeknek a motoroknak hidegindítási problémái vannak, ha a dízel nem indul el alacsony hőmérsékleten. Egyes esetekben ezt a nem megfelelő üzemanyag használata okozza (évszaktól függően különböző fokozatokat használnak az ilyen motorokhoz, mivel a nyári üzemanyag alacsony hőmérsékleten megfagy).

Teljesítmény

Emellett sokan nem szeretik a dízelmotorok olyan tulajdonságait, mint az alacsonyabb teljesítmény és fordulatszám-tartomány, a magasabb zaj- és rezgésszint.

Egy benzinmotor általában felülmúlja a hasonló dízelmotorokat teljesítmény tekintetében, beleértve a literes űrtartalmat is. A kérdéses típus motorja ugyanakkor magasabb és egyenletes nyomatékgörbével rendelkezik. A nagyobb nyomatékot biztosító nagyobb tömörítési arány erősebb alkatrészek használatát kényszeríti ki. Mivel nehezebbek, a teljesítmény csökken. Ezenkívül ez hatással van a motor tömegére, és így az autóra is.

Az üzemi fordulatszám kis tartománya az üzemanyag hosszabb begyújtásának köszönhető, aminek következtében nincs ideje nagy sebességnél kiégni.

A megnövekedett zaj- és rezgésszint a hengerben lévő nyomás erőteljes növekedését okozza gyújtás közben.

A dízelmotorok fő előnyei a nagyobb vonóerő, a hatékonyság és a környezetbarátság.

A vonóerőt, vagyis a nagy nyomatékot alacsony fordulatszámon az üzemanyag befecskendezése közbeni elégése magyarázza. Ez nagyobb reakciókészséget biztosít, és megkönnyíti a hatékony energiafelhasználást.

A gazdaságot mindkettő hajtjaalacsony fogyasztás, és az a tény, hogy a gázolaj olcsóbb. Ezen túlmenően alacsony minőségű nehézolajok is használhatók, mivel az illékonyságra vonatkozó szigorú követelmények hiánya miatt. És minél nehezebb az üzemanyag, annál nagyobb a motor hatásfoka. Végül a dízelek a benzinmotorokhoz képest sovány keverékekkel és magas kompressziós aránnyal működnek. Ez utóbbi kisebb hőveszteséget biztosít a kipufogógázokkal, vagyis nagyobb hatásfokkal. Mindezek az intézkedések csökkentik az üzemanyag-fogyasztást. A dízel ennek köszönhetően 30-40%-kal kevesebbet költ.

A dízelmotorok környezetbarát jellegét az magyarázza, hogy kipufogógázaik alacsonyabb szén-monoxid-tartalmúak. Ezt kifinomult tisztítórendszerekkel érik el, amelyeknek köszönhetően a benzinmotor ma már ugyanazoknak a környezetvédelmi előírásoknak felel meg, mint a dízelmotorok. Ez a motortípus korábban lényegesen gyengébb volt ebből a szempontból, mint a benzin.

Alkalmazás

Amint az világosan kiderül, hogy mi a dízelmotor és mik a jellemzői, az ilyen motorok a legalkalmasabbak olyan esetekben, amikor nagy tapadás szükséges alacsony fordulatszámon. Ezért szinte minden busszal, teherautóval és építőipari berendezéssel fel vannak szerelve. Ami a magánjárműveket illeti, ezek közül a SUV-k esetében ezek a paraméterek a legfontosabbak. A nagy hatásfok miatt a városi modellek is fel vannak szerelve ezekkel a motorokkal. Ezenkívül ilyen körülmények között kényelmesebb kezelni őket. A dízel tesztvezetések erről tanúskodnak.