Co je diesel? Princip činnosti, zařízení a technické vlastnosti vznětového motoru

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-02-19 13:02

V osobních automobilech jsou velmi běžné dieselové motory. Mnoho modelů má v nabídce motorů alespoň jednu možnost. A to bez ohledu na nákladní automobily, autobusy a stavební stroje, kde všude se používají. Dále zvážíme, co je dieselový motor, konstrukci, princip činnosti, vlastnosti.

Definice

Tato jednotka je pístový spalovací motor, jehož provoz je založen na samovznícení rozprášeného paliva z ohřevu nebo komprese.

Designové prvky

Benzínový motor má stejné konstrukční prvky jako dieselový motor. Obdobné je i schéma fungování jako celku. Rozdíl spočívá v procesech tvorby směsi vzduch-palivo a jejím spalování. Dieselové motory jsou navíc odolnější díly. To je způsobeno přibližně dvojnásobným kompresním poměrem u benzínových motorů (19-24 oproti 9-11).

Klasifikace

Podle konstrukce spalovacího prostoru se vznětové motory dělí na varianty s oddělenou spalovací komorou a s přímým vstřikováním.

V prvníV tomto případě je spalovací komora oddělena od válce a je s ním spojena kanálem. Při stlačení je vzduch vstupující do komory vírového typu zkroucený, což zlepšuje tvorbu směsi a samovznícení, které zde začíná a pokračuje v hlavní komoře. Vznětové motory tohoto typu byly dříve běžné u osobních automobilů díky skutečnosti, že se vyznačovaly nižší hladinou hluku a velkým rozsahem otáček oproti níže uvedeným možnostem.

U dieselových motorů s přímým vstřikováním je spalovací komora umístěna v pístu a palivo je přiváděno do prostoru nad pístem. Tato konstrukce byla původně používána u nízkootáčkových velkoobjemových motorů. Vyznačovaly se vysokou úrovní hluku a vibrací a nízkou spotřebou paliva. Později, s příchodem elektronicky řízených vysokotlakých palivových čerpadel a optimalizací spalovacího procesu, konstruktéři dosáhli stabilního provozu v rozsahu až 4500 otáček za minutu. Kromě toho se zvýšila účinnost, snížila hladina hluku a vibrací. Mezi opatření ke snížení tuhosti díla patří vícestupňový předvstřik. Díky tomu se motory tohoto typu v posledních dvou desetiletích rozšířily.

Podle principu činnosti se vznětové motory dělí na čtyřdobé a dvoudobé a také na benzínové motory. Jejich vlastnosti jsou popsány níže.

Princip fungování

Abyste pochopili, co je dieselový motor a co určuje jeho funkční vlastnosti, je nutné zvážit princip fungování. Výše uvedená klasifikace pístových spalovacích motorů je založena na počtu zdvihů zahrnutých do pracovního cyklu, které se odlišují velikostí úhlu natočení klikového hřídele.

Proto pracovní cyklus čtyřdobých motorů zahrnuje 4 fáze.

• Příjem. Vyskytuje se, když se klikový hřídel otočí od 0 do 180°. V tomto případě vzduch prochází do válce přes vstupní ventil otevřený na 345-355 °. Současně se během otáčení klikového hřídele o 10-15 ° otevře výfukový ventil, který se nazývá překrytí.
• Komprese. Píst pohybující se nahoru o 180-360° stlačí vzduch 16-25krát (kompresní poměr) a sací ventil se uzavře na začátku zdvihu (při 190-210°).
• Pracovní zdvih, prodloužení. Vyskytuje se při 360-540°. Na začátku zdvihu, dokud píst nedosáhne horní úvrati, se palivo vstříkne do horkého vzduchu a zapálí se. To je vlastnost vznětových motorů, která je odlišuje od benzínových motorů, kde dochází k předstihu zážehu. Vzniklé produkty spalování tlačí píst dolů. V tomto případě se doba spalování paliva rovná době jeho přívodu tryskou a netrvá déle než trvání pracovního zdvihu. To znamená, že během pracovního procesu je tlak plynu konstantní, v důsledku čehož vznětové motory vyvinou větší točivý moment. Důležitou vlastností takových motorů je také potřeba zajistit přebytečný vzduch ve válci, protože plamen zabírá malou část spalovací komory. To znamená, že podíl směsi vzduch-palivo je jiný.
• Vydání. Při 540-720° otáčení klikového hřídele je výfukový ventil otevřený a píst se pohybuje nahoru, aby vytlačil výfukové plyny.

Dvoudobý cyklus je charakterizován zkrácenými fázemi a jediným procesem výměny plynu ve válci (proplachování), ke kterému dochází mezi koncem zdvihu a začátkem komprese. Při pohybu pístu dolů jsou produkty spalování odváděny výfukovými ventily nebo okny (ve stěně válce). Později se otevírají vstupní okénka, aby se dovnitř dostal čerstvý vzduch. Když se píst zvedne, všechna okna se zavřou a začne komprese. Těsně před dosažením TDC je vstřikováno palivo a zapáleno, začíná expanze.

Vzhledem k obtížnosti čištění vířivé komory jsou dvoutaktní motory k dispozici pouze s přímým vstřikováním.

Výkon těchto motorů je 1,6-1,7krát vyšší než výkon čtyřdobého dieselového motoru. Jeho růst je zajištěn dvakrát častějším prováděním pracovních zdvihů, ale je částečně omezen kvůli jejich menší velikosti a ofukování. Vzhledem k dvojnásobnému počtu zdvihů je dvoutaktní cyklus zvláště důležitý, pokud není možné zvýšit rychlost.

Hlavním problémem těchto motorů je vyplachování kvůli jejich krátkému trvání, které nelze kompenzovat bez snížení účinnosti zkrácením zdvihu. Kromě toho není možné oddělit výfukový a čerstvý vzduch, díky čemuž je jeho část odstraněna s výfukovými plyny. Tento problém lze vyřešit poskytnutím předběžných výfukových oken. V tomto případě se plyny začnou odstraňovat před proplachem a po uzavření výstupu se láhev doplňuje čerstvým vzduchem.

Kromě toho, kdypři použití jednoho válce jsou potíže se synchronizací otevírání / zavírání oken, proto existují motory (PDP), ve kterých má každý válec dva písty pohybující se ve stejné rovině. Jeden z nich ovládá sání, druhý ovládá výfuk.

Podle mechanismu implementace se proplach dělí na štěrbinový (okénkový) a ventilový štěrbinový. V prvním případě okna slouží jako vstupní i výstupní otvory. Druhá možnost zahrnuje jejich použití jako sací kanály a ventil v hlavě válců slouží jako výstup.

Dvoutaktní diesely se obvykle používají na těžkých vozidlech, jako jsou lodě, dieselové lokomotivy, tanky.

Palivový systém

Palivová výbava dieselových motorů je mnohem složitější než u benzínových motorů. Je to dáno vysokými požadavky na přesnost dodávky paliva z hlediska času, množství a tlaku. Hlavní součásti palivového systému - vstřikovací čerpadlo, vstřikovače, filtr.

Systém dodávky paliva řízený počítačem (Common-Rail) je široce používán. Vystříkne to dvěma ranami. První z nich je malý, sloužící ke zvýšení teploty ve spalovací komoře (předvstřik), což snižuje hluk a vibrace. Kromě toho tento systém zvyšuje točivý moment při nízkých otáčkách o 25 %, snižuje spotřebu paliva o 20 % a obsah sazí ve výfukových plynech.

Turbocharging

Turbíny jsou široce používány u dieselových motorů. Je to dáno vyšším (1,5-2) násobkem tlaku výfukových plynů, kterýroztočí turbínu, která zabraňuje prodlevě turba tím, že poskytuje podporu od nižších otáček.

Studený start

Můžete najít spoustu recenzí, že nafta nestartuje při nízkých teplotách. Obtížnost spouštění takových motorů v chladných podmínkách je způsobena tím, že to vyžaduje více energie. Pro usnadnění procesu jsou vybaveny předehřívačem. Toto zařízení představují žhavicí svíčky umístěné ve spalovacích komorách, které po zapnutí zapalování ohřívají vzduch v nich a po nastartování pracují ještě 15-25 sekund, aby zajistily stabilitu studeného motoru. Díky tomu se dieselové motory startují při teplotách -30 … -25 ° С.

Funkce služby

Abyste zajistili životnost v provozu, musíte vědět, co je to dieselový motor a jak jej udržovat. Relativně nízkou prevalenci uvažovaných motorů ve srovnání s benzínovými motory vysvětluje mimo jiné složitější údržba.

Především se to týká palivového systému vysoké složitosti. Vznětové motory jsou kvůli tomu extrémně citlivé na obsah vody a mechanických částic v palivu a jejich oprava je dražší, stejně jako motor jako celek, ve srovnání s benzinem stejné úrovně.

V případě turbíny jsou také vysoké požadavky na kvalitu motorového oleje. Jeho zdroje jsou obvykle 150 tisíc km a náklady jsou vysoké.

V každém případě by se u dieselových motorů měl měnit olej častěji než u benzínových motorů (2x podle evropských norem).

Jak to bylopoznamenal, že tyto motory mají problémy se studeným startem, když nafta nestartuje při nízkých teplotách. V některých případech je to způsobeno použitím nesprávného paliva (v závislosti na ročním období se u takových motorů používají různé třídy, protože letní palivo zamrzá při nízkých teplotách).

Výkon

Navíc mnoho lidí nemá rádo takové kvality dieselových motorů, jako je nižší výkon a rozsah provozních otáček, vyšší hladina hluku a vibrací.

Benzínový motor obvykle výkonově překonává podobný vznětový motor, pokud jde o výkon, včetně objemu litrů. Motor daného typu má přitom vyšší a rovnoměrnou křivku točivého momentu. Vyšší kompresní poměr, který poskytuje větší točivý moment, si vynucuje použití pevnějších dílů. Protože jsou těžší, snižuje se výkon. Navíc to ovlivňuje hmotnost motoru, a tedy i auta.

Malý rozsah provozních otáček je způsoben delším zapalováním paliva, v důsledku čehož při vysokých otáčkách nestihne dohořet.

Zvýšená hladina hluku a vibrací způsobuje prudké zvýšení tlaku ve válci během zapalování.

Za hlavní výhody vznětových motorů se považuje vyšší trakce, účinnost a šetrnost k životnímu prostředí.

Trakce, tedy vysoký točivý moment při nízkých rychlostech, se vysvětluje spalováním paliva při jeho vstřikování. To poskytuje lepší odezvu a usnadňuje efektivní využívání energie.

Ekonomika je poháněna obojímnízká spotřeba a skutečnost, že nafta je levnější. Kromě toho je možné použít těžké oleje nízké kvality, protože neexistují přísné požadavky na těkavost. A čím těžší palivo, tím vyšší účinnost motoru. A konečně, diesely jezdí na chudé směsi ve srovnání s benzínovými motory a při vysokém kompresním poměru. Ten poskytuje menší tepelné ztráty výfukovými plyny, to znamená větší účinnost. Všechna tato opatření snižují spotřebu paliva. Diesel díky tomu utratí o 30-40 % méně.

Šetrnost dieselových motorů k životnímu prostředí se vysvětluje tím, že jejich výfukové plyny mají nižší obsah oxidu uhelnatého. Toho je dosaženo použitím sofistikovaných čisticích systémů, díky kterým nyní benzínový motor splňuje stejné ekologické normy jako dieselový motor. Tento typ motoru byl dříve v tomto ohledu výrazně horší než benzín.

Aplikace

Jak je zřejmé z toho, co je naftový motor a jaké jsou jeho vlastnosti, jsou takové motory nejvhodnější pro případy, kdy je potřeba vysoká trakce při nízkých otáčkách. Proto jsou vybaveny téměř všemi autobusy, nákladními vozy a stavební technikou. Pokud jde o soukromá vozidla, mezi nimi jsou tyto parametry nejdůležitější pro SUV. Z důvodu vysoké účinnosti jsou těmito motory vybaveny i městské modely. Navíc se v takových podmínkách lépe ovládají. Svědčí o tom testovací jízdy naftových motorů.