Der Dieselmotor verliert vor dem Hintergrund moderner Entwicklungen in der globalen Automobilindustrie allmählich an Bedeutung und verliert vor zahlreichen Verboten und Beschränkungen. Aber es war der Dieselmotor, der zu einem echten Durchbruch in der Automobilindustrie wurde und es verdient, dass wir uns wieder an einen alten Freund erinnern, dank dem große Entfernungen für die Menschheit kein Problem mehr darstellen.
Geschichte des Dieselmotors.
Zunächst erinnern wir uns daran, dass ein Dieselmotor ein einzigartiger Mechanismus ist, der darauf abzielt, Verbrennungsenergie zu gewinnen. Die Palette der verwendeten Dieselkraftstoffe ist sehr breit und umfasst sogar pflanzliche Kraftstoffoptionen (Öle und Fette).
Die Voraussetzung für die Schaffung eines Dieselmotors war die Idee des Carnot-Zyklus (1824), der in einem Wärmeaustauschprozess mit maximaler Leistungseffizienz bestand. Diese Idee erhielt 1890 ein moderneres Aussehen, als der berühmte Rudolf Diesel ein praktisches Beispiel für die Umsetzung des Carnot-Zyklus schuf, und 1892 erhielt er bereits ein Patent für die Schaffung dieses Motortyps. Das erste Arbeitsmodell des Motors wurde Anfang 1897 von Diesel erstellt und Ende Januar bereits getestet.
Der Dieselmotor war zu Beginn seiner Reise der Dampfmaschine an Größe deutlich unterlegen und konnte sich in der Praxis nicht durchsetzen. Die ersten Motorenmuster arbeiteten ausschließlich mit Leichtölprodukten und Ölen. Es gab jedoch Versuche, den Motor mit Kohlekraftstoff zu starten, was aufgrund von Problemen bei der Zufuhr von Kohlenstaub zu den Zylindern zu einem vollständigen Ausfall führte.
1898 wurde in St. Petersburg auch ein Motor konstruiert, der im Prinzip einem Diesel völlig ähnlich war. In Russland wurde diese Art von Mechanismus als Trinkler-Motor bezeichnet, der aufgrund seiner Eigenschaften laut Tests viel fortschrittlicher war als sein deutsches Gegenstück. Der Vorteil des Trinkler-Motors war die Verwendung von Hydraulik, die die Leistung im Vergleich zu einem Luftkompressor erheblich verbesserte. Außerdem war das Design selbst um ein Vielfaches einfacher und zuverlässiger als das deutsche.
Im selben Jahr, 1898, erwarb Emmanuel Nobel die Rechte zur Herstellung eines Dieselmotors, der verbessert und mit Öl betrieben wurde. Und um die Jahrhundertwende erfand der brillante russische Ingenieur Arshaulov ein einzigartiges System - eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe, die auch ein Durchbruch bei der Verbesserung des Dieselmotors wurde.
In den zwanziger Jahren des 20. Jahrhunderts führte der deutsche Wissenschaftler Robert Bosch eine weitere Verbesserung der Hochdruckkraftstoffpumpe durch und schuf auch ein einzigartiges Design ohne Kompressor. Seitdem wurden Dieselmotoren in öffentlichen Verkehrsmitteln und Eisenbahnen weit verbreitet, und in den 50er und 60er Jahren wurden Dieselmotoren massiv bei der Montage gewöhnlicher Personenkraftwagen eingesetzt.
Das Funktionsprinzip von Dieselmotoren.
Es gibt zwei Arten von Dieselmotoren:
- Doppelzyklus;
- Viertaktzyklus.
Der beliebteste Viertakt-Betriebszyklus von Dieselmotoren: Einlass (Luft tritt in den Zylinder ein), Kompression (Luft wird im Zylinder komprimiert), Arbeitstakt (Kraftstoffverbrennungsprozess im Zylinder), Auslass (Abgase treten aus dem Zylinder aus ). Dieser Zyklus ist endlos und wird während des Betriebs des Motors ständig mit mechanischer Präzision wiederholt.
Der Zweitaktzyklus des Motors zeichnet sich durch verkürzte Prozesse aus, bei denen der Gasaustausch in der Spülung, einem einzigen Prozess des Mechanismus, durchgeführt wird. Solche Motoren werden in Seeschiffen und im Schienenverkehr eingesetzt. Zweitaktmotoren werden ausschließlich mit ungeteilten Brennräumen gebaut.
Vorteile und Nachteile.
Die Leistungseffizienz moderner Dieselmotoren beträgt 40-45% und einige Proben - 50%. Der unbestrittene Vorteil solcher Motoren sind die geringen Anforderungen an die Kraftstoffqualität, die die Verwendung nicht der teuersten Erdölprodukte für den Betrieb des Mechanismus ermöglichen.
Bei der Verwendung von Dieselmotoren in Autos gibt ein solcher Motor bei niedrigen Geschwindigkeiten des Mechanismus selbst ein hohes Drehmoment ab, wodurch das Auto angenehm zu fahren ist. Aus diesem Grund ist dieser Motortyp in Industriefahrzeugen beliebt, wo die Kraft des Mechanismus geschätzt wird.
Dieselmotoren zünden aufgrund des nichtflüchtigen Kraftstoffs viel seltener, wodurch sie so betriebssicher wie möglich sind. Es waren Dieselmotoren, die zum Schlüssel für den Fortschritt gepanzerter Militärfahrzeuge wurden, um sie für die Besatzung so sicher wie möglich zu machen.
Der Dieselmotor hat auch genug Nachteile, und sie bestehen aus Kraftstoff, der im Winter dazu neigt, zu stagnieren, und den Mechanismus deaktiviert. Außerdem geben Dieselmotoren zu viele schädliche Emissionen in die Atmosphäre ab, was der Grund für den Kampf von Umweltschützern mit dieser Art von Mechanismus war. Die Produktion eines Dieselmotors selbst kostet die Hersteller mehr als ein Benzinmotor, was sich deutlich in den Budgetkosten der Produktion widerspiegelt.
Diese Highlights waren der Grund dafür, dass die Zahl der Dieselmotoren im weltweiten Maschinenbau zurückgehen und sich mit hoher Wahrscheinlichkeit nur noch auf die industrielle Automobilindustrie beschränken wird, wo Diesel ein unverzichtbares Aggregat ist. Aber es war der Diesel, der den Entstehungsprozess der Automobilindustrie als solche tief geprägt hat und immer der wichtigste Durchbruch in der Welt des Automobilbaus bleiben wird.
In Kontakt mit
Prof.. DR. Franz K. Moser, AVL List GmbH (Prof. Dr. Franz X. Moser, AVL List GmbH)
Einführung
In den letzten zehn bis zwanzig Jahren hat es eine beschleunigte Entwicklung von Dieselmotoren sowohl für Pkw als auch für Lkw gegeben. Deutlich gesteigerte Leistung, stark reduzierte Toxizität der Abgase, hauptsächlich aufgrund der Reduzierung von NOx- und Rußemissionen. Insbesondere bei Lkw-Motoren wurden erhebliche Reduzierungen bei Lärm, Kraftstoffverbrauch und Zuverlässigkeit erreicht und die Wartungsintervalle verlängert. Infolgedessen sind Dieselmotoren für alle Arten von Fahrzeugen unverzichtbar geworden und haben einen bedeutenden Anteil am Antriebsstrangmarkt (mehr als 50 % in Europa).
Derzeit stellt sich weltweit die Frage: Welchen Weg nimmt die Weiterentwicklung des Dieselmotors unter dem Druck der sich jährlich verschärfenden Gesetzgebung zur Toxizität von Fahrzeugen? Vielleicht verschwindet der Diesel ganz aus dem Pkw-Segment, wie manche Experten prognostizieren? Schließlich stehen Benziner nicht still und holen beim Kraftstoffverbrauch zum Diesel-Konkurrenten auf. Und in Zukunft werden Dieselmotoren noch teurer als Benziner: Die Kosten eines ohnehin schon teureren Dieselmotors werden durch aufwändige Abgasreinigungssysteme steigen. Welche Maßnahmen sind notwendig, um den Diesel der Zukunft wettbewerbsfähig zu machen? Wie sehen die Diesel der Zukunft für Pkw und Lkw aus? Für Pkw kann ein kultivierter Ottomotor mit Direkteinspritzung und Turbolader zweifellos eine Alternative zum Dieselmotor werden. Für Lkw und Industrie ist dies weniger wahrscheinlich.
Der Diesel hat bis dato von allen bestehenden Motoren generell den umfangreichsten Anwendungsbereich und das größte Leistungsspektrum, sodass er nicht ersetzt werden kann (Bild 1). Darüber hinaus sollte beachtet werden, dass der Wirkungsgrad von Dieselmotoren, wie in der Abbildung zu sehen ist, mehr als 40 % für kleine Einheiten und mehr als 50 % für die größten Schiffs- und stationären Motoren erreicht, was von keinem anderen Typ von Dieselmotoren erreicht werden kann Verbrennungsmotor.
Abbildung 1. Umfang und Effizienz von Dieselmotoren.
In den letzten 20 Jahren haben sich die spezifische Leistung und das spezifische Drehmoment von Pkw-Dieselmotoren verdoppelt (Bild 2).
Abbildung 2. Das Verhältnis von spezifischer Leistung zu spezifischem Drehmoment von Dieselmotoren für Personenkraftwagen.
Die Leistungsdichte von Lkw-Dieseln hat sich seit 1970 nahezu verdreifacht, obwohl die Abgasemissionen in den letzten 15 Jahren stark zurückgegangen sind (Bild 3).
Abbildung 3. Wachstum der spezifischen Leistung von Dieselmotoren für Lkw.
Parallel zu dieser Entwicklung steigt der Maximaldruck im Brennraum stetig von 90 bar auf 220 bar (Bild 4). Ein ähnlicher Trend ist auch im Pkw-Dieselbereich zu beobachten, wo in naher Zukunft Maximaldrücke im Bereich von 180 bis 200 bar erwartet werden.
Abbildung 4. Der Anstieg des maximalen Drucks im Brennraum von Diesel-Lkw.
Zukünftige Anforderungen an Pkw-Diesel
Von den vielen unterschiedlichen Anforderungen sind die folgenden vier besonders zu beachten: Kraftstoffverbrauch, Toxizität, Fahrkomfort (z. B. Traktion, Fahrleistung, Akustik) und Motorkosten. Aufgrund des reduzierten Kraftstoffverbrauchs und der guten Traktionseigenschaften aufgrund des hohen Drehmoments bei niedrigen Motordrehzahlen hat der Diesel mit Direkteinspritzung einen großen Marktanteil in Europa gewonnen. Aber schon jetzt und vor allem in der Zukunft stellen die Umsetzung der zukünftigen Toxizitätsgesetzgebung sowie die relativ hohen Kosten ein Hindernis dar, dessen Überwindung die Hauptrichtung der weiteren Arbeit sein wird (Abbildung 5).
Abbildung 5. Marktanforderungen an Diesel für Personenkraftwagen.
Die Emissionsgesetzgebung ab EU4 ist in Abbildung 6 dargestellt. Es ist jedoch zu beachten, dass zur Erreichung von EU6 oder US Tier2, Bin5, die noch diskutiert werden, viele Maßnahmen entwickelt und verabschiedet werden müssen.
Abbildung 6. Gesetzgebung verschiedener Regionen zur Emission giftiger Substanzen für Personenkraftwagen.
Noch schwieriger wird es, zukünftige CO2-Grenzwerte einzuhalten, insbesondere angesichts des heutigen Stands der Produkte verschiedener Hersteller (Abbildung 7). Zunächst einmal haben die Hersteller von schwereren Fahrzeugen viel Arbeit vor sich, um das Ziel von 120-130 g/km im Jahr 2012 zu erreichen.
Abbildung 7. Gesetzgebung zur Begrenzung der CO2-Emissionen – Förderung der Entwicklung von ICE-Technologien.
Spezielle Richtungen für die Entwicklung von Pkw-Dieselmotoren
Unter Berücksichtigung der oben genannten Probleme von Dieselmotoren für Personenkraftwagen sind spezielle Entwicklungsstrategien erforderlich, neue technische Lösungen und Ansätze sind erforderlich. Es gibt drei Möglichkeiten, die Toxizitätsvorschriften weiter einzuhalten, die schematisch in Abbildung 8 dargestellt sind. Bei allen drei Optionen ist ein Partikelfilter erforderlich, um sehr strenge Emissionsgrenzwerte zu erreichen. Zur Verringerung der NOx-Emissionen können verwendet werden:
Abbildung 8. Strategien zur Reduzierung der Toxizität von Abgasen aus Pkw-Dieselmotoren.
1) DeNOx-Anlage mit sehr hohen Umwandlungsraten;
2) eine spezielle Organisation des Arbeitsablaufs (verbesserter herkömmlicher Arbeitsablauf oder Alternative);
3) Kombinationen der obigen Optionen 1) und 2).
Alle drei Optionen sollen 2015 umgesetzt werden.
Derzeit bevorzugen AVL-Spezialisten eine Methode, die ausschließlich auf Workflow-Optimierung basiert, genannt EmIQ (Intelligente Emissionsreduzierung), Bild 9.
Abbildung 9. Allgemeiner AVL-Ansatz zur Feinabstimmung des Dieselmotor-Workflows für Personenkraftwagen.
Dabei wird einerseits der Arbeitsablauf im klassischen Sinne optimiert, um reduzierte NOx-Emissionen zu erreichen (Bild 10), andererseits erfolgt eine spezielle Steuerung des Verbrennungsprozesses (Bild 11).
Abbildung 10. EmIQ Teil 1, Verbrennungsprozess.
Abbildung 11. EmIQ Teil 2, Workflow-Management.
Im Rahmen der Optimierung des Brennverfahrens zur Erreichung des geforderten Kraftstoffverbrauchs und der spezifischen Leistung ist es möglich, eine zweistufige Aufladung (Bild 12) einzusetzen und den Grad der Abgasrückführung (in Form von „externer " Abgasrückführung - Niederdruckgase aus dem Abgaskrümmer), Bild 13.
Abbildung 12. D zweistufige Aufladung: Konzept und Wirkung.
Abbildung 13. Niederdruck-Abgasrückführung bei Dieselmotoren für verschiedene Zwecke.
Zur Steuerung des optimierten Verbrennungsprozesses hat AVL einen auf physikalischen Modellen basierenden CYPRESS™-Regelalgorithmus entwickelt, der auf dem Druck des Arbeitsgemisches als Eingangssignal basiert, schematisch dargestellt in Bild 14.
Abbildung 14. Verbrennungsdruckbasierter geschlossener Verbrennungsprozess, AVL CYPRESSTM, als Input.
Dieser Ansatz sorgt unter anderem nicht nur für eine geringe Schadstoffemission, sondern auch für die Begrenzung der Streuung durch Produktionsfehler, was die Stabilität des Verbrennungsprozesses über einen langen Betriebszeitraum garantiert. Neben diesen Haupteffekten werden auch eine Reihe weiterer Vorteile erzielt, die in Abbildung 15 dargestellt sind. Ein Demonstrationsfahrzeug ist seit langem in Betrieb und zeigt, dass die erwarteten Ergebnisse realisierbar sind.
Abbildung 15. Ergebnisse der Überwachung des Verbrennungsprozesses als AVL CYPRESSTM mit geschlossenem Kreislauf
Um die bis 2015 gesteckten Ziele zu erreichen, sind neben den oben genannten Ansätzen weitere Lösungen erforderlich (Abbildung 16).
Abbildung 16. Technologien für die Zukunft von Dieselmotoren für Pkw.
Durch die Optimierung verschiedener Lösungen und Technologien wird es möglich sein, nicht nur alle Anforderungen der globalen Toxizitätsgesetzgebung zu erfüllen, sondern auch die Kraftstoffverbrauchskennzahlen beizubehalten oder sogar zu verbessern, und das nicht auf Kosten einer Verschlechterung der für den Verbraucher wichtigen Fahreigenschaften , die „Freude“ am Fahren und Autofahren. Die größte Hürde auf dem Weg sind die Produktionskosten. Die oben genannten Lösungen werden zu einem weiteren Anstieg der Kosten eines Dieselmotors führen, obwohl sich der Kostenunterschied im Vergleich zu den Kosten eines modifizierten Benzinmotors verringern kann, da für Benzinmotoren ein Preisanstieg erwartet wird.
Abschließend zeigt Abbildung 17 einen verallgemeinerten Zeitplan für die Implementierung der oben genannten und einiger zusätzlicher technischer Lösungen. Es wird deutlich, dass es notwendig ist, um die Anforderungen an Serienmotoren im Jahr 2015 zuverlässig zu erfüllen, nicht nur viele dieser Lösungen gleichzeitig zu kombinieren, sondern bereits heute mit der Entwicklung/Umsetzung zu beginnen.
Abbildung 17. Wege zur Entwicklung der Dieselmotorentechnologie für Personenkraftwagen.
Zukünftige Anforderungen an Lkw-Diesel
Auch wenn einige künftige Anforderungen an Lkw-Dieselmotoren denen für Pkw ähneln, gilt für Lkw die Einführung kompensierender Lösungen. In Abbildung 18 wird im Gegensatz zum Diagramm für Pkw-Diesel das Kriterium „Fahrspaß“ durch das Kriterium „Zuverlässigkeit und Langlebigkeit“ ersetzt.
Abbildung 18. Marktanforderungen für mittelschwere und schwere Lkw-Dieselmotoren.
Die Hauptentwicklungsrichtung wird darin bestehen, die erwartete Verschlechterung zu kompensieren, die durch die Einführung von Toxizitätsbeschränkungen eintreten wird. Das bedeutet, dass es notwendig ist, nach Lösungen zu suchen, die entgegenwirken: einem Anstieg des Kraftstoffverbrauchs, einer Verschlechterung der Zuverlässigkeit und Haltbarkeit und einem Anstieg der Produktkosten. In diesem Segment wird der Verbraucher keine Kompromisse eingehen, insbesondere in Bezug auf Kraftstoffverbrauch und Haltbarkeit.
Unter diesen Bedingungen sind weltweite Toxizitätsbeschränkungen eine besondere Hürde. Abbildung 19 zeigt die maximal zulässigen Ruß- und NOx-Emissionen in den USA, Japan und Europa, die ab etwa 2010 gelten, sowie die dazu erforderlichen Rohemissionswerte. Diese Bewertung basiert auf dem Wert der Effizienz des Abgasreinigungssystems, der mit heute verfügbaren Systemen möglich ist.
Abbildung 19. Grenzwerte der Abgastoxizität für gewerbliche Dieselmotoren und die dafür erforderlichen „Roh“-Emissionen.
Es wird deutlich, dass Rußemissionen von rund 0,08 g/kWh und NOx von 1,5 g/kWh erreicht werden sollen. Dies gilt auch für Japan, obwohl die NOx-Emissionsgrenzwerte dort weniger streng sind als in den USA und Europa (0,7 g/kWh). Der Grund dafür liegt in den Besonderheiten des Fahrzeugbetriebs in Japan, der es selten ermöglicht, die erforderliche Abgastemperatur zu erreichen, um die Effizienz des Abgasnachbehandlungssystems zu gewährleisten. Der Wirkungsgrad des Abgasbehandlungssystems, der in Japan 65–70 % erreicht, ist viel geringer als in den USA und Europa, was letztendlich die Aufrechterhaltung eines angemessenen Niveaus an „Roh“-Emissionen erfordert.
Im Gegensatz zu Pkw wird das Verfahren zur Zertifizierungsprüfung von Dieselmotoren auf einem Motorstand durchgeführt. Dabei werden sowohl stationäre als auch instationäre, sogenannte transiente Tests durchgeführt, bei denen der Motor im Gegensatz zur Prüfung von Pkw-Motoren über längere Zeit unter Volllast läuft. Dies erschwert die Aufgabe erheblich, da im Volllastbetrieb ist es besonders schwierig, den erforderlichen Grad der Abgasrückführung bereitzustellen und zu regeln.
Lastkraftwagen werden in leichte, mittlere und schwere Lastwagen eingeteilt. Typischerweise verwenden diese drei Klassen Motoren mit einem Hubraum von ca. 0,8-1,2-2,0 l/Zylinder, die je nach Klasse unterschiedlichen Anforderungen unterliegen. Bild 20 zeigt die wesentlichen Anforderungen an Motoren in diesen Klassen, denn je größer der Hubraum (also der Motor selbst), desto mehr Bedeutung kommt dem Kraftstoffverbrauch, der Zuverlässigkeit und der Langlebigkeit zu.
Abbildung 20. Anforderungen an Diesel-Lkw.
Bei den Motorkosten ist das Gegenteil der Fall, da leichte Lieferwagen im Betrieb besonders teuer sind und der Kraftstoffverbrauch aufgrund der relativ geringen Jahresfahrleistung eine untergeordnete Rolle spielt. Mit Blick auf zukünftige technische Anforderungen (Bild 21) sind Parameter wie Leistungsdichte, maximaler Verbrennungsdruck, Lebensdauer und Wartungsintervalle gesondert zu nennen.
Abbildung 21. Zukünftige Spezifikationen für Dieselmotoren für Lkw.
Die Werte dieser Parameter steigen deutlich mit dem Wachstum des Motorhubraums. Interessant ist auch die Verteilung der Gesamtbetriebskosten, bei denen der Kraftstoffverbrauch für schwere Lkw ein Drittel beträgt, was die zunehmende Aufmerksamkeit für diesen Parameter erklärt.
Merkmale der Entwicklung von Diesel-Lkw
Wie oben erwähnt, werden auf dem Motorenstand Zertifizierungstests von Diesel-Lkw durchgeführt. Neben stationären Tests in allen Modi sind auch transiente Tests erforderlich, die sich je nach Land hinsichtlich der Art der gewählten Belastungsmodi voneinander unterscheiden. Neben den europäischen, japanischen und amerikanischen Transiententests wird ein verallgemeinerter, sogenannter „World Harmonized Transient Cycle“-Test – WHTC – diskutiert und vorbereitet. Bild 22 zeigt diese vier Versuchsarten (grafisch mit den Achsen „Drehmoment“ / „Drehzahl der Kurbelwelle“).
Abbildung 22. Analyse verschiedener transienter Zyklen
Es wird deutlich, dass die Verteilung der Hauptlastmodi sehr unterschiedlich ist, was eine Vereinheitlichung von Motoren nahezu unmöglich macht. Die Anwendung des WHTC-Tests würde dieses Problem lösen, aber es gibt Zweifel, ob er implementiert wird. Die Erfüllung der Anforderungen über verschiedene Testzyklen ist für jeden einzelnen von ihnen schwierig, da instationäre Betriebsarten im Betrieb immer mehr zum Stolperstein werden.
Besonders schwierig ist das Bestehen von Tests, die in Modi mit niedriger Last und Geschwindigkeit durchgeführt werden, wie beispielsweise im japanischen Zyklus oder im WHTC-Zyklus. Die Anforderungen des USTC-Zyklus werden am besten erfüllt, wo hohe Motordrehzahlen vorherrschen.
AVL hat in den vergangenen Jahren unter stationären Bedingungen hervorragende Ergebnisse erzielt (Abbildung 23).
Abbildung 23. Ergebnisse der Entwicklungen zur Erzielung minimaler Ruß- und NOx-Emissionen.
Dazu gehörten verbesserte und verfeinerte Brennverfahren, hohe oder sehr hohe Abgasrückführungsraten und extrem hohe Einspritzdrücke von bis zu 2.500 bar. "Rohe" Emissionen von NOx - 1,0 g/kW*h und Ruß - 0,02 g/kW*h wurden erreicht, während ein recht akzeptabler Kraftstoffverbrauch beibehalten wurde.
Um solche Werte der "Rohemissionen" zu erreichen, sind sehr hohe Kraftstoffeinspritzdrücke von bis zu 2500 bar (Abbildung 24) erforderlich. Und um bei einem Motor, der die Anforderungen der EU6 erfüllt, eine spezifische Leistung von mehr als 28 kW/l zu erreichen, ist eine zweistufige Turboaufladung unabdingbar.
Abbildung 24. Maximaler Gasdruck im Brennraum in Abhängigkeit von spezifischer Leistung und Grad der Abgasrückführung für verschiedene Emissionswerte / Toxizitätsstandards.
Die Notwendigkeit solch hoher Drücke erklärt sich aus dem hohen Grad an Abgasrückführung, der auch bei Volllast notwendig ist, denn um in diesem Fall für den nötigen Luftüberschuss zu sorgen? deutlich höhere Luftdrücke im Saugrohr erforderlich. Daher wird eine völlig neue, sehr steife und stabile Konstruktion von Block und Zylinderkopf, vorzugsweise aus Sphäroguss (Vermiculargraphit), sowie eine „parallele“ Anordnung der Einlasskanäle notwendig.
Diese spezielle Konstruktion des Zylinderkopfes wiederum, verbunden mit der Forderung nach einem hohen Wirkungsgrad der Motorbremse, macht es erforderlich, die Gasverteilungswellen, eine oder zwei, in den Zylinderköpfen (OHC oder DOHC) anzuordnen.
Die Schwierigkeit, den Motor bei verschiedenen Testzyklen unter transienten Bedingungen zu betreiben, ist in Abbildung 25 dargestellt. Bei den Tests, bei denen eine Beschleunigung aus niedrigen Drehzahlen häufig vorkommt, nämlich den JPTC- und WHTC-Tests, gibt es im Vergleich zu den Tests einen signifikanten Anstieg der NOx- und Rußemissionen stationärer Modus.
Abbildung 25. Anstieg der Emissionen während Transienten.
Daher können zukünftige Toxizitätsanforderungen nur durch intensive Entwicklung und Verbesserung des transienten Motorverhaltens erfüllt werden, und der frühere, überwiegend stationäre Ansatz zur Optimierung von Kolbenmotoren ist veraltet.
Ein Merkmal von Dieselmotoren von Lastkraftwagen ist die Notwendigkeit einer gleichzeitigen Steuerung der voneinander abhängigen Parameter "Luftdruck im Ansaugkrümmer" und "Abgasrückführungsgrad". Anstelle von zwei getrennten Reglern hat AVL den sogenannten MMCD™-Regler entwickelt: einen Mehrgrößenregler, der basierend auf einem physikalischen Modell die Interferenz beider Größen kompensiert (Abbildung 26).
Abbildung 26. Konzept und Ergebnisse eines physikalisch basierten Algorithmus zur Überwachung des Ansaugkrümmer-Luftdrucks und des EGR-Prozentsatzes.
Damit ist eine deutliche Reduzierung der NOx-Emissionen im transienten Betrieb bei unveränderter Rußemission möglich (Bild 27).
Abbildung 27. Reduzierung transienter Emissionen mit dem AVL MMCDTM Controller.
Bild 28 zeigt die Technologien und Lösungen, die den zukünftigen Anforderungen an Diesel-Lkw gerecht werden. In diesem Fall muss ein Partikelfilter und ein SCR-System (Harnstoffeinspritzung) vorgesehen werden. Die Verwendung von Kraftstoffsystemen mit hohen Einspritzdrücken kann ausreichend sein und natürlich Vorteile gegenüber der Verwendung eines Filters haben, wenn dies mit den allgemeinen "politischen" Trends vereinbar ist.
Abbildung 28. Technologien für künftige Dieselmotoren für schwere Lkw
Diesel im Jahr 2015
Die erforderlichen Technologien für Pkw- und Lkw-Diesel zur Erfüllung der Anforderungen von 2015 sind bekannt.
In beiden Bereichen erfolgt die Entwicklung evolutionär, technologische „Sprünge“ sind nicht zu erwarten und auch nicht erforderlich.
Angesichts der Vielzahl neuer Technologien, die in die Massenproduktion eingeführt werden müssen, muss heute mit der Entwicklung begonnen werden.
Die Hauptarbeit zur Erreichung der Ziele wird nach wie vor von den Motorenherstellern getragen werden müssen.
Bisher wird die Situation so eingeschätzt, dass sich Motoren für Entwicklungsländer in ihrem technologischen Niveau kaum grundlegend von Motoren für Industrieländer unterscheiden werden.
Der Motor und das Nachbehandlungssystem müssen als eine Einheit betrachtet werden.
Diesel für Pkw wird 2015 folgende Eigenschaften haben:
Der maximale Gasdruck im Brennraum beträgt 180-200 bar, Leichtbauweise, hauptsächlich Verwendung von Gusseisen für Block und Zylinderkopf.
Spezifische Leistungen bis 75 kW/l, zweistufige Turboaufladung mit oder ohne Nachkühlung.
Flexibles Common-Rail-Einspritzsystem, Einspritzdruck bis 2000 bar.
Optimiertes Hightech-Steuerungssystem für Luftstrom und Abgasrückführung basierend auf einem physikalischen Modell des Steuerungsalgorithmus.
Basierend auf dem Druck des Arbeitsgemisches als Eingangssignal, einem geschlossenen Kreislauf des Verbrennungsprozesses und einem physikalischen Modellalgorithmus zur Steuerung des Verbrennungsprozesses. Auf Modi von Teillasten, gemischten alternativen (homogen - heterogenen) Arbeitsabläufen (z. B. HCCI).
Partikelfilter als Basismodifikation, NOx-Konvertierung überwiegend mit SCR (Harnstoffeinspritzung), NOx-Adsorption möglich.
Diesel für Lkw im Jahr 2015 wird folgende Eigenschaften haben:
Maximaler Gasdruck im Brennraum 220-250 bar, optimiertes Design von Kopf und Zylinderblock aus Gusseisen.
Spezifische Leistungen 35–40 kW/l, zweistufige Turboaufladung mit oder ohne Zwischenkühlung der Ladeluft, kombinierte Aufladung.
Flexibles Einspritzsystem, Einspritzdruck bis 2500 bar, vorzugsweise Common Rail, standardisierte Injektoren.
Steuerwellenantrieb auf der Schwungradseite, die Position der Steuerwellen, eine oder zwei, im Zylinderkopf (OHC oder DOHC).
Leistungsstarke, eingebaute Motorbremse.
Optimiertes Hightech-Steuerungssystem für Luftstrom und Abgasrückführung basierend auf einem physikalischen Modell des Steuerungsalgorithmus; der Rezirkulationsgrad bei Volllastbetrieb bis zu 30 %.
Partikelfilter serienmäßig, optional offener Filter, SCR (Harnstoffeinspritzung).
Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an die folgenden Adressen:
Prof. Dr.Franz. K. Moser Geschäftsführer AVL LIST GMBH A-8020 Graz, Hans-List-Platz 1 E-Mail: [E-Mail geschützt] Tel: +43 316 787 1200, Fax: +43 316 787 965 www.avl.com
Herr Levit Semyon Moiseevich Direktor der Geschäftsentwicklung "Kraftwerke von Fahrzeugen" in Russland und der GUS LLC "AVL" Russland, 127299, Moskau, st. B. Akademicheskaya, 5, Gebäude 1 E-Mail: [E-Mail geschützt] Tel: +7 495 937 32 86, Fax: +7 495 937 32 89
Sehr häufig in Autos. Viele Modelle haben mindestens eine Option in der Motorenpalette. Und dies ohne Berücksichtigung von Lkw, Bussen und Baumaschinen, wo sie überall zum Einsatz kommen. Als nächstes betrachten wir, was ein Dieselmotor ist, Design, Funktionsprinzip, Eigenschaften.
Definition
Der Betrieb dieser Einheit basiert auf der Selbstzündung von zerstäubtem Kraftstoff durch Erhitzen oder Verdichten.
Design-Merkmale
Ein Benzinmotor hat die gleichen Strukturelemente wie ein Dieselmotor. Auch das Funktionsschema insgesamt ist ähnlich. Der Unterschied liegt in den Prozessen der Bildung des Luft-Kraftstoff-Gemisches und seiner Verbrennung. Darüber hinaus sind Dieselmotoren haltbarere Teile. Dies liegt an dem etwa doppelt so hohen Verdichtungsverhältnis von Benzinmotoren (19-24 gegenüber 9-11).
Einstufung
Je nach Gestaltung des Brennraums werden Dieselmotoren in Optionen mit separatem Brennraum und mit Direkteinspritzung unterteilt.
Im ersten Fall ist der Brennraum vom Zylinder getrennt und durch einen Kanal mit diesem verbunden. Beim Verdichten wird die in die Wirbelkammer eintretende Luft verdrillt, was die Gemischbildung und Selbstzündung verbessert, die dort beginnt und sich in der Hauptkammer fortsetzt. Dieselmotoren dieses Typs waren früher in Personenkraftwagen üblich, da sie sich durch ein reduziertes Geräuschniveau und einen großen Drehzahlbereich von den im Folgenden diskutierten Optionen auszeichneten.
Bei der Direkteinspritzung befindet sich der Brennraum im Kolben und der Kraftstoff wird dem Überkolbenraum zugeführt. Dieses Design wurde ursprünglich bei langsam laufenden Großserienmotoren verwendet. Sie zeichneten sich durch ein hohes Geräusch- und Vibrationsniveau und einen niedrigen Kraftstoffverbrauch aus. Später, mit dem Aufkommen der elektronischen Steuerung und Optimierung des Verbrennungsprozesses, erreichten die Konstrukteure einen stabilen Betrieb in einem Bereich von bis zu 4500 U / min. Darüber hinaus erhöhte Effizienz, verringerte Geräusch- und Vibrationspegel. Zu den Maßnahmen zur Verringerung der Steifigkeit des Werkstücks gehört eine mehrstufige Voreinspritzung. Aus diesem Grund haben sich Motoren dieses Typs in den letzten zwei Jahrzehnten weit verbreitet.
Dieselmotoren werden nach dem Funktionsprinzip in Viertakt- und Zweitakt- sowie Benzinmotoren unterteilt. Ihre Eigenschaften werden unten besprochen.
Funktionsprinzip
Um zu verstehen, was ein Dieselmotor ist und was seine Funktionsmerkmale bestimmt, muss das Funktionsprinzip betrachtet werden. Die obige Klassifizierung von Kolbenverbrennungsmotoren basiert auf der Anzahl der im Arbeitszyklus enthaltenen Takte, die sich durch die Größe des Drehwinkels der Kurbelwelle unterscheiden.
Daher umfasst es 4 Phasen.
- Einlass. Tritt auf, wenn sich die Kurbelwelle von 0 auf 180° dreht. In diesem Fall gelangt die Luft durch das bei 345-355 ° geöffnete Einlassventil in den Zylinder. Gleichzeitig wird während der Drehung der Kurbelwelle um 10-15 ° das Auslassventil geöffnet, was als Überlappung bezeichnet wird.
- Kompression. Der Kolben, der sich bei 180–360° nach oben bewegt, komprimiert die Luft 16–25 Mal (Verdichtungsverhältnis), und das Einlassventil schließt zu Beginn des Zyklus (bei 190–210°).
- Arbeitsablauf, Erweiterung. Tritt bei 360-540° auf. Zu Beginn des Hubs, bis der Kolben den oberen Totpunkt erreicht, wird Kraftstoff in die heiße Luft eingespritzt und gezündet. Dies ist ein Merkmal von Dieselmotoren, das sie von Benzinmotoren unterscheidet, bei denen eine Frühzündung auftritt. Die dabei entstehenden Verbrennungsprodukte drücken den Kolben nach unten. In diesem Fall ist die Verbrennungszeit des Kraftstoffs gleich der Zeit seiner Zufuhr durch die Düse und dauert nicht länger als die Dauer des Arbeitshubs. Das heißt, während des Arbeitsprozesses ist der Gasdruck konstant, wodurch Dieselmotoren mehr Drehmoment entwickeln. Ein weiteres wichtiges Merkmal solcher Motoren ist die Notwendigkeit, überschüssige Luft im Zylinder bereitzustellen, da die Flamme einen kleinen Teil der Brennkammer einnimmt. Das heißt, der Anteil des Luft-Kraftstoff-Gemisches ist unterschiedlich.
- Freisetzung. Bei 540-720 ° Kurbelwellendrehung verdrängt das geöffnete Auslassventil, der sich nach oben bewegende Kolben, die Abgase.
Der Zweitaktzyklus zeichnet sich durch verkürzte Phasen und einen einmaligen Ladungswechsel im Zylinder (Spülung) zwischen Hubende und Verdichtungsbeginn aus. Wenn sich der Kolben nach unten bewegt, werden die Verbrennungsprodukte durch die Auslassventile oder Fenster (in der Zylinderwand) entfernt. Später werden die Einlassfenster geöffnet, um frische Luft hereinzulassen. Wenn der Kolben steigt, schließen sich alle Fenster und die Kompression beginnt. Kurz vor Erreichen des OT wird Kraftstoff eingespritzt, gezündet und die Expansion beginnt.
Aufgrund der schwierigen Spülung der Wirbelkammer sind Zweitaktmotoren nur mit Direkteinspritzung erhältlich.
Die Leistung solcher Motoren ist 1,6-1,7-mal höher als die Eigenschaften eines Viertakt-Dieselmotors. Ihr Wachstum wird durch die doppelt so häufige Ausführung von Arbeitsschlägen sichergestellt, ist aber teilweise aufgrund ihrer geringeren Größe und ihres Blasens reduziert. Aufgrund der doppelten Anzahl von Arbeitstakten ist der Zweitaktzyklus besonders relevant, wenn eine Erhöhung der Drehzahl nicht möglich ist.
Das Hauptproblem bei solchen Motoren ist die Spülung aufgrund ihrer kurzen Dauer, die nicht ohne Wirkungsgradminderung durch Hubverkürzung kompensiert werden kann. Außerdem ist es unmöglich, Abgas und Frischluft zu trennen, wodurch ein Teil der letzteren mit den Abgasen entfernt wird. Dieses Problem kann gelöst werden, indem vorgezogene Abgasfenster bereitgestellt werden. In diesem Fall beginnt die Entfernung der Gase vor der Spülung, und nach dem Schließen des Auslasses wird der Zylinder mit Frischluft ergänzt.
Darüber hinaus treten bei Verwendung eines Zylinders Schwierigkeiten mit der Synchronität des Öffnens / Schließens von Fenstern auf, sodass es Motoren (PDP) gibt, bei denen jeder Zylinder zwei Kolben hat, die sich in derselben Ebene bewegen. Einer von ihnen steuert den Einlass, der andere den Auslass.
Je nach Implementierungsmechanismus ist die Spülung in Schlitz (Fenster) und Ventilschlitz unterteilt. Im ersten Fall dienen die Fenster sowohl als Einlass- als auch als Auslassöffnung. Die zweite Möglichkeit besteht darin, sie als Einlasskanäle zu verwenden, und ein Ventil im Zylinderkopf wird zum Auslassen verwendet.
Typischerweise werden Zweitakt-Dieselmotoren in schweren Fahrzeugen wie Schiffen, Diesellokomotiven, Panzern eingesetzt.
Kraftstoffsystem
Die Kraftstoffausstattung von Dieselmotoren ist wesentlich komplizierter als die von Ottomotoren. Dies liegt an den hohen Anforderungen an die zeitliche, mengenmäßige und druckgenaue Kraftstoffzufuhr. Die Hauptkomponenten des Kraftstoffsystems - Einspritzpumpe, Düsen, Filter.
Ein computergesteuertes Kraftstoffversorgungssystem (Common-Rail) ist weit verbreitet. Sie spritzt es in zwei Schüssen. Der erste von ihnen ist klein und dient zur Erhöhung der Temperatur im Brennraum (Voreinspritzung), wodurch Geräusche und Vibrationen reduziert werden. Darüber hinaus erhöht dieses System das Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen um 25 %, reduziert den Kraftstoffverbrauch um 20 % und den Rußgehalt in den Abgasen.
Turboaufladung
Turbinen sind in Dieselmotoren weit verbreitet. Dies ist auf den höheren (1,5- bis 2-fachen) Druck der Abgase zurückzuführen, die die Turbine drehen, was es ermöglicht, das Turboloch zu vermeiden, indem aus niedrigeren Drehzahlen heraus Schub bereitgestellt wird.
Kaltstart
Sie können viele Bewertungen finden, die bei niedrigen Temperaturen die Schwierigkeit, solche Motoren bei Kälte zu starten, darauf zurückzuführen ist, dass dies mehr Energie erfordert. Um den Prozess zu erleichtern, sind sie mit einem Vorwärmer ausgestattet. Dieses Gerät wird durch Glühkerzen in den Brennkammern dargestellt, die beim Einschalten der Zündung die Luft in ihnen erwärmen und nach dem Start weitere 15 bis 25 Sekunden arbeiten, um die Stabilität des kalten Motors zu gewährleisten. Dank dessen werden Dieselmotoren bei Temperaturen von -30 ... -25 ° C gestartet.
Servicefunktionen
Um die Langlebigkeit während des Betriebs zu gewährleisten, muss man wissen, was ein Dieselmotor ist und wie man ihn wartet. Die relativ geringe Verbreitung der betrachteten Motoren im Vergleich zu Ottomotoren erklärt sich unter anderem durch eine aufwändigere Wartung.
Dies betrifft zunächst das Kraftstoffsystem von hoher Komplexität. Aus diesem Grund reagieren Dieselmotoren äußerst empfindlich auf den Gehalt an Wasser und mechanischen Partikeln im Kraftstoff, und ihre Reparatur sowie der Motor insgesamt sind im Vergleich zu Benzin auf gleichem Niveau teurer.
Auch bei einer Turbine sind die Anforderungen an die Qualität des Motoröls hoch. Seine Ressource beträgt normalerweise 150.000 km und die Kosten sind hoch.
In jedem Fall sollten Dieselmotoren häufiger als Benzinmotoren (2 Mal nach europäischer Norm) geölt werden.
Wie bereits erwähnt, haben diese Motoren bei niedrigen Temperaturen Kaltstartprobleme, die teilweise durch die Verwendung von ungeeignetem Kraftstoff verursacht werden (je nach Jahreszeit werden bei solchen Motoren unterschiedliche Sorten verwendet, da Sommerkraftstoff bei niedrigen Temperaturen gefriert).
Leistung
Darüber hinaus mögen viele solche Eigenschaften von Dieselmotoren wie geringerer Leistungs- und Betriebsdrehzahlbereich, höhere Geräusch- und Vibrationspegel nicht.
Tatsächlich ist ein Benziner in der Leistung, inklusive Literleistung, einem ähnlichen Diesel in der Regel überlegen. Der Motor des betreffenden Typs hat gleichzeitig einen höheren und gleichmäßigeren Drehmomentverlauf. Ein höheres Verdichtungsverhältnis, das mehr Drehmoment liefert, erzwingt die Verwendung stärkerer Teile. Da sie schwerer sind, wird die Leistung reduziert. Darüber hinaus wirkt sich dies auf die Masse des Motors und folglich des Autos aus.
Ein kleiner Bereich von Betriebsgeschwindigkeiten ist auf eine längere Zündung des Kraftstoffs zurückzuführen, wodurch er bei hohen Geschwindigkeiten keine Zeit zum Ausbrennen hat.
Ein erhöhter Geräusch- und Vibrationspegel verursacht einen starken Druckanstieg im Zylinder während der Zündung.
Als Hauptvorteile von Dieselmotoren gelten höhere Traktion, Effizienz und Umweltfreundlichkeit.
Tyagovity, dh ein hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen, wird durch die Verbrennung von Kraftstoff beim Einspritzen erklärt. Dies sorgt für ein besseres Ansprechverhalten und erleichtert die effiziente Nutzung der Leistung.
Die Wirtschaftlichkeit ergibt sich sowohl aus dem geringen Verbrauch als auch aus der Tatsache, dass Dieselkraftstoff günstiger ist. Darüber hinaus ist es möglich, minderwertige Schweröle zu verwenden, da es aufgrund des Fehlens strenger Anforderungen an die Flüchtigkeit gibt. Und je schwerer der Kraftstoff, desto höher die Effizienz des Motors. Schließlich laufen Dieselmotoren im Vergleich zu Benzinmotoren mit mageren Gemischen und mit einem hohen Verdichtungsverhältnis. Letzteres sorgt für weniger Wärmeverlust mit Abgasen, dh für mehr Effizienz. All diese Maßnahmen reduzieren den Kraftstoffverbrauch. Diesel verbraucht dadurch 30-40% weniger.
Die Umweltfreundlichkeit von Dieselmotoren erklärt sich aus dem geringeren Kohlenmonoxidgehalt ihrer Abgase. Erreicht wird dies durch den Einsatz komplexer Reinigungssysteme, dank derer der Benziner heute die gleichen Umweltstandards erfüllt wie ein Dieselmotor. Ein Motor dieser Art war dem Benziner in dieser Hinsicht bisher deutlich unterlegen.
Anwendung
Wie aus dem ersichtlich ist, was ein Dieselmotor ist und was seine Eigenschaften sind, eignen sich solche Motoren am besten für Fälle, in denen eine hohe Traktion bei niedrigen Drehzahlen erforderlich ist. Daher sind sie mit fast allen Bussen, LKWs und Baumaschinen ausgestattet. Bei Privatfahrzeugen sind solche Parameter für SUVs am wichtigsten. Aufgrund der hohen Effizienz werden auch urbane Modelle mit diesen Motoren ausgestattet. Außerdem sind sie unter solchen Bedingungen bequemer zu handhaben. Davon zeugen Diesel-Testfahrten.
Im selben Jahr wurde es erfolgreich getestet. Diesel beteiligte sich aktiv am Verkauf von Lizenzen für den neuen Motor. Trotz des hohen Wirkungsgrades und der einfachen Bedienung im Vergleich zu einer Dampfmaschine war der praktische Nutzen einer solchen Maschine begrenzt: Sie war den damaligen Dampfmaschinen in Größe und Gewicht unterlegen.
Die ersten Dieselmotoren liefen mit Pflanzenölen oder Leichtölprodukten. Interessanterweise schlug er zunächst Kohlenstaub als idealen Brennstoff vor. Experimente zeigten auch die Unmöglichkeit, Kohlenstaub als Brennstoff zu verwenden – hauptsächlich wegen der hohen abrasiven Eigenschaften sowohl des Staubs selbst als auch der bei der Verbrennung entstehenden Asche; auch gab es große probleme mit der staubzufuhr zu den zylindern.
Arbeitsprinzip
Viertaktzyklus
- 1. Maßnahme. Einlass. Entspricht 0° - 180° Kurbelwellendrehung. Durch das geöffnete ~345-355° Einlassventil gelangt Luft in den Zylinder, bei 190-210° schließt das Ventil. Mindestens bis zu 10-15° Drehung der Kurbelwelle ist das Auslassventil gleichzeitig geöffnet, der Zeitpunkt des gemeinsamen Öffnens der Ventile wird genannt Ventilüberschneidung .
- 2. Takt. Kompression. Entspricht 180° - 360° Kurbelwellendrehung. Der Kolben, der sich zum OT (oberer Totpunkt) bewegt, komprimiert die Luft 16 (bei niedriger Geschwindigkeit) -25 (bei hoher Geschwindigkeit) Mal.
- 3. Schlag. Arbeitshub, Ausdehnung. Entspricht 360° - 540° Kurbelwellendrehung. Wenn Kraftstoff in heiße Luft gesprüht wird, beginnt die Verbrennung des Kraftstoffs, dh seine teilweise Verdampfung, die Bildung freier Radikale in den Oberflächenschichten von Tropfen und Dämpfen, und schließlich entzündet er sich und brennt aus, wenn er aus der Düse kommt , Verbrennungsprodukte, die sich ausdehnen, bewegen den Kolben nach unten. Die Einspritzung und dementsprechend die Zündung des Kraftstoffs erfolgt aufgrund einer gewissen Trägheit des Verbrennungsprozesses etwas früher als in dem Moment, in dem der Kolben den Totpunkt erreicht. Der Unterschied zur Frühzündung bei Ottomotoren besteht darin, dass die Verzögerung nur durch das Vorhandensein der Zündzeit notwendig ist, die bei jedem einzelnen Dieselmotor ein konstanter Wert ist und während des Betriebs nicht verändert werden kann. Die Verbrennung von Kraftstoff in einem Dieselmotor erfolgt somit über einen langen Zeitraum, solange die Zufuhr einer Kraftstoffportion aus der Düse andauert. Dadurch läuft der Arbeitsprozess bei einem relativ konstanten Gasdruck ab, wodurch der Motor ein großes Drehmoment entwickelt. Daraus folgen zwei wichtige Schlussfolgerungen.
- 1. Der Verbrennungsprozess in einem Dieselmotor dauert genau so lange, wie zum Einspritzen einer bestimmten Kraftstoffmenge benötigt wird, jedoch nicht länger als der Arbeitstakt.
- 2. Das Kraftstoff-Luft-Verhältnis im Dieselzylinder kann erheblich vom stöchiometrischen abweichen, und es ist sehr wichtig, für einen Luftüberschuss zu sorgen, da die Flamme des Brenners einen kleinen Teil des Volumens der Brennkammer einnimmt und die Atmosphäre in der Kammer muss bis zuletzt den erforderlichen Sauerstoffgehalt liefern. Geschieht dies nicht, kommt es zu einer massiven Freisetzung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen mit Ruß – „Die Diesellokomotive“ gibt „Bär“.).
- 4. Takt. Freisetzung. Entspricht 540° - 720° Kurbelwellendrehung. Der Kolben geht nach oben, durch das bei 520-530 ° geöffnete Auslassventil drückt der Kolben die Abgase aus dem Zylinder.
Je nach Ausführung der Brennkammer gibt es verschiedene Arten von Dieselmotoren:
- Diesel mit ungeteilter Kammer: Der Brennraum befindet sich im Kolben und der Kraftstoff wird in den Raum über dem Kolben eingespritzt. Der Hauptvorteil ist der minimale Kraftstoffverbrauch. Der Nachteil ist eine erhöhte Geräuschentwicklung ("harte Arbeit"), insbesondere im Leerlauf. Derzeit wird intensiv daran gearbeitet, dieses Manko zu beseitigen. Beispielsweise verwendet ein Common-Rail-System eine (häufig mehrstufige) Voreinspritzung, um die Härte zu reduzieren.
- Zweikammer-Diesel: Kraftstoff wird der Zusatzkammer zugeführt. Bei den meisten Dieselmotoren ist eine solche Kammer (Wirbel- oder Vorkammer genannt) durch einen speziellen Kanal mit dem Zylinder verbunden, so dass die in diese Kammer eintretende Luft beim Verdichten intensiv verwirbelt wird. Dies trägt zu einer guten Mischung des eingespritzten Kraftstoffs mit Luft und einer vollständigeren Verbrennung des Kraftstoffs bei. Ein solches Schema gilt seit langem als optimal für leichte Dieselmotoren und ist in Personenkraftwagen weit verbreitet. Aufgrund des schlechteren Wirkungsgrads wurden solche Dieselmotoren in den letzten zwei Jahrzehnten jedoch aktiv durch Einkammermotoren und Common-Rail-Kraftstoffversorgungssysteme ersetzt.
Push-Zyklus
Spülung eines Zweitakt-Dieselmotors: Unten - Spülfenster, das Auslassventil oben ist geöffnet
Zusätzlich zu dem oben beschriebenen Viertaktzyklus kann ein Zweitaktzyklus in einem Dieselmotor verwendet werden.
Während des Arbeitstakts geht der Kolben nach unten, öffnet die Auslassfenster in der Zylinderwand, Abgase treten durch sie aus, gleichzeitig oder etwas später öffnen sich die Einlassfenster, der Zylinder wird mit Frischluft aus dem Gebläse geblasen - getragen aus säubern Kombinieren der Einlass- und Auslasstakte. Wenn der Kolben steigt, schließen alle Fenster. Ab dem Moment, in dem sich die Einlassfenster schließen, beginnt die Verdichtung. Kurz vor Erreichen des OT wird Kraftstoff aus der Düse gespritzt und leuchtet auf. Es kommt zu einer Expansion - der Kolben geht nach unten und öffnet wieder alle Fenster usw.
Das Spülen ist ein inhärentes schwaches Glied im Zweitaktzyklus. Die Spülzeit ist im Vergleich zu anderen Zyklen klein und kann nicht erhöht werden, da sonst die Effizienz des Hubs aufgrund seiner Verkürzung abnimmt. Bei einem Viertaktzyklus ist die Hälfte des Zyklus für die gleichen Prozesse vorgesehen. Es ist auch unmöglich, Abgas und Frischluftladung vollständig zu trennen, sodass ein Teil der Luft verloren geht und direkt in das Abgasrohr gelangt. Wenn der Wechsel der Zyklen durch den gleichen Kolben bereitgestellt wird, gibt es ein Problem, das mit der Symmetrie des Öffnens und Schließens von Fenstern verbunden ist. Vorteilhafter ist für einen besseren Gasaustausch ein frühzeitiges Öffnen und Schließen der Abgasfenster. Dann sorgt der Auspuff, der früher beginnt, für eine Verringerung des Drucks der Restgase im Zylinder bis zum Beginn der Spülung. Bei früher geschlossenen Auslassfenstern und noch geöffneten Einlassfenstern wird der Zylinder wieder mit Luft befüllt, und wenn das Gebläse einen Überdruck liefert, kann er unter Druck gesetzt werden.
Fenster können sowohl für Abgase als auch für Frischluftzufuhr verwendet werden; eine solche Bereinigung wird Slot oder Window genannt. Wenn die Abgase durch ein Ventil im Zylinderkopf abgeführt werden und die Fenster nur zum Einlassen von Frischluft dienen, wird die Entlüftung als Ventilschlitz bezeichnet. Es gibt Motoren, bei denen sich in jedem Zylinder zwei gegenläufige Kolben befinden; Jeder Kolben steuert seine Fenster - ein Einlass, der andere Auslass (System Fairbanks-Morse - Junkers - Koreyvo: Dieselmotoren dieses Systems der D100-Familie wurden in Diesellokomotiven TE3, TE10, Panzermotoren 4TPD, 5TD (F) (T -64), 6TD (T -80UD), 6TD-2 (T-84), in der Luftfahrt - auf Junkers-Bombern (Jumo 204, Jumo 205).
Bei einem Zweitaktmotor treten die Arbeitstakte doppelt so oft auf wie bei einem Viertaktmotor, aber aufgrund des Vorhandenseins einer Spülung ist ein Zweitakt-Dieselmotor leistungsstärker als ein Viertaktmotor mit gleichem Volumen um maximal das 1,6- bis 1,7-fache.
Gegenwärtig werden auf großen Schiffen mit direktem (getriebelosem) Propellerantrieb häufig langsam laufende Zweitakt-Dieselmotoren eingesetzt. Durch die Verdopplung der Taktzahl bei gleicher Drehzahl ist das Zweitaktverfahren vorteilhaft, wenn eine Drehzahlerhöhung nicht möglich ist, außerdem ist ein Zweitakt-Dieselmotor technisch einfacher reversierbar; Solche langsamlaufenden Dieselmotoren haben eine Leistung von bis zu 100.000 PS.
Aufgrund der schwierig zu organisierenden Spülung der Wirbelkammer (oder Vorkammer) im Zweitaktverfahren werden Zweitakt-Dieselmotoren nur mit ungeteilten Brennräumen gebaut.
Gestaltungsmöglichkeiten
Für mittlere und schwere Zweitakt-Dieselmotoren ist die Verwendung von Verbundkolben typisch, die einen Stahlkopf und einen Duraluminiummantel verwenden. Der Hauptzweck dieser Konstruktionskomplikation besteht darin, die Gesamtmasse des Kolbens zu reduzieren und gleichzeitig die maximal mögliche Wärmebeständigkeit des Bodens beizubehalten. Sehr häufig werden ölgekühlte flüssigkeitsgekühlte Ausführungen verwendet.
Viertaktmotoren, die konstruktiv Kreuzköpfe enthalten, werden einer eigenen Gruppe zugeordnet. Bei Kreuzkopfmotoren ist die Pleuelstange mit dem Kreuzkopf verbunden - einem Schieber, der über eine Stange (Nudelholz) mit dem Kolben verbunden ist. Der Kreuzkopf arbeitet entlang seiner Führung - dem Kreuzkopf, ohne erhöhten Temperaturen ausgesetzt zu werden, wodurch die Wirkung von Seitenkräften auf den Kolben vollständig eliminiert wird. Diese Konstruktion ist typisch für große Langhub-Schiffsmotoren, oft doppeltwirkend, der Kolbenhub kann 3 Meter erreichen; Tauchkolben dieser Dimensionen wären übergewichtig, Rümpfe mit einer solchen Reibfläche würden den mechanischen Wirkungsgrad eines Dieselmotors deutlich reduzieren.
Umkehrbare Motoren
Die Verbrennung des in den Dieselzylinder eingespritzten Kraftstoffs erfolgt während der Einspritzung. Aus diesem Grund erzeugt ein Diesel bei niedrigen Drehzahlen ein hohes Drehmoment, wodurch ein dieselbetriebenes Fahrzeug in Bewegung reaktionsschneller wird als dasselbe benzinbetriebene Fahrzeug. Aus diesem Grund und wegen der höheren Effizienz werden derzeit die meisten Lkw mit Dieselmotoren ausgestattet.. In Russland waren beispielsweise 2007 fast alle Lkw und Busse mit Dieselmotoren ausgestattet (die endgültige Umstellung dieses Fahrzeugsegments von Benzinmotoren auf Dieselmotoren sollte bis 2009 abgeschlossen sein). Dies ist auch bei Schiffsmotoren von Vorteil, da ein hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen die effiziente Nutzung der Motorleistung erleichtert und ein höherer theoretischer Wirkungsgrad (siehe Carnot-Zyklus) zu einer höheren Kraftstoffeffizienz führt.
Im Vergleich zu Benzinmotoren enthalten Dieselmotorabgase normalerweise weniger Kohlenmonoxid (CO), aber jetzt, mit der Einführung von Katalysatoren bei Benzinmotoren, ist dieser Vorteil weniger ausgeprägt. Die wichtigsten toxischen Gase, die in nennenswerten Mengen im Abgas vorhanden sind, sind Kohlenwasserstoffe (HC oder CH), Oxide (Oxide) von Stickstoff (NO x ) und Ruß (oder seine Derivate) in Form von schwarzem Rauch. Die umweltschädlichsten Fahrzeuge in Russland sind LKW- und Busdiesel, die oft alt und ungeregelt sind.
Ein weiterer wichtiger Sicherheitsaspekt ist, dass Dieselkraftstoff nicht flüchtig ist (d. h. nicht leicht verdampft) und daher Dieselmotoren viel seltener Feuer fangen, insbesondere da sie kein Zündsystem verwenden. Zusammen mit der hohen Kraftstoffeffizienz führte dies zum weit verbreiteten Einsatz von Dieselmotoren in Panzern, da im alltäglichen Nichtkampfbetrieb die Gefahr eines Brandes im Motorraum aufgrund von Kraftstofflecks verringert wurde. Die geringere Brandgefahr eines Dieselmotors unter Kampfbedingungen ist ein Mythos, da das Projektil oder seine Fragmente beim Durchdringen von Panzerungen eine Temperatur haben, die viel höher ist als der Flammpunkt von Dieselkraftstoffdämpfen, und auch das Austreten leicht in Brand setzen können Kraftstoff. Die Detonation einer Mischung aus Dieselkraftstoffdämpfen mit Luft in einem durchbohrten Kraftstofftank ist in ihren Folgen mit einer Munitionsexplosion vergleichbar, insbesondere in T-34-Tanks führte sie zum Bruch von Schweißnähten und zum Herausschlagen des oberen vorderen Teils des gepanzerten Rumpfes. Andererseits ist ein Dieselmotor im Panzerbau einem Vergaser in Bezug auf die spezifische Leistung unterlegen, weshalb es in einigen Fällen (hohe Leistung bei kleinem Motorraum) vorteilhafter sein kann, ein Vergaseraggregat zu verwenden (obwohl dies der Fall ist). ist typisch für zu leichte Kampfeinheiten).
Natürlich gibt es auch Nachteile, darunter das charakteristische Klopfen eines Dieselmotors während seines Betriebs. Sie werden jedoch hauptsächlich von Besitzern von Autos mit Dieselmotor bemerkt und sind für Außenstehende fast unsichtbar.
Die offensichtlichen Nachteile von Dieselmotoren sind die Notwendigkeit, einen Hochleistungsstarter zu verwenden, Trübung und Verfestigung (Wachsen) von Sommerdieselkraftstoff bei niedrigen Temperaturen, die Komplexität und die höheren Kosten für die Reparatur von Kraftstoffanlagen, da Hochdruckpumpen Präzisionsgeräte sind. Außerdem sind Dieselmotoren äußerst empfindlich gegenüber Kraftstoffverunreinigungen mit mechanischen Partikeln und Wasser. Die Reparatur von Dieselmotoren ist in der Regel viel teurer als die Reparatur von Benzinmotoren einer ähnlichen Klasse. Auch der Hubraum von Dieselmotoren ist in der Regel geringer als der von Benzinmotoren, obwohl Dieselmotoren im Hubraum ein gleichmäßigeres und höheres Drehmoment aufweisen. Die Umweltbilanz von Dieselmotoren war Benzinmotoren bis vor kurzem deutlich unterlegen. Bei klassischen Dieselmotoren mit mechanisch gesteuerter Einspritzung können nur oxidierende Abgaskonverter eingebaut werden, die bei Abgastemperaturen über 300 °C arbeiten, die nur CO und CH zu für den Menschen unschädlichem Kohlendioxid (CO 2 ) und Wasser oxidieren. Außerdem fielen diese Konverter früher aufgrund von Vergiftungen mit Schwefelverbindungen (die Menge an Schwefelverbindungen in den Abgasen hängt direkt von der Schwefelmenge im Dieselkraftstoff ab) und der Ablagerung von Rußpartikeln auf der Katalysatoroberfläche aus. Die Situation begann sich erst in den letzten Jahren im Zusammenhang mit der Einführung von Dieselmotoren des sogenannten Common-Rail-Systems zu ändern. Bei dieser Art von Dieselmotoren erfolgt die Kraftstoffeinspritzung durch elektronisch gesteuerte Düsen. Die Lieferung eines elektrischen Steuerimpulses erfolgt durch eine elektronische Steuereinheit, die Signale von einer Reihe von Sensoren empfängt. Die Sensoren überwachen verschiedene Motorparameter, die die Dauer und den Zeitpunkt des Kraftstoffimpulses beeinflussen. Ein moderner - und so umweltfreundlicher wie ein Benziner - Dieselmotor steht also in puncto Komplexität seinem Benziner in nichts nach und übertrifft ihn in einigen Parametern (Komplexität) deutlich. Beträgt also beispielsweise der Kraftstoffdruck in den Injektoren eines konventionellen Dieselmotors mit mechanischer Einspritzung 100 bis 400 bar (entspricht in etwa „Atmosphären“), so liegt er bei den neuesten Common-Rail-Systemen im Bereich von 1000 auf 2500 bar, was viele Probleme mit sich bringt. Außerdem ist das katalytische System moderner Transportdieselmotoren viel komplizierter als Benzinmotoren, da der Katalysator in der Lage sein muss, unter Bedingungen einer instabilen Abgaszusammensetzung zu arbeiten, und in einigen Fällen die Einführung des sogenannten "Partikelfilters". (DPF - Partikelfilter) erforderlich. Ein "Partikelfilter" ist eine herkömmliche katalysatorähnliche Struktur, die zwischen einem Dieselabgaskrümmer und einem Katalysator im Abgasstrom installiert ist. Im Partikelfilter entsteht eine hohe Temperatur, bei der Rußpartikel durch in den Abgasen enthaltenen Restsauerstoff oxidiert werden können. Ein Teil des Rußes wird jedoch nicht immer oxidiert und verbleibt im "Partikelfilter", daher schaltet das Steuergeräteprogramm den Motor periodisch durch die sogenannte "Nacheinspritzung" in den Modus "Partikelfilterreinigung", d.h. Einspritzen von zusätzlichem Kraftstoff in die Zylinder am Ende der Verbrennungsphase, um die Temperatur der Gase zu erhöhen und dementsprechend den Filter durch Verbrennen des angesammelten Rußes zu reinigen. Der De-facto-Standard bei der Konstruktion von Transportdieselmotoren ist das Vorhandensein eines Turboladers und in den letzten Jahren - und "Ladeluftkühler" - einer Vorrichtung, die die Luft kühlt nach dem Turboladerkompression - so dass nach dem Abkühlen eine große zu bekommen Masse Luft (Sauerstoff) in der Brennkammer bei gleicher Kapazität der Kollektoren und Der Kompressor ermöglichte es, die spezifische Leistungscharakteristik von Massendieselmotoren anzuheben, da er während des Arbeitszyklus mehr Luft durch die Zylinder strömen lässt.
Grundsätzlich ähnelt der Aufbau eines Dieselmotors dem eines Benzinmotors. Allerdings sind ähnliche Teile eines Dieselmotors schwerer und widerstandsfähiger gegenüber hohen Kompressionsdrücken, die in einem Dieselmotor auftreten, insbesondere ist der Hon auf der Oberfläche des Zylinderspiegels rauer, aber die Härte der Zylinderblockwände ist höher. Kolbenköpfe hingegen sind speziell auf das Verbrennungsverhalten von Dieselmotoren ausgelegt und werden fast immer für höhere Verdichtungsverhältnisse ausgelegt. Außerdem befinden sich die Kolbenböden in einem Dieselmotor über (bei einem Autodieselmotor) der oberen Ebene des Zylinderblocks. In einigen Fällen – bei älteren Dieselmotoren – enthalten die Kolbenböden einen Brennraum („Direkteinspritzung“).
Anwendungen
Dieselmotoren werden verwendet, um stationäre Kraftwerke, Schienenfahrzeuge (Dieselloks, Diesellokomotiven, Dieselzüge, Triebwagen) und spurlose (Autos, Busse, Lastwagen) Fahrzeuge, selbstfahrende Maschinen und Mechanismen (Traktoren, Asphaltwalzen, Kratzer usw.) anzutreiben .). ), sowie im Schiffbau als Haupt- und Hilfsmotoren.
Mythen über Dieselmotoren
Dieselmotor mit Turboaufladung
- Dieselmotor ist zu langsam.
Moderne turboaufgeladene Dieselmotoren sind viel effizienter als ihre Vorgänger und übertreffen manchmal ihre Benzin-Pendants mit Saugmotor (ohne Turbolader) mit dem gleichen Hubraum. Davon zeugen der Diesel-Prototyp Audi R10, der das 24-Stunden-Rennen von Le Mans gewann, und die neuen BMW-Motoren, die Benzinern mit Saugmotor (ohne Turboaufladung) in nichts nachstehen und gleichzeitig gewaltig sind Drehmoment.
- Der Dieselmotor ist zu laut.
Ein lauter Motorlauf weist auf einen unsachgemäßen Betrieb und mögliche Fehlfunktionen hin. Tatsächlich arbeiten einige ältere Dieselmotoren mit Direkteinspritzung ziemlich hart. Mit dem Aufkommen von Common-Rail-Hochdruckkraftstoffsystemen („Common-Rail“) konnten Dieselmotoren das Geräusch erheblich reduzieren, hauptsächlich aufgrund der Aufteilung eines Einspritzimpulses in mehrere (typischerweise von 2 bis 5 Impulsen).
- Der Dieselmotor ist deutlich sparsamer.
Die Haupteinsparung ist auf den höheren Wirkungsgrad des Dieselmotors zurückzuführen. Im Durchschnitt verbraucht ein moderner Diesel bis zu 30 % weniger Kraftstoff. Die Lebensdauer eines Dieselmotors ist länger als die eines Benzinmotors und kann 400-600.000 Kilometer erreichen. Ersatzteile für Dieselmotoren sind etwas teurer, auch die Reparaturkosten sind höher, insbesondere für Kraftstoffgeräte. Aus den oben genannten Gründen sind die Betriebskosten eines Dieselmotors etwas geringer als die eines Benzinmotors. Die Einsparungen gegenüber Benzinmotoren steigen proportional zur Leistung, was die Beliebtheit von Dieselmotoren in Nutzfahrzeugen und schweren Fahrzeugen bestimmt.
- Ein Dieselmotor kann nicht auf billigeres Gas als Kraftstoff umgerüstet werden.
Von den ersten Momenten des Baus von Dieselmotoren an wurde und wird eine große Anzahl von Dieselmotoren gebaut, die für den Betrieb mit Gas unterschiedlicher Zusammensetzung ausgelegt sind. Grundsätzlich gibt es zwei Möglichkeiten, Dieselmotoren auf Gas umzurüsten. Das erste Verfahren besteht darin, dass den Zylindern ein mageres Gas-Luft-Gemisch zugeführt, komprimiert und durch einen kleinen Pilotstrahl Dieselkraftstoff gezündet wird. Ein auf diese Weise arbeitender Motor wird als Gas-Diesel-Motor bezeichnet. Die zweite Möglichkeit besteht darin, einen Dieselmotor mit einer Verringerung des Verdichtungsverhältnisses umzubauen, eine Zündanlage einzubauen und tatsächlich einen Gasmotor anstelle eines darauf basierenden Dieselmotors zu bauen.
Rekordhalter
Größter/Stärkster Dieselmotor
Konfiguration - 14 Zylinder in Reihe
Arbeitsvolumen - 25 480 Liter
Zylinderdurchmesser - 960 mm
Kolbenhub - 2500 mm
Durchschnittlicher effektiver Druck - 1,96 MPa (19,2 kgf / cm²)
Leistung - 108.920 PS bei 102 U/min. (Rückstoß pro Liter 4,3 PS)
Drehmoment - 7 571 221 Nm
Kraftstoffverbrauch - 13.724 Liter pro Stunde
Trockengewicht - 2300 Tonnen
Abmessungen - Länge 27 Meter, Höhe 13 Meter
Der größte Dieselmotor für einen Lkw
MTU20V400 Entwickelt für die Installation auf einem BelAZ-7561-Muldenkipper.
Leistung - 3807 PS bei 1800 U/min. (Spezifischer Kraftstoffverbrauch bei Nennleistung 198 g/kW*h)
Drehmoment - 15728 Nm
Der größte / stärkste Serien-Dieselmotor für einen Serien-Pkw
Audi 6.0 V12 TDI seit 2008 wird es im Audi Q7 verbaut.
Konfiguration - 12 Zylinder V-förmig, Sturzwinkel 60 Grad.
Arbeitsvolumen - 5934 cm³
Zylinderdurchmesser - 83 mm
Hub - 91,4 mm
Kompressionsverhältnis - 16
Leistung - 500 PS bei 3750 U/min. (Rückgabe pro Liter - 84,3 PS)
Drehmoment - 1000 Nm im Bereich von 1750-3250 U / min.
Haben Sie schon einmal darüber nachgedacht, liebe Autofahrer, warum sparsame Europäer am häufigsten Autos mit Dieselmotoren kaufen? Schließlich erlaubt der Lebensstandard und das Pro-Kopf-Einkommen in Europa den Menschen, nicht zu viel über die Kraftstoffkosten nachzudenken. Aber trotz des normalen Wohlbefindens der europäischen Bürger kaufen sie immer noch am häufigsten Autos mit Dieselmotoren. Und der Grund hier ist übrigens nicht nur der Kraftstoffverbrauch. Allein aus wirtschaftlichen Gründen würden pedantische Europäer niemals Dieselautos in großen Mengen kaufen. Tatsächlich wird es in der EU selbst mit einer Reihe weiterer Vorteile dieser Dieselfahrzeuge im Vergleich zu ihren Benzinern in Verbindung gebracht. Lassen Sie uns gemeinsam mit Freunden (Sie) im Detail herausfinden, welche Vorteile neben dem Kraftstoffverbrauch Dieselmotoren haben.
1. Dieselmotoren sind sparsamer.
Wie wir alle seit langem wissen, ist der wichtigste und bedeutendste Vorteil jedes Dieselmotors im Vergleich zu Benzinmotoren seine geringere Größe. Der niedrige Verbrauch des Dieselaggregats hängt mit seiner Eigenschaft zusammen, diesen Dieselkraftstoff in Energie umzuwandeln. Beispielsweise verbrennt ein solches Dieselaggregat Kraftstoff (Kraftstoff) effizienter, wodurch es etwa 45 - 50% der gesamten Energie aus einem Volumen verbrannten Kraftstoffs gewinnen kann. Ein Benzinmotor erhält etwa 30 % der Energie aus dem gleichen Volumen. Das heißt, 70% des Benzins verbrennen einfach umsonst!!!
Außerdem haben Dieselmotoren ein höheres Verdichtungsverhältnis als Benzinmotoren. Und da der Zündzeitpunkt des Kraftstoffs den Grad dieser Verdichtung beeinflusst, stellt sich dementsprechend heraus, dass je höher das Verdichtungsverhältnis ist, desto größer ist der Wirkungsgrad des Motors.
Außerdem sind alle modernen Dieselmotoren aufgrund des Fehlens einer Drosselklappe am Ansaugkrümmer effizienter, was normalerweise in allen Benzinautos verwendet wurde und heute verwendet wird. Dies ermöglicht es Dieselmotoren, den Verlust wertvoller Energie zu vermeiden, der mit dem Ansaugen von Luft verbunden ist, die zum Zünden des Kraftstoffs in Benzinmotoren erforderlich ist.
2. Dieselmotoren sind zuverlässiger als Benzinmotoren.
In den letzten 50 Jahren haben sich Dieselmotoren als zuverlässiger erwiesen als ihre Benzin-Pendants. Das Hauptmerkmal dieses Dieselaggregats ist das Fehlen einer Zündanlage in der Maschine selbst, die mit Hochspannung betrieben wird. Infolgedessen stellt sich heraus, dass in einem Auto mit Dieselmotor keine Hochfrequenzstörungen von der Hochspannungsleitung auftreten, die häufig zu Problemen mit der Autoelektronik führen.
Es wird auch angenommen, dass die meisten internen Komponenten eines Dieselmotors eine längere Lebensdauer haben, und das ist wahr. Und das alles wegen des höheren Verdichtungsverhältnisses, wo die Komponenten eines solchen Dieselaggregats schon anfangs haltbarer sind.
Aus diesem wichtigen Grund gibt es auf der Welt so viele Dieselautos mit ungefährer Laufleistung und nicht so viele Benzinautos mit der gleichen Laufleistung.
Es gibt wirklich einen wesentlichen Nachteil von Dieselmotoren, die früher alle Fans von leistungsstarken Autos verfolgten. Die Sache ist die, dass Dieselmotoren der alten Generation für jeden Liter Motorvolumen sehr wenig Leistung (ausgegeben) hatten. Aber zu unserem Glück haben die Ingenieure dieses Problem mit dem Aufkommen von Autos mit Turbinen auf dem Automarkt gelöst. Infolgedessen sind heute fast alle modernen Dieselmotoren mit Turbinen ausgestattet, die es ihnen ermöglichen, ihre Benzin-Pendants in der Leistung zu erreichen (und manchmal sogar zu übertreffen). Insbesondere mit der Entwicklung neuer Technologien in modernen Dieselmotoren gelang es den Ingenieuren, fast alle Mängel zu minimieren, die diese Dieselmotoren seit langem geplagt haben.
3. Der Dieselmotor verbrennt automatisch Kraftstoff.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil aller Dieselmotoren ist, dass Dieselautos sozusagen automatisch Kraftstoff in sich selbst verbrennen, ohne dafür zusätzliche Energie aufzuwenden. Wir erinnern unsere Leser an Folgendes, obwohl der Dieselmotor einen Viertaktzyklus (Ansaugung, Verdichtung, Verbrennung und Auslass) verwendet, erfolgt die Verbrennung von Dieselkraftstoff wie spontan direkt im Motor aus einem hohen Verdichtungsverhältnis. Für die gleiche Verbrennung von Kraftstoff werden Zündkerzen benötigt (erforderlich), die ständig unter Hochspannung stehen und einen Funken abgeben, der Benzin in der Brennkammer entzündet.
Bei Dieselmotoren sind keine Zündkerzen erforderlich, und es werden auch keine Hochspannungskabel usw. benötigt. Komponenten. Aus diesem Grund werden die Kosten für die Wartung von Dieselfahrzeugen im Vergleich zu denselben Benzinfahrzeugen, bei denen regelmäßig Zündkerzen, Hochspannungskabel und andere zugehörige Komponenten ausgetauscht werden müssen, erheblich reduziert.
4. Die Kosten für Dieselkraftstoff sind vergleichbar mit den Kosten für das gleiche Benzin oder sogar niedriger.
Trotz der Tatsache, dass die Kosten für Dieselkraftstoff in Russland fast auf dem gleichen Niveau wie der Benzinpreis liegen, sollte beachtet werden, dass die Kosten für Dieselkraftstoff in vielen Ländern der Welt, einschließlich Europa, im Vergleich zu unserem Land merklich niedriger sind .. als das gleiche Benzin. Das heißt, es stellt sich heraus, dass Besitzer dieser Dieselautos in anderen Ländern der Welt neben einem reduzierten Kraftstoffverbrauch viel weniger Geld für Dieselkraftstoff ausgeben als andere Besitzer von Benzinfahrzeugen.
Aber selbst unter der Bedingung, dass Dieselkraftstoff hierzulande genauso viel kostet wie Benzin (oder sogar noch teurer), ist der Vorteil in Bezug auf die gleiche Effizienz dieser Dieselautos für viele offensichtlich. Schließlich ist die Gangreserve eines Autos mit einem vollen Dieseltank viel größer als bei demselben Auto, das mit einem Benzinmotor ausgestattet ist.
5. Niedrigere Betriebskosten.
Natürlich ist es schwierig, mit einem solchen Vorteil (Besitz eines Autos mit Benzinmotor) zu argumentieren, da die Wartungs- und Reparaturkosten von Dieselautos in bestimmten Fällen die Wartungskosten (Wartung) von Benzinautos erheblich übersteigen können. Und das ist in der Tat eine unbestreitbare und bewiesene Tatsache. Aber auf der anderen Seite, wenn wir die Gesamtkosten nehmen, dann sind die Kosten für den Besitz eines Dieselautos insgesamt viel geringer als die des gleichen Benzin-Pendants. Insbesondere auf den Weltautomärkten, auf denen eine erhöhte Nachfrage nach Dieselautos besteht. Lassen Sie uns unseren Lesern erklären, dass die Anschaffungskosten eines Autos auf dem Gebrauchtwagenmarkt immer sowohl den spezifischen Verlust des Marktpreises des Autos als auch den natürlichen Verschleiß aller Autoteile während des Betriebs des Fahrzeugs berücksichtigen müssen ( Fahrzeug). In der Regel verlieren Dieselautos viel weniger (und langsamer) an Wert als die gleichen Benziner. Aufgrund der höheren Haltbarkeit von Dieselmotorteilen haben diese Autos auch eine längere Lebensdauer, wodurch Sie natürlich viel weniger Geld ausgeben können.
Wir können also sagen, dass der Besitz eines Dieselautos langfristig (ab 5 Jahren) rentabler ist als ein Auto mit Benzinmotor. Richtig, Freunde hier, es sollte beachtet werden, dass die Kosten für Dieselautos normalerweise viel höher sind als für Benzinautos. Aber wenn Sie in Zukunft lange Zeit ein solches Dieselauto besitzen und 20.000 - 30.000.000 km pro Jahr damit fahren, zahlt sich eine solche Überzahlung aufgrund des gleichen Kraftstoffverbrauchs für Sie aus.
6. Dieselautos sind sicherer.
Im Laufe der Jahre hat sich gezeigt, dass Dieselkraftstoff aus mehreren Gründen wesentlich sicherer ist als das gleiche Benzin. Erstens ist Dieselkraftstoff im Vergleich zu Benzin weniger anfällig für eine schnelle und leichte Zündung (Zündung). Beispielsweise entzündet sich derselbe Dieselkraftstoff in der Regel nicht, wenn er einer starken Wärmequelle ausgesetzt wird.
Zweitens gibt Dieselkraftstoff keine gefährlichen Dämpfe ab, wie dasselbe Benzin. Infolgedessen ist die Wahrscheinlichkeit einer Entzündung von Dieselkraftstoffdämpfen, die einen Autobrand verursachen können, bei Dieselfahrzeugen viel geringer als bei denselben Benzinfahrzeugen.
All diese Faktoren machen Dieselfahrzeuge auf den Straßen weltweit deutlich sicherer als Benzinfahrzeuge. Zum Beispiel bei einem Unfall.
7. Dieselautoabgase enthalten weniger Kohlenmonoxid als Benzin.
Von Beginn des Erscheinens dieser Turbinen an waren die Ingenieure mit einem bestimmten Problem konfrontiert, das mit der Leistung dieser Turbolader verbunden war. In der Regel dreht sich das Turbinenlaufrad selbst aufgrund der Energie, die aus den Abgasen des Autos gewonnen wird. Wenn wir Benzin- und Dieselautos miteinander vergleichen, dann arbeiten die Turbinen in Dieselmotoren viel effizienter, da in einem Dieselauto die Menge an Abgasen pro erzeugtem Volumen viel größer ist als in einem Benziner. Aus diesem Grund liefern die Turbolader eines Dieselmotors viel schneller und früher maximale Leistung als Benziner. Das heißt, bereits bei niedrigen Drehzahlen spüren sie die maximale Leistung der Maschine und ihr Drehmoment.
9. Dieselmotoren können ohne zusätzliche Modifikationen mit synthetischem Kraftstoff betrieben werden.
Ein weiterer großer Vorteil von Dieselmotoren ist die Fähigkeit, mit synthetischem Kraftstoff betrieben zu werden, ohne dass wesentliche Änderungen am Design des Antriebsaggregats vorgenommen werden müssen. Benzinmotoren können übrigens auch mit alternativen Kraftstoffen betrieben werden. Dafür benötigen sie jedoch erhebliche Änderungen im Design des Aggregats selbst. Sonst fällt ein mit alternativen Kraftstoffen betriebener Benziner schnell aus.
Derzeit wird mit Biobutanol (Kraftstoff) experimentiert, das als synthetischer Biokraftstoff für alle Benzinautos hervorragend geeignet ist. Diese Art von Kraftstoff wird Benzinautos ohne Änderungen in der Konstruktion des Motors wahrscheinlich keinen nennenswerten Schaden zufügen.