Silnik wysokoprężny stopniowo gubi się na tle nowoczesnych rozwiązań w światowym przemyśle motoryzacyjnym, tracąc grunt w obliczu licznych zakazów i ograniczeń. Ale to właśnie silnik wysokoprężny stał się prawdziwym przełomem w motoryzacji i zasługuje, abyśmy po raz kolejny przypomnieli sobie naszego starego przyjaciela, dzięki któremu ogromne odległości przestały być problemem dla ludzkości.
Historia powstania silnika wysokoprężnego.
Na początek przypomnijmy, że silnik wysokoprężny to unikalny mechanizm, którego celem jest pozyskiwanie energii ze spalania wewnętrznego. Asortyment paliw stosowanych do silników Diesla jest bardzo szeroki i obejmuje nawet opcje paliw roślinnych (oleje i tłuszcze).
Warunkiem powstania silnika wysokoprężnego była idea cyklu Carnota (1824), który polegał na procesie wymiany ciepła z maksymalną wydajnością na wyjściu. Pomysł ten zyskał bardziej nowoczesny wygląd w 1890 roku, kiedy słynny Rudolph Diesel stworzył praktyczny przykład cyklu Carnota, a w 1892 roku otrzymał już patent na stworzenie tego typu silnika. Pierwszy działający prototyp silnika został stworzony przez firmę Diesel na początku 1897 roku, a pod koniec stycznia został już przetestowany.
Na początku swojej podróży silnik wysokoprężny był znacznie gorszy pod względem wielkości od silnika parowego i nie odniósł sukcesu w praktycznym zastosowaniu. Pierwsze próbki silników działały wyłącznie na lekkich produktach naftowych i olejach. Były jednak próby uruchomienia silnika na paliwie węglowym, które zakończyły się całkowitą awarią, ze względu na problemy z doprowadzeniem pyłu węglowego do cylindrów.
W 1898 r. w Petersburgu zaprojektowano również silnik, który w swojej zasadzie był całkowicie podobny do silnika wysokoprężnego. W Rosji ten typ mechanizmu nazywano „silnikiem Trinkler”, który zgodnie z jego charakterystyką, według testów, był znacznie doskonalszy niż jego niemiecki odpowiednik. Zaletą silnika Trinkler było zastosowanie hydrauliki, która znacznie poprawiła wydajność w porównaniu ze sprężarką powietrza. Dodatkowo sam projekt był wielokrotnie prostszy i bardziej niezawodny niż niemiecki.
W tym samym roku 1898 Emmanuel Nobel wykupił prawa do produkcji silnika wysokoprężnego, który został ulepszony i już pracował na oleju. A na przełomie wieków genialny rosyjski inżynier Arszaułow wynalazł unikalny system - wysokociśnieniową pompę paliwową, która również stała się przełomem w procesie ulepszania silnika wysokoprężnego.
W latach dwudziestych XX wieku niemiecki naukowiec Robert Bosch przeprowadził kolejne ulepszenie wysokociśnieniowej pompy paliwowej, a także stworzył unikalny projekt konstrukcji bezsprężarkowej. Od tego czasu silniki wysokoprężne zaczęły zdobywać masową dystrybucję i były wykorzystywane w transporcie publicznym i na kolei, a w latach 50. i 60. silniki wysokoprężne były masowo wykorzystywane w montażu zwykłych samochodów osobowych.
Zasada działania silników Diesla.
Istnieją dwie opcje dla silników Diesla:
- Cykl dwusuwowy;
- Cykl czterosuwowy.
Najpopularniejszy jest cykl czterosuwowy silników Diesla: dolot (powietrze wchodzące do cylindra), sprężanie (sprężenie powietrza w cylindrze), skok roboczy (proces spalania paliwa w cylindrze), wydech (wylot spalin z cylinder). Cykl ten jest nieskończony i jest stale powtarzany z mechaniczną precyzją podczas pracy silnika.
Dwusuwowy cykl pracy silnika charakteryzuje się skróconymi procesami, gdzie wymiana gazowa odbywa się w jednym procesie pracy mechanizmu przedmuchu. Takie silniki stosowane są na statkach morskich oraz w transporcie kolejowym. Silniki dwusuwowe zbudowane są wyłącznie z niepodzielnymi komorami spalania.
Zalety i wady.
Sprawność energetyczna nowoczesnych silników wysokoprężnych wynosi 40-45%, a niektórych próbek - 50%. Niewątpliwą zaletą takich silników są niskie wymagania dotyczące jakości paliwa, co pozwala na stosowanie nie najdroższych produktów olejowych do działania mechanizmu.
Przy zastosowaniu silników wysokoprężnych w samochodach taki silnik daje wysoki moment obrotowy przy niskich prędkościach samego mechanizmu, co sprawia, że samochód jest wygodny w ruchu. Dzięki temu ten typ silnika jest popularny w pojazdach przemysłowych, gdzie docenia się moc mechanizmu.
Silniki wysokoprężne są znacznie mniej podatne na zapalenie, dzięki nielotnemu paliwu, co sprawia, że ich eksploatacja jest jak najbardziej bezpieczna. To właśnie silniki Diesla stały się kluczem do postępu wojskowego sprzętu pancernego, czyniąc go tak bezpiecznym dla załogi, jak to tylko możliwe.
Silnik wysokoprężny ma również wystarczająco dużo wad i leżą one w paliwie, które ma tendencję do stagnacji w zimie i wyłącza mechanizm. Dodatkowo silniki wysokoprężne emitują zbyt dużo szkodliwych emisji do atmosfery, co było powodem zmagań ekologów z tego typu mechanizmem. Sama produkcja silnika wysokoprężnego jest dla producentów droższa niż silnika benzynowego, co zauważalnie odbija się na budżetowych kosztach produkcji.
Te główne punkty spowodowały, że liczba silników wysokoprężnych w światowym przemyśle inżynieryjnym będzie się zmniejszać i z dużym prawdopodobieństwem ograniczy się tylko do przemysłu motoryzacyjnego, w którym olej napędowy jest nieodzowną jednostką. Ale to silnik wysokoprężny pozostawił głęboki ślad w procesie tworzenia przemysłu motoryzacyjnego jako takiego i zawsze pozostanie najważniejszym przełomem w światowej inżynierii motoryzacyjnej.
W kontakcie z
prof. dr. Franz K. Moser, AVL List GmbH (prof. dr Franz X. Moser, AVL List GmbH)
Wstęp
W ciągu ostatnich dziesięciu do dwudziestu lat nastąpił przyspieszony rozwój silników wysokoprężnych zarówno do samochodów osobowych, jak i ciężarowych. Moc znacznie wzrosła, toksyczność spalin gwałtownie spadła, głównie dzięki redukcji emisji NOx i sadzy. Osiągnięto znaczną redukcję hałasu i zużycia paliwa, poprawiono niezawodność i wydłużono okresy międzyprzeglądowe, zwłaszcza w przypadku silników samochodów ciężarowych. W rezultacie silniki wysokoprężne stały się nieodzowne we wszystkich typach pojazdów i zdobyły znaczący udział w rynku układów napędowych (ponad 50% w Europie).
Obecnie na całym świecie stawiane jest pytanie: jaką drogą pójdzie dalszy rozwój diesla pod presją zaostrzających się z roku na rok przepisów dotyczących toksyczności pojazdów? Może diesle znikną całkowicie w segmencie samochodów osobowych, jak przewidują niektórzy eksperci? W końcu silniki benzynowe nie stoją w miejscu i pod względem zużycia paliwa doganiają konkurenta z silnikiem Diesla. A w przyszłości silniki wysokoprężne będą jeszcze droższe niż benzynowe: koszt i tak już droższego silnika wysokoprężnego wzrośnie ze względu na złożone systemy oczyszczania spalin. Jakie środki są potrzebne, aby diesle przyszłości były konkurencyjne? Jak będą wyglądać diesle przyszłości dla samochodów osobowych i ciężarowych? W przypadku samochodów osobowych ulepszony silnik benzynowy z bezpośrednim wtryskiem paliwa i turbosprężarką może niewątpliwie stać się alternatywą dla oleju napędowego. W przypadku samochodów ciężarowych i przemysłu jest to mniej prawdopodobne.
Obecnie silnik wysokoprężny ma najszerszy zakres zastosowań i największe spektrum mocy spośród wszystkich istniejących ogólnie silników, dlatego nie można go zastąpić (rysunek 1). Ponadto należy zauważyć, że sprawność silników wysokoprężnych, jak widać na rysunku, sięga ponad 40% dla małych jednostek i ponad 50% dla największych silników okrętowych i stacjonarnych, czego nie może osiągnąć żaden inny typ silnik spalinowy.
Rysunek 1. Zakres i sprawność silników Diesla.
W ciągu ostatnich 20 lat nastąpił podwojenie mocy właściwej i momentu właściwego silników wysokoprężnych samochodów osobowych (rys. 2).
Rysunek 2. Stosunek mocy właściwej do momentu właściwego silników wysokoprężnych samochodów osobowych.
W przypadku samochodów ciężarowych z silnikami wysokoprężnymi gęstość mocy wzrosła prawie trzykrotnie od 1970 r., chociaż emisje spalin znacznie spadły w ciągu ostatnich piętnastu lat (rysunek 3).
Rysunek 3. Wzrost mocy właściwej silników Diesla do samochodów ciężarowych.
Równolegle do tego rozwoju następuje stały wzrost maksymalnego ciśnienia w komorze spalania z 90 bar do 220 bar (rysunek 4). Podobny trend obserwuje się w sektorze diesla do samochodów osobowych, gdzie w najbliższej przyszłości spodziewane są maksymalne ciśnienia w przedziale 180-200 bar.
Rysunek 4. Wzrost maksymalnego ciśnienia w komorze spalania silników wysokoprężnych samochodów ciężarowych.
Przyszłe wymagania dla diesli do samochodów osobowych
Spośród wielu różnych wymagań, na cztery warto zwrócić szczególną uwagę: zużycie paliwa, toksyczność, komfort jazdy (np. trakcja, osiągi, akustyka) oraz koszt silnika. Dzięki zmniejszonemu zużyciu paliwa i dobrym właściwościom trakcyjnym wynikającym z wysokiego momentu obrotowego przy niskich obrotach silnika, olej napędowy z wtryskiem bezpośrednim zdobył duży udział w rynku w Europie. Jednak już teraz, a zwłaszcza w dłuższej perspektywie, wdrożenie przyszłego ustawodawstwa dotyczącego toksyczności, a także stosunkowo wysoka cena kosztów, stanowią przeszkodę, której pokonanie będzie głównym kierunkiem dalszych prac (rys. 5).
Rysunek 5. Wymagania rynku dla silników wysokoprężnych do samochodów osobowych.
Ustawodawstwo dotyczące spalin zaczynające się od EU4 pokazano na rysunku 6. Należy jednak zauważyć, że aby osiągnąć EU6 lub US Tier2, Bin5, które wciąż są przedmiotem dyskusji, należy opracować i wdrożyć wiele środków.
Rysunek 6. Ustawodawstwo różnych regionów dotyczące emisji substancji toksycznych dla samochodów.
Jeszcze trudniejsze będzie spełnienie przyszłych limitów CO2, zwłaszcza biorąc pod uwagę obecny stan produktów różnych producentów (Rysunek 7). Przede wszystkim producenci cięższych pojazdów muszą włożyć dużo pracy, aby osiągnąć swój cel 120-130 g/km w 2012 roku.
Rysunek 7. Ustawodawstwo dotyczące ograniczania emisji CO2 – stymulujące rozwój technologii ICE.
Specjalne kierunki rozwoju silników wysokoprężnych do samochodów osobowych
Biorąc pod uwagę powyższe problemy silników wysokoprężnych do samochodów osobowych, potrzebne są specjalne strategie rozwoju, potrzebne są nowe rozwiązania techniczne i podejścia. Istnieją trzy możliwe sposoby dalszego spełnienia wymagań regulacyjnych dotyczących toksyczności, pokazane schematycznie na rysunku 8. We wszystkich trzech opcjach filtr cząstek jest wymagany do osiągnięcia bardzo ścisłych limitów emisji. Do redukcji emisji NOx można zastosować:
Rysunek 8. Strategie ograniczania toksyczności spalin z silników Diesla samochodów osobowych.
1) system DeNOx o bardzo wysokich współczynnikach konwersji;
2) specjalna organizacja przepływu pracy (ulepszona normalna organizacja pracy lub alternatywa);
3) kombinacje powyższych opcji 1) i 2).
Przypuszczalnie w 2015 roku wszystkie trzy opcje zostaną wdrożone.
W chwili obecnej specjaliści AVL preferują metodę opartą całkowicie na optymalizacji przepływu pracy o nazwie EmIQ (Intelligente Emissionsreduzierung), Rysunek 9.
Rysunek 9. Ogólne podejście AVL do dostrojenia pracy silnika wysokoprężnego do samochodów osobowych.
Jednocześnie, z jednej strony, przepływ pracy jest optymalizowany w klasycznym sensie, aby osiągnąć niższą emisję NOx (Rysunek 10), z drugiej strony przeprowadzana jest specjalna kontrola procesu spalania (Rysunek 11).
Rysunek 10. EmIQ część 1, proces spalania.
Rysunek 11. EmIQ Część 2, zarządzanie przepływem pracy.
W celu optymalizacji przebiegu spalania w celu uzyskania wymaganego zużycia paliwa i gęstości mocy możliwe jest zastosowanie dwustopniowego zwiększania ciśnienia (rys. 12) oraz dostrojenie stopnia recyrkulacji spalin (w postaci „zewnętrznych” spalin recyrkulacja - gazy niskociśnieniowe z kolektora wydechowego), Rysunek 13.
Rysunek 12. Dwustopniowe doładowanie: koncepcja i efekt.
Rysunek 13. Recyrkulacja spalin niskociśnieniowych w silnikach wysokoprężnych o różnym przeznaczeniu.
Aby kontrolować zoptymalizowany proces spalania, firma AVL opracowała oparty na fizyce algorytm sterowania CYPRESS™ oparty na ciśnieniu paliwa jako sygnale wejściowym, pokazanym schematycznie na rysunku 14.
Rysunek 14. W oparciu o ciśnienie paliwa jako dane wejściowe do zamkniętego cyklu spalania, AVL CYPRESSTM.
Takie podejście zapewnia m.in. nie tylko niską emisję szkodliwych substancji, ale także ograniczenie zmienności wynikającej z błędów produkcyjnych, co gwarantuje stabilność procesu spalania przez długi okres eksploatacji. Oprócz tych głównych efektów osiąga się również szereg innych korzyści, jak pokazano na rysunku 15. Pojazd demonstracyjny jest eksploatowany od dłuższego czasu, pokazując możliwość osiągnięcia oczekiwanych rezultatów.
Rysunek 15. Wyniki kontroli procesu spalania w cyklu zamkniętym AVL CYPRESSTM
Aby osiągnąć cele wyznaczone do 2015 roku, oprócz powyższych podejść, potrzebne są dodatkowe rozwiązania (rysunek 16).
Rysunek 16. Technologie przyszłości silników wysokoprężnych do samochodów osobowych.
Optymalizując różne rozwiązania i technologie, możliwe będzie nie tylko spełnienie wszystkich wymagań światowych przepisów dotyczących toksyczności, ale także równoczesne utrzymanie lub nawet poprawa wskaźników zużycia paliwa, a nie kosztem pogorszenia właściwości jezdnych, które są ważne dla konsument, „przyjemność” z jazdy i jazdy.... Dużą przeszkodą na tej ścieżce są koszty produkcji. Opisane powyżej rozwiązania pociągną za sobą dalszy wzrost kosztu silnika wysokoprężnego, chociaż w porównaniu z kosztem zmodyfikowanego silnika benzynowego różnica w kosztach może się zmniejszyć, gdyż w przypadku silników benzynowych oczekiwany jest wzrost ceny.
Wreszcie, Rysunek 17 przedstawia uogólniony harmonogram wdrożenia powyższego oraz kilka dodatkowych rozwiązań technicznych. Oczywistym staje się, że aby rzetelnie sprostać wymaganiom stawianym seryjnie produkowanym silnikom w 2015 roku, konieczne jest nie tylko połączenie wielu z tych rozwiązań jednocześnie, ale także rozpoczęcie prac nad ich rozwojem/wdrożeniem już dziś.
Rysunek 17. Sposoby rozwoju technologii silników wysokoprężnych do samochodów osobowych.
Przyszłe wymagania dla ciężarówek z silnikiem Diesla
Pomimo tego, że wiele przyszłych wymagań dotyczących silników wysokoprężnych do samochodów ciężarowych jest podobnych do tych dla samochodów osobowych, silników do samochodów ciężarowych i wprowadzenia rozwiązań kompensacyjnych. Na rysunku 18, w przeciwieństwie do wykresu dla silników wysokoprężnych samochodów osobowych, kryterium „przyjemność z jazdy” zastąpiono kryterium „niezawodność i trwałość”.
Rysunek 18. Wymagania rynku dla silników wysokoprężnych do średnich i ciężkich samochodów ciężarowych.
Głównym kierunkiem rozwoju będzie zrekompensowanie oczekiwanego pogorszenia, jakie wyniknie z wprowadzenia ograniczeń toksyczności. Oznacza to, że należy szukać rozwiązań przeciwdziałających: zwiększonemu zużyciu paliwa, zmniejszonej niezawodności i trwałości oraz zwiększonym kosztom produktu. W tym segmencie konsument nigdy nie pójdzie na żadne kompromisy, zwłaszcza jeśli chodzi o zużycie paliwa i trwałość.
W tych warunkach globalne ograniczenia dotyczące toksyczności stanowią szczególną przeszkodę. Rysunek 19 przedstawia maksymalne dopuszczalne wartości emisji sadzy i NOx w USA, Japonii i Europie, które będą obowiązywać od około 2010 roku, a także wartości niezbędne dla emisji „surowych”. Ocena ta opiera się na wartości sprawności układu oczyszczania spalin, co jest możliwe w przypadku dostępnych obecnie systemów.
Rysunek 19. Ograniczenia toksyczności spalin dla silników wysokoprężnych pojazdów użytkowych i niezbędne „surowe” emisje.
Oczywistym staje się, że należy osiągnąć emisje sadzy na poziomie około 0,08 g/kWh i NOx na poziomie 1,5 g/kWh. Dotyczy to również Japonii, chociaż maksymalne dopuszczalne emisje NOx są tam mniej rygorystyczne niż w USA i Europie (0,7 g/kWh). Powodem tego jest specyfika eksploatacji pojazdów w Japonii, która rzadko pozwala na osiągnięcie wymaganej temperatury spalin zapewniającej sprawność układu neutralizacji. Sprawność układu oczyszczania spalin, która w Japonii sięga 65-70%, jest znacznie niższa niż w USA i Europie, co docelowo wymaga odpowiedniego poziomu „surowych” emisji.
W przeciwieństwie do samochodów osobowych, procedura certyfikacji silników wysokoprężnych przeprowadzana jest na hamowni silników. W tym przypadku zarówno stacjonarne, jak i niestacjonarne przeprowadzane są tzw. testy przejściowe, w których silnik, w przeciwieństwie do testów silników samochodów osobowych, pracuje przez długi czas przy pełnym obciążeniu. To znacznie komplikuje zadanie, ponieważ przy pełnym obciążeniu szczególnie trudno jest osiągnąć i regulować żądany stopień recyrkulacji spalin.
Ciężarówki dzielą się na lekkie, średnie i ciężkie. Zazwyczaj w tych trzech klasach stosowane są silniki o pojemności skokowej około 0,8-1,2-2,0 l/cylinder, do których w zależności od klasy obowiązują różne wymagania. Rysunek 20 przedstawia podstawowe wymagania dla silników w tych klasach, im większa pojemność skokowa silnika (czyli samego silnika), tym większą wagę przywiązuje się do zużycia paliwa, niezawodności i trwałości.
Rysunek 20. Wymagania dla silników wysokoprężnych samochodów ciężarowych.
Jeśli chodzi o koszt silnika, sytuacja jest dokładnie odwrotna, ponieważ lekkie ciężarówki dowożące towary do miejsc docelowych są szczególnie drogie w eksploatacji, a zużycie paliwa nie ma tu znaczenia ze względu na stosunkowo niski roczny przebieg. Biorąc pod uwagę przyszłe specyfikacje (Rysunek 21), warto podkreślić takie parametry, jak gęstość mocy, maksymalne ciśnienie spalania, trwałość i interwały konserwacyjne.
Rysunek 21. Przyszłe wymagania techniczne dla silników wysokoprężnych do samochodów ciężarowych.
Wartości tych parametrów wyraźnie wzrastają wraz ze wzrostem pojemności skokowej silnika. Interesujący jest również rozkład całkowitych kosztów operacyjnych, gdzie w przypadku ciężkich samochodów ciężarowych zużycie paliwa wynosi jedną trzecią, co tłumaczy zwiększone skupienie się na tym parametrze.
Cechy rozwoju silników Diesla ciężarówek
Jak już wspomniano powyżej, na stanowisku silnikowym przeprowadzane są badania certyfikacyjne silników wysokoprężnych samochodów ciężarowych. Oprócz testów stacjonarnych we wszystkich trybach wymagane są również testy nieustalone, które różnią się od siebie w zależności od kraju, w zależności od rodzaju wybranych trybów obciążenia. Poza europejskimi, japońskimi i amerykańskimi testami przejściowymi omawiany i przygotowywany jest uogólniony, tzw. test „World Harmonized Transient Cycle” – WHTC. Rysunek 22 przedstawia te cztery rodzaje testów (na wykresach z osiami „moment obrotowy” / „prędkość wału korbowego”).
Rysunek 22. Analiza różnych cykli przejściowych
Staje się oczywiste, że rozkład głównych trybów obciążenia jest bardzo różny, co sprawia, że unifikacja silników jest prawie niemożliwa. Wdrożenie procesu WHTC rozwiązałoby ten problem, ale wątpliwe jest, czy zostanie zrealizowane. Spełnienie wymagań dotyczących różnych cykli testowych jest trudne dla każdego z nich z osobna, ponieważ niestacjonarne tryby pracy są coraz bardziej przeszkodą.
Szczególnie trudno jest przejść testy, które przeprowadzane są przy niskich obciążeniach i prędkościach, jak np. na cyklu japońskim czy na cyklu WHTC. Najłatwiej można spełnić wymagania cyklu USTC, w którym przeważają wysokie prędkości obrotowe silnika.
W ostatnich latach firma AVL osiągnęła znakomite wyniki w trybach stacjonarnych (Rysunek 23).
Rysunek 23. Wyniki rozwoju w celu osiągnięcia minimalnej emisji sadzy i NOx.
Wiązało się to z udoskonalonymi i ulepszonymi procesami spalania, wysokimi lub bardzo wysokimi współczynnikami recyrkulacji spalin oraz ekstremalnie wysokimi ciśnieniami wtrysku paliwa do 2500 barów. „Surowe” emisje NOx – 1,0 g/kW*h oraz sadzy – 0,02 g/kW*h osiągnięto przy zachowaniu całkiem akceptowalnego zużycia paliwa.
Aby osiągnąć te „surowe” wartości emisji, wymagane są bardzo wysokie ciśnienia wtrysku paliwa, do 2500 barów (Rysunek 24). Aby osiągnąć gęstość mocy powyżej 28 kW/l na silniku spełniającym wymagania normy EU6, nie można obejść się bez zastosowania dwustopniowego turbodoładowania.
Rysunek 24. Maksymalne ciśnienie gazów w komorze spalania w funkcji gęstości mocy i stopnia recyrkulacji spalin dla różnych poziomów emisji / standardów emisyjnych.
Konieczność stosowania tak wysokich ciśnień tłumaczy się wysokim stopniem recyrkulacji spalin, co jest również wymagane w trybach pełnego obciążenia, ponieważ w tym przypadku zapewnić wymagany współczynnik nadmiaru powietrza? wymagane są znacznie wyższe ciśnienia w kolektorze dolotowym. W związku z tym niezbędna staje się zupełnie nowa, bardzo sztywna i wytrzymała konstrukcja bloku i głowicy cylindrów, najlepiej z żeliwa sferoidalnego (grafit wermikularny), a także „równoległe” rozmieszczenie otworów dolotowych.
Z kolei ta specjalna konstrukcja głowicy wraz z wymogiem wysokiej skuteczności hamulca silnikowego powoduje konieczność umieszczenia wałków rozrządu, jednego lub dwóch, w głowicach (OHC lub DOHC).
Trudność przejściowej pracy silnika dla różnych cykli testowych pokazano na rysunku 25. W tych testach, w których przyspieszenie występuje często z niskich obrotów, a mianowicie w testach JPTC i WHTC, występuje znaczny wzrost emisji NOx i sadzy w porównaniu z warunkami ustalonymi .
Rysunek 25. Wzrost emisji przejściowych.
Tak więc przyszłe wymagania dotyczące toksyczności mogą być spełnione tylko przez intensywny rozwój i poprawę nieustalonych osiągów silnika, a stare, głównie stacjonarne podejście do optymalizacji silników tłokowych jest przestarzałe.
Cechą silników wysokoprężnych pojazdów towarowych jest konieczność jednoczesnego monitorowania współzależnych parametrów „ciśnienia powietrza w kolektorze dolotowym” i „stopnia recyrkulacji spalin”. Zamiast dwóch oddzielnych kontrolerów firma AVL opracowała tak zwany kontroler MMCD™: jeden kontroler z kilkoma zmiennymi, który w oparciu o model fizyczny kompensuje interferencję obu zmiennych (Rysunek 26).
Rysunek 26. Koncepcja i wyniki algorytmu opartego na modelu fizycznym do sterowania ciśnieniem powietrza w kolektorze dolotowym i procentem EGR.
Tym samym możliwa jest znaczna redukcja emisji NOx w trybie przejściowym przy zachowaniu niezmienionego poziomu emisji sadzy (Rysunek 27).
Rysunek 27 Ograniczanie emisji przejściowych za pomocą kontrolera AVL MMCDTM.
Rysunek 28 przedstawia technologie i rozwiązania, które pomogą spełnić przyszłe wymagania dotyczące silników wysokoprężnych w samochodach ciężarowych z silnikami wysokoprężnymi. Należy zapewnić filtr cząstek stałych i system SCR (wtrysk mocznika). Stosowanie układów paliwowych zapewniających wysokie ciśnienia wtrysku może być wystarczające i mieć oczywiście przewagę nad stosowaniem filtra, jeśli jest to zgodne z ogólnymi trendami „politycznymi”.
Rysunek 28. Technologie dla przyszłych ciężkich samochodów ciężarowych z silnikiem wysokoprężnym
Olej napędowy w 2015 r.
Znane są wymagane technologie diesla dla samochodów osobowych i ciężarowych, aby spełnić wymagania 2015 roku.
W obu obszarach rozwój będzie przebiegał w sposób ewolucyjny, nie oczekuje się i nie wymaga „skoków” technologicznych.
Biorąc pod uwagę dużą liczbę nowych technologii, które trzeba będzie wprowadzić do masowej produkcji, prace nad ich rozwojem należy rozpocząć już dziś.
Jak zawsze, większość prac będzie musiała być wykonana przez producentów silników, aby osiągnąć cele.
Dziś sytuacja oceniana jest w taki sposób, że silniki dla krajów rozwijających się nie będą zasadniczo różnić się pod względem poziomu technologicznego od silników dla krajów uprzemysłowionych.
Silnik i układ oczyszczania spalin należy rozpatrywać jako całość.
Olej napędowy do samochodów osobowych w 2015 roku będzie miał następujące właściwości:
Maksymalne ciśnienie gazów w komorze spalania 180-200 bar, lekka konstrukcja, głównie zastosowanie żeliwa na blok i głowicę cylindrów.
Gęstości mocy do 75 kW/l, dwustopniowe turbodoładowanie z lub bez międzystopniowego chłodzenia powietrza doładowującego.
Elastyczny układ wtrysku paliwa Common Rail, możliwość zapewnienia ciśnienia wtrysku do 2000 bar.
Zoptymalizowany, zaawansowany technologicznie system sterowania przepływem powietrza i recyrkulacją spalin w oparciu o fizyczny model algorytmu sterowania.
Na podstawie ciśnienia mieszaniny roboczej jako sygnału wejściowego, obiegu zamkniętego procesu spalania oraz algorytmu modelu fizycznego sterowania procesem spalania. W trybach obciążenia częściowego, mieszane alternatywne (jednorodne - niejednorodne) procesy pracy (np. HCCI).
Filtr cząstek stałych w wersji podstawowej, konwersja NOx głównie przez SCR (wtrysk mocznika), możliwa jest również adsorpcja NOx.
Olej napędowy do samochodów ciężarowych w 2015 roku będzie miał następujące właściwości:
Maksymalne ciśnienie gazu w komorze spalania 220-250 bar, zoptymalizowana konstrukcja głowicy i bloku cylindrów wykonane z żeliwa.
Gęstość mocy 35-40 kW/l, dwustopniowe turbodoładowanie z intercoolerem lub bez, doładowanie kombinowane.
Elastyczny układ wtryskowy, zapewniający ciśnienie wtrysku do 2500 bar, najlepiej Common Rail, znormalizowane wtryskiwacze.
Napęd wałków rozrządu od strony koła zamachowego, położenie jednego lub dwóch wałków rozrządu w głowicy cylindrów (OHC lub DOHC).
Wysokowydajny, wbudowany hamulec silnikowy.
Zoptymalizowany, zaawansowany technologicznie system kontroli przepływu powietrza i recyrkulacji spalin oparty na fizycznym modelu algorytmu sterowania; wskaźnik recyrkulacji przy pełnym obciążeniu do 30%.
Filtr cząstek stałych jako wyposażenie podstawowe, istnieje możliwość zastosowania filtra „otwartego”, SCR (wtrysk mocznika).
Aby uzyskać więcej informacji, skontaktuj się z poniższymi adresami:
prof. dr Franz. K. Moser Wiceprezes wykonawczy AVL LIST GMBH A-8020 Graz, Hans-List-Platz 1 email: [e-mail chroniony] Tel.: +43 316 787 1200, Faks: +43 316 787 965 www.avl.com
Pan Levit Semyon Moiseevich Dyrektor ds. Rozwoju Biznesu „Elektrownie pojazdów” w Rosji i CIS LLC „AVL” Rosja, 127299, Moskwa, ul. B. Akademicheskaya, 5, budynek 1 email: [e-mail chroniony] Tel.: +7 495 937 32 86, Faks: +7 495 937 32 89
Bardzo często w samochodach osobowych. Wiele modeli ma co najmniej jedną opcję silnika. I nie dotyczy to ciężarówek, autobusów i sprzętu budowlanego, gdzie są one używane wszędzie. Ponadto omówiono, czym jest silnik wysokoprężny, konstrukcja, zasada działania, cechy.
Definicja
To urządzenie, którego działanie opiera się na samorzutnym zapłonie rozpylonego paliwa z ogrzewania lub sprężania.
Cechy konstrukcyjne
Silnik benzynowy ma te same elementy konstrukcyjne, co diesel. Ogólny schemat działania jest również podobny. Różnica polega na procesach powstawania mieszanki paliwowo-powietrznej i jej spalaniu. Ponadto silniki wysokoprężne mają trwalsze części. Wynika to z około dwukrotnie wyższego stopnia sprężania niż silniki benzynowe (19-24 w porównaniu do 9-11).
Klasyfikacja
Ze względu na konstrukcję komory spalania silniki Diesla dzielą się na warianty z osobną komorą spalania oraz z wtryskiem bezpośrednim.
W pierwszym przypadku komora spalania jest oddzielona od cylindra i połączona z nim kanałem. Po sprężeniu powietrze dostające się do komory wirowej wiruje, co poprawia tworzenie mieszanki i samozapłon, który zaczyna się tam i kontynuuje w komorze głównej. Silniki Diesla tego typu były wcześniej szeroko rozpowszechnione w samochodach osobowych ze względu na to, że różniły się niższym poziomem hałasu i szerokim zakresem obrotów od opcji omówionych poniżej.
We wtrysku bezpośrednim komora spalania znajduje się w tłoku, a paliwo podawane jest do przestrzeni nadtłokowej. Ten projekt był pierwotnie stosowany w silnikach wolnoobrotowych o dużej objętości. Charakteryzowały się wysokim poziomem hałasu i wibracji oraz niskim zużyciem paliwa. Później, wraz z pojawieniem się elektronicznie sterowanego i zoptymalizowanego spalania, projektanci osiągnęli stabilną wydajność do 4500 obr./min. Ponadto wzrosła wydajność, obniżył się poziom hałasu i wibracji. Wśród środków zmniejszających sztywność pracy - wielostopniowy wstępny wtrysk. Z tego powodu silniki tego typu stały się powszechne w ciągu ostatnich dwóch dekad.
Zgodnie z zasadą działania silniki wysokoprężne dzielą się na czterosuwowe i dwusuwowe, a także benzynowe. Ich cechy omówiono poniżej.
Zasada działania
Aby zrozumieć, czym jest olej napędowy i co decyduje o jego cechach funkcjonalnych, należy wziąć pod uwagę zasadę działania. Powyższa klasyfikacja tłokowych silników spalinowych opiera się na liczbie suwów zawartych w cyklu pracy, które wyróżnia wartość kąta obrotu wału korbowego.
Dlatego zawiera 4 fazy.
- Wlot. Występuje, gdy wał korbowy jest obrócony od 0 do 180 °. W takim przypadku powietrze wpływa do cylindra przez zawór wlotowy otwarty pod kątem 345-355 °. Jednocześnie z tym, podczas obrotu wału korbowego o 10-15 °, zawór wydechowy jest otwarty, co nazywa się zachodzeniem na siebie.
- Kompresja. Tłok poruszający się w górę przy 180-360 ° spręża powietrze 16-25 razy (stopień sprężania), a zawór wlotowy zamyka się na początku suwu (przy 190-210°).
- Skok roboczy, ekspansja. Występuje przy 360-540 °. Na początku suwu, zanim tłok osiągnie górny martwy punkt, paliwo jest wprowadzane do gorącego powietrza i zapalane. Jest to cecha silników wysokoprężnych, która odróżnia je od silników benzynowych, w których występuje kąt wyprzedzenia zapłonu. Produkty spalania uwalniane podczas tego popychają tłok w dół. W tym przypadku czas spalania paliwa jest równy czasowi jego podawania przez dyszę i nie trwa dłużej niż czas trwania suwu roboczego. Oznacza to, że podczas procesu roboczego ciśnienie gazu jest stałe, w wyniku czego silniki wysokoprężne rozwijają większy moment obrotowy. Ważną cechą takich silników jest również konieczność zapewnienia nadmiaru powietrza w cylindrze, ponieważ płomień zajmuje niewielką część komory spalania. Oznacza to, że proporcja mieszanki paliwowo-powietrznej jest inna.
- Uwolnienie. Przy 540-720 ° obrotu wału korbowego otwarty zawór wydechowy, tłok poruszający się w górę wypiera spaliny.
Cykl dwusuwowy wyróżnia skrócone fazy i jednorazowy proces wymiany gazowej w cylindrze (rozdmuchu), który zachodzi między końcem suwu roboczego a początkiem sprężania. Gdy tłok porusza się w dół, produkty spalania są usuwane przez zawory wydechowe lub porty (w ściance cylindra). Później porty wlotowe są otwierane, aby wpuścić świeże powietrze. Gdy tłok się podnosi, wszystkie szyby są zamykane i rozpoczyna się kompresja. Nieco wcześniej niż osiągnięcie TDC, paliwo jest wtryskiwane i zapalane, rozpoczyna się ekspansja.
Ze względu na trudność zapewnienia nadmuchu komory wirowej, silniki dwusuwowe dostępne są tylko z wtryskiem bezpośrednim.
Wydajność takich silników jest 1,6-1,7 razy wyższa niż charakterystyka czterosuwowego silnika wysokoprężnego. Jej zwiększenie zapewnia dwukrotnie częstsze wykonywanie suwów roboczych, ale jest częściowo redukowane ze względu na ich mniejsze rozmiary i wydmuch. Ze względu na podwojoną liczbę suwów cykl dwusuwowy jest szczególnie istotny, gdy nie jest możliwe zwiększenie prędkości.
Głównym problemem takich silników jest wydmuch ze względu na jego krótki czas trwania, którego nie da się skompensować bez zmniejszenia sprawności ze względu na skrócenie skoku roboczego. Ponadto nie ma możliwości oddzielenia spalin i świeżego powietrza, dlatego część tego ostatniego usuwana jest wraz ze spalinami. Ten problem można rozwiązać, zapewniając przesunięcie portów wylotowych. W takim przypadku gazy zaczynają się ulatniać przed przedmuchaniem, a po zamknięciu wylotu butla zostaje ponownie napełniona świeżym powietrzem.
Dodatkowo przy zastosowaniu jednego cylindra pojawiają się trudności z synchronizacją otwierania/zamykania szyb, dlatego zdarzają się silniki (MAP), w których każdy cylinder ma dwa tłoki poruszające się w tej samej płaszczyźnie. Jeden z nich steruje wlotem, drugi wydechem.
Zgodnie z mechanizmem wykonania, odmulanie podzielony jest na szczelinę (okno) i szczelinę zaworową. W pierwszym przypadku okna służą zarówno jako otwory wlotowe, jak i wylotowe. Druga opcja polega na wykorzystaniu ich jako wlotów, a zawór w głowicy cylindra służy do wylotu.
Zazwyczaj dwusuwowe silniki wysokoprężne są stosowane w ciężkich pojazdach, takich jak statki, lokomotywy spalinowe i czołgi.
System paliwowy
Wyposażenie paliwowe silników Diesla jest znacznie bardziej skomplikowane niż silników benzynowych. Wynika to z wysokich wymagań dotyczących dokładności podawania paliwa pod względem czasu, ilości i ciśnienia. Głównymi elementami układu paliwowego są wysokociśnieniowe pompy paliwa, dysze, filtr.
Powszechnie stosowany jest komputerowy system zasilania paliwem (Common-Rail). Wstrzykuje go w dwóch porcjach. Pierwsza jest niewielka, służąca do podwyższenia temperatury w komorze spalania (wstępny wtrysk), co zmniejsza hałas i wibracje. Ponadto system ten zwiększa moment obrotowy przy niskich obrotach o 25%, zmniejsza zużycie paliwa o 20% oraz zmniejsza zawartość sadzy w spalinach.
Turbodoładowanie
Turbiny są szeroko stosowane w silnikach wysokoprężnych. Wynika to z wyższego (1,5-2) razy większego ciśnienia spalin, które obracają turbinę, co pozwala uniknąć opóźnienia turbodoładowania, zapewniając doładowanie przy niższych obrotach.
Chłodny początek
Można znaleźć wiele recenzji, że w niskich temperaturach trudność z uruchomieniem takich silników w niskich temperaturach wynika z faktu, że wymaga to więcej energii. Aby ułatwić proces, są wyposażone w podgrzewacz. Urządzenie to reprezentują świece żarowe umieszczone w komorach spalania, które po włączeniu zapłonu podgrzewają w nich powietrze i pracują przez kolejne 15-25 sekund po uruchomieniu, aby zapewnić stabilność zimnego silnika. Z tego powodu diesle startują w temperaturach -30…- 25°C.
Funkcje usługi
Aby zapewnić trwałość podczas eksploatacji, należy wiedzieć, czym jest olej napędowy i jak go konserwować. Stosunkowo niską częstość występowania rozważanych silników w porównaniu z benzyną tłumaczy się m.in. bardziej skomplikowaną obsługą techniczną.
Przede wszystkim dotyczy to bardzo złożonego układu paliwowego. Z tego powodu silniki Diesla są niezwykle wrażliwe na zawartość wody i cząstek mechanicznych w paliwie, a ich naprawa jest droższa, podobnie jak silnik jako całość w porównaniu z benzyną o tym samym poziomie.
W przypadku turbiny wymagania dotyczące jakości oleju silnikowego również są wysokie. Jego zasób wynosi zwykle 150 tys. Km, a koszt jest wysoki.
W każdym razie olej należy wymieniać częściej w silnikach wysokoprężnych niż w benzynowych (2 razy zgodnie z normami europejskimi).
Jak wspomniano, silniki te mają problemy z rozruchem na zimno w niskich temperaturach. W niektórych przypadkach jest to spowodowane stosowaniem nieodpowiedniego paliwa (w zależności od pory roku w takich silnikach stosuje się różne gatunki, ponieważ paliwo letnie zestala się w niskich temperaturach).
Wydajność
Ponadto wielu nie lubi takich cech silników wysokoprężnych, jak niższy zakres mocy i prędkości roboczych, wyższy poziom hałasu i wibracji.
Silnik benzynowy ma zazwyczaj lepsze osiągi, w tym moc w litrach, niż silnik wysokoprężny. Silnik rozważanego typu ma wyższą i bardziej równomierną krzywą momentu obrotowego. Wyższy stopień sprężania, który zapewnia większy moment obrotowy, wymusza stosowanie mocniejszych części. Ponieważ są cięższe, moc jest zmniejszona. Ponadto wpływa to na wagę silnika, a w konsekwencji pojazdu.
Mały zakres prędkości roboczych tłumaczy się dłuższym zapłonem paliwa, w wyniku czego nie ma czasu na wypalenie przy dużych prędkościach.
Podwyższony poziom hałasu i wibracji powoduje gwałtowny wzrost ciśnienia w cylindrze podczas zapłonu.
Za główne zalety silników wysokoprężnych uważa się wyższy ciąg, wydajność i przyjazność dla środowiska.
Wysoki moment obrotowy przy niskich obrotach przypisywany jest spalaniu paliwa podczas jego wtrysku. Zapewnia to większą responsywność i ułatwia efektywne wykorzystanie mocy.
Efektywność wynika zarówno z niskiego zużycia, jak i z faktu, że olej napędowy jest tańszy. Ponadto możliwe jest stosowanie niskogatunkowych olejów ciężkich, ponieważ nie ma ścisłych wymagań dotyczących lotności. A im cięższe paliwo, tym wyższa sprawność silnika. Wreszcie, diesle pracują na uboższych mieszankach w porównaniu z silnikami benzynowymi i przy wysokim stopniu sprężania. Ten ostatni zapewnia mniejsze straty ciepła ze spalinami, czyli większą wydajność. Wszystkie te środki zmniejszają zużycie paliwa. Diesel dzięki temu wydaje go o 30-40% mniej.
Przyjazność dla środowiska silników wysokoprężnych tłumaczy się tym, że ich spaliny zawierają niższą zawartość tlenku węgla. Osiąga się to dzięki zastosowaniu wyrafinowanych systemów czyszczących, dzięki którym silnik benzynowy spełnia teraz te same normy środowiskowe co silnik wysokoprężny. Silnik tego typu był wcześniej pod tym względem znacznie gorszy od benzynowego.
Podanie
Jak wynika z tego, czym jest olej napędowy i jakie są jego właściwości, takie silniki są najbardziej odpowiednie w przypadkach, gdy wymagany jest duży ciąg przy niskich obrotach. Dlatego prawie wszystkie autobusy, ciężarówki i sprzęt budowlany są w nie wyposażone. Jeśli chodzi o pojazdy prywatne, takie parametry są najważniejsze dla SUV-ów. Ze względu na wysoką sprawność silniki te wyposażone są również w modele miejskie. Ponadto są wygodniejsze w obsłudze w takich warunkach. Świadczą o tym jazdy próbne z silnikiem Diesla.
Został pomyślnie przetestowany w tym samym roku. Diesel aktywnie uczestniczy w sprzedaży licencji na nowy silnik. Pomimo wysokiej sprawności i łatwości obsługi w porównaniu z silnikiem parowym, praktyczne zastosowanie takiego silnika było ograniczone: ustępował on ówczesnym maszynom parowym pod względem wielkości i masy.
Pierwsze silniki Diesla były zasilane olejami roślinnymi lub lekkimi produktami naftowymi. Co ciekawe, początkowo proponował pył węglowy jako idealne paliwo. Eksperymenty wykazały niemożność wykorzystania pyłu węglowego jako paliwa, przede wszystkim ze względu na wysokie właściwości ścierne zarówno samego pyłu, jak i popiołu powstałego w wyniku spalania; były też spore problemy z doprowadzeniem pyłu do cylindrów.
Zasada działania
Cykl czterosuwowy
- I takt. Wlot... Odpowiada 0 ° - 180 ° obrotowi wału korbowego. Przez otwarty zawór wlotowy ~345-355 powietrze dostaje się do cylindra, przy 190-210° zawór zamyka się. Przynajmniej do 10-15° obrotu wału korbowego, zawór wydechowy jest jednocześnie otwarty, nazywa się czas wspólnego otwarcia zaworów zachodzące na siebie zawory .
- Drugi środek. Kompresja... Odpowiada 180° - 360° obrotowi wału korbowego. Tłok, przemieszczając się do GMP (górny martwy punkt), spręża powietrze 16 (przy niskiej prędkości) -25 (przy wysokiej prędkości) razy.
- Trzeci środek. Skok roboczy, wydłużenie... Odpowiada obrotowi wału korbowego 360° - 540°. Po rozpyleniu paliwa w gorące powietrze inicjowane jest spalanie paliwa, czyli częściowe jego odparowanie, powstawanie wolnych rodników w powierzchniowych warstwach kropel i w oparach, w końcu spalanie i spalanie wchodząc z dyszy, produkty spalania, rozszerzając się, przesuń tłok w dół. Wtrysk i odpowiednio zapłon paliwa następuje nieco wcześniej niż moment, w którym tłok dotrze do martwego punktu z powodu pewnej bezwładności procesu spalania. Różnica w stosunku do czasu zapłonu w silnikach benzynowych polega na tym, że opóźnienie jest konieczne tylko ze względu na obecność czasu inicjacji, który w każdym konkretnym silniku wysokoprężnym jest wartością stałą i nie może być zmieniany podczas pracy. Spalanie paliwa w silniku wysokoprężnym trwa długo, o ile starczy porcja paliwa z wtryskiwacza. W efekcie proces pracy odbywa się przy stosunkowo stałym ciśnieniu gazu, dzięki czemu silnik rozwija duży moment obrotowy. Z tego wynikają dwa ważne wnioski.
- 1. Proces spalania w silniku wysokoprężnym trwa dokładnie tyle, ile potrzeba do wtłoczenia danej porcji paliwa, ale nie dłużej niż czas suwu roboczego.
- 2. Stosunek paliwo/powietrze w cylindrze diesla może znacznie różnić się od stosunku stechiometrycznego i bardzo ważne jest zapewnienie nadmiaru powietrza, gdyż płomień palnika zajmuje niewielką część objętości komory spalania i Atmosfera w komorze musi zapewnić wymaganą zawartość tlenu do końca. Jeśli tak się nie stanie, następuje masowe uwolnienie niespalonych węglowodorów z sadzą – „lokomotywa” daje „niedźwiedzia”.
- 4. środek. Uwolnienie... Odpowiada 540 ° - 720 ° obrotowi wału korbowego. Tłok podnosi się, przez zawór wydechowy otwarty na 520-530 ° tłok wypycha spaliny z cylindra.
Istnieje kilka rodzajów silników wysokoprężnych, w zależności od konstrukcji komory spalania:
- Diesel z nieoddzieloną komorą: komora spalania jest wykonana w tłoku, a paliwo jest wtryskiwane do przestrzeni nad tłokiem. Główną zaletą jest minimalne zużycie paliwa. Wadą jest zwiększony hałas („ciężka praca”), zwłaszcza na biegu jałowym. Obecnie trwają intensywne prace nad wyeliminowaniem tej wady. Na przykład w systemie Common Rail stosuje się (często wielostopniowy) wtrysk wstępny w celu zmniejszenia sztywności pracy.
- Diesel z dzieloną komorą: paliwo jest podawane do dodatkowej komory. W większości silników wysokoprężnych taka komora (nazywana jest wirową lub wstępną komorą) jest połączona z cylindrem specjalnym kanałem, dzięki czemu powietrze wchodzące do tej komory po sprężeniu intensywnie wiruje. Sprzyja to dobremu wymieszaniu wtryskiwanego paliwa z powietrzem i pełniejszemu spalaniu paliwa. Schemat ten od dawna uważany jest za optymalny dla lekkich silników wysokoprężnych i był szeroko stosowany w samochodach osobowych. Jednak ze względu na najgorszą wydajność w ciągu ostatnich dwóch dekad takie silniki wysokoprężne były aktywnie zastępowane silnikami ze zintegrowaną komorą i układami zasilania paliwem Common Rail.
Cykl dwusuwowy
Oczyszczanie dwusuwowego silnika wysokoprężnego: na dole - porty przedmuchu, zawór wydechowy na górze jest otwarty
Oprócz opisanego powyżej cyklu czterosuwowego, w silniku wysokoprężnym może być zastosowany cykl dwusuwowy.
Podczas suwu roboczego tłok opada otwierając otwory wylotowe w ściance cylindra, przez nie uchodzą spaliny, otwory wlotowe otwierają się jednocześnie lub nieco później, cylinder jest nadmuchiwany świeżym powietrzem z dmuchawy – jest to realizowane wydmuch , łącząc suw dolotowy i wydechowy. Gdy tłok się podnosi, wszystkie okna są zamknięte. Od momentu zamknięcia portów wlotowych rozpoczyna się kompresja. Prawie dochodząc do TDC, paliwo jest rozpylane i zapalane z dyszy. Następuje rozprężenie - tłok opada i ponownie otwiera wszystkie okna itp.
Oczyszczanie jest nieodłącznym słabym ogniwem w cyklu push-pull. Czas czyszczenia w porównaniu z innymi skokami jest mały i nie można go zwiększyć, w przeciwnym razie wydajność skoku roboczego zmniejszy się z powodu jego skrócenia. W cyklu czterosuwowym połowa cyklu jest przydzielana tym samym procesom. Niemożliwe jest również całkowite oddzielenie dopływu spalin i świeżego powietrza, przez co część powietrza jest tracona, trafiając bezpośrednio do rury wydechowej. Jeżeli zmianę skoków zapewnia ten sam tłok, pojawia się problem związany z symetrią otwierania i zamykania okien. Dla lepszej wymiany gazowej korzystniej jest wyprzedzić otwieranie i zamykanie okien wydechowych. Wtedy wydech, zaczynając wcześniej, zmniejszy ciśnienie gazów resztkowych w cylindrze na początku oczyszczania. Przy wcześniej zamkniętych oknach wydechowych i otwartym - jeszcze - wlocie, cylinder jest doładowywany powietrzem, a jeśli dmuchawa wytwarza nadciśnienie, możliwe staje się doprowadzenie ciśnienia.
Okna mogą być wykorzystywane zarówno do wlotu powietrza wywiewanego, jak i świeżego; takie dmuchanie nazywa się dmuchaniem szczelin lub okien. Jeśli gazy wydechowe są odprowadzane przez zawór w głowicy cylindrów, a porty są używane tylko do doprowadzenia świeżego powietrza, oczyszczanie nazywa się szczelinowym. Są silniki, w których w każdym cylindrze znajdują się dwa przeciwbieżnie poruszające się tłoki; każdy tłok steruje własnymi szybami - jeden wlot, drugi wylot (system Fairbanks-Morse - Junkers - Koreyvo: silniki diesla tego systemu z rodziny D100 były stosowane w lokomotywach spalinowych TE3, TE10, silnikach zbiornikowych 4TPD, 5TD (F) ( T-64), 6TD (T -80UD), 6TD-2 (T-84), w lotnictwie - na bombowcach Junkers (Jumo 204, Jumo 205).
W silniku dwusuwowym skoki robocze występują dwa razy częściej niż w czterosuwowym, ale ze względu na obecność przedmuchu dwusuwowy silnik wysokoprężny jest 1,6-1,7 razy mocniejszy niż silnik czterosuwowy ten sam wolumen.
Obecnie na dużych statkach morskich z bezpośrednim (bezprzekładniowym) napędem śmigłowym szeroko stosowane są wolnoobrotowe dwusuwowe silniki wysokoprężne. Ze względu na podwojenie liczby suwów roboczych przy tych samych obrotach cykl dwusuwowy okazuje się korzystny, jeśli nie ma możliwości zwiększenia prędkości, ponadto dwusuwowy silnik wysokoprężny jest technicznie łatwiejszy do cofania; takie wolnoobrotowe silniki wysokoprężne mają moc do 100 000 KM.
Ze względu na to, że trudno jest zorganizować nadmuch komory wirowej (lub komór wstępnych) w cyklu dwusuwowym, dwusuwowe silniki wysokoprężne budowane są wyłącznie z niepodzielonymi komorami spalania.
Opcje projektowania
Średnie i ciężkie dwusuwowe silniki wysokoprężne charakteryzują się zastosowaniem tłoków złożonych, w których zastosowano stalową głowicę i duraluminiową osłonę. Głównym celem tej komplikacji konstrukcji jest zmniejszenie całkowitej masy tłoka przy zachowaniu maksymalnej możliwej wytrzymałości cieplnej dna. Bardzo często stosuje się konstrukcje chłodzone olejem.
Osobną grupę stanowią silniki czterosuwowe zawierające w swojej konstrukcji poprzeczki. W silnikach z poprzeczką korbowód jest przymocowany do poprzeczki - suwaka połączonego z tłokiem za pomocą pręta (wałka). Poprzeczka pracuje wzdłuż własnej prowadnicy - poprzeczki, bez narażenia na podwyższone temperatury, całkowicie eliminując wpływ sił bocznych na tłok. Taka konstrukcja jest typowa dla dużych silników okrętowych o długim skoku, często dwustronnego działania, skok tłoka w nich może sięgać 3 metrów; tłoki bagażnika tej wielkości miałyby nadwagę, bagażniki o takiej powierzchni tarcia znacznie zmniejszyłyby sprawność mechaniczną silnika wysokoprężnego.
Silniki nawrotne
Spalanie paliwa wtryskiwanego do cylindra diesla następuje podczas wtrysku. Z tego powodu silnik wysokoprężny zapewnia wysoki moment obrotowy przy niskich obrotach, co sprawia, że samochód z silnikiem Diesla jest bardziej responsywny niż samochód z silnikiem benzynowym. Z tego powodu i ze względu na wyższą wydajność większość ciężarówek jest obecnie wyposażona w silniki wysokoprężne.... Na przykład w Rosji w 2007 r. prawie wszystkie ciężarówki i autobusy były wyposażone w silniki diesla (ostateczne przejście tego segmentu pojazdów z silników benzynowych na silniki diesla miało zakończyć się do 2009 r.). Jest to zaleta również w silnikach okrętowych, ponieważ wysoki moment obrotowy przy niskich obrotach ułatwia bardziej efektywne wykorzystanie mocy silnika, a wyższa teoretyczna sprawność (patrz cykl Carnota) skutkuje wyższą wydajnością paliwową.
W porównaniu z silnikami benzynowymi, spaliny z silników Diesla zawierają na ogół mniej tlenku węgla (CO), ale obecnie, ze względu na zastosowanie katalizatorów w silnikach benzynowych, ta zaleta nie jest tak zauważalna. Głównymi toksycznymi gazami występującymi w spalinach w zauważalnych ilościach są węglowodory (HC lub CH), tlenki (tlenki) azotu (NO x) oraz sadza (lub jej pochodne) w postaci czarnego dymu. Silniki Diesla ciężarówek i autobusów, które często są stare i nieuregulowane, najbardziej zanieczyszczają atmosferę w Rosji.
Innym ważnym aspektem bezpieczeństwa jest to, że olej napędowy jest nielotny (tj. nie odparowuje łatwo), a zatem silniki wysokoprężne są znacznie mniej podatne na zapalenie, zwłaszcza że nie mają układu zapłonowego. Wraz z ich wysoką efektywnością paliwową stało się to przyczyną powszechnego stosowania silników wysokoprężnych w zbiornikach, ponieważ w codziennej, niezwiązanej z walką eksploatacji zmniejszono ryzyko pożaru w komorze silnika z powodu wycieków paliwa. Mniejsze zagrożenie pożarowe silnika diesla w warunkach bojowych jest mitem, ponieważ po przebiciu pancerza pocisk lub jego fragmenty mają temperaturę znacznie wyższą niż temperatura zapłonu oparów oleju napędowego i są również w stanie dość łatwo podpalić wyciekający paliwo. Detonacja mieszaniny par oleju napędowego z powietrzem w przebitym zbiorniku paliwa w swoich skutkach jest porównywalna z wybuchem amunicji, w szczególności w czołgach T-34, doprowadziła do zerwania spawów i wybicia górnej części czołowej opancerzony kadłub. Z drugiej strony silnik wysokoprężny w zabudowie zbiorników jest gorszy od silnika gaźnikowego pod względem gęstości mocy, dlatego w niektórych przypadkach (duża moc przy małej objętości komory silnika) może być korzystniejsze zastosowanie jednostki napędowej gaźnika ( choć jest to typowe dla zbyt lekkich jednostek bojowych).
Oczywiście są wady, wśród których jest charakterystyczne stukanie silnika wysokoprężnego podczas jego pracy. Najczęściej jednak zauważają je właściciele aut z silnikami wysokoprężnymi i są praktycznie niewidoczne dla osoby postronnej.
Oczywiste wady silników Diesla to konieczność stosowania rozrusznika o dużej mocy, zmętnienie i zestalenie (woskowanie) letniego oleju napędowego w niskich temperaturach, złożoność i wyższy koszt naprawy wyposażenia paliwowego, ponieważ pompy wysokociśnieniowe są urządzeniami precyzyjnymi. Ponadto silniki wysokoprężne są niezwykle wrażliwe na zanieczyszczenie paliwa cząstkami mechanicznymi i wodą. Naprawa silników Diesla z reguły jest znacznie droższa niż naprawa silników benzynowych podobnej klasy. Silniki wysokoprężne mają z reguły mniejszą moc w litrach niż silniki benzynowe, chociaż silniki wysokoprężne mają płynniejszy i wyższy moment obrotowy w swojej pojemności skokowej. Do niedawna wskaźniki środowiskowe silników wysokoprężnych były znacznie gorsze od silników benzynowych. W klasycznych silnikach wysokoprężnych z wtryskiem sterowanym mechanicznie można zainstalować tylko konwertery utleniające spalin pracujące przy temperaturze spalin powyżej 300°C, które utleniają tylko CO i CH do dwutlenku węgla (CO2) i wody nieszkodliwej dla człowieka. Również wcześniej neutralizatory te zawiodły z powodu zatrucia związkami siarki (ilość związków siarki w spalinach zależy bezpośrednio od ilości siarki w oleju napędowym) oraz osadzania się cząstek sadzy na powierzchni katalizatora. Sytuacja zaczęła się zmieniać dopiero w ostatnich latach w związku z wprowadzeniem silników wysokoprężnych tzw. systemu Common Rail. W tego typu silnikach wysokoprężnych wtrysk paliwa realizowany jest przez wtryskiwacze sterowane elektronicznie. Elektryczny impuls sterujący jest dostarczany przez elektroniczną jednostkę sterującą, która odbiera sygnały z zestawu czujników. Czujniki monitorują różne parametry silnika, które wpływają na czas trwania i czas trwania impulsu paliwa. Tak więc, pod względem złożoności, nowoczesny - i ekologicznie tak czysty jak silnik benzynowy - silnik wysokoprężny w niczym nie ustępuje swojemu benzynowemu odpowiednikowi, a pod względem wielu parametrów (złożoności) znacznie go przewyższa. Czyli np. jeśli ciśnienie paliwa we wtryskiwaczach konwencjonalnego silnika wysokoprężnego z wtryskiem mechanicznym wynosi od 100 do 400 bar (w przybliżeniu odpowiednik „atmosfery”), to w najnowszych układach Common-rail jest ono w zakresie od 1000 do 2500 bar, co pociąga za sobą niemałe problemy. Również układ katalityczny nowoczesnych transportowych silników diesla jest znacznie bardziej skomplikowany niż silników benzynowych, gdyż katalizator musi „móc” pracować w warunkach niestabilnego składu spalin, a w niektórych przypadkach konieczne jest wprowadzenie tzw. „filtr cząstek stałych” (DPF – filtr cząstek stałych). „Filtr cząstek stałych” to struktura podobna do katalizatora, która jest instalowana między kolektorem wydechowym silnika Diesla a katalizatorem w strumieniu spalin. W filtrze cząstek stałych powstaje wysoka temperatura, w której cząsteczki sadzy mogą zostać utlenione przez tlen resztkowy w spalinach. Jednak część sadzy nie zawsze ulega utlenieniu i pozostaje w „filtrze cząstek stałych”, dlatego program sterownika okresowo przełącza silnik w tryb „czyszczenie filtra cząstek stałych” za pomocą tzw. polega na wtryśnięciu dodatkowej ilości paliwa do cylindrów pod koniec fazy spalania w celu podniesienia temperatury gazów i odpowiednio oczyszczenia filtra poprzez spalenie nagromadzonej sadzy. De facto standardem w konstrukcji transportowych silników wysokoprężnych stała się obecność turbosprężarki, aw ostatnich latach – i „intercoolera” – urządzenia schładzającego powietrze. po kompresja przez turbosprężarkę - w celu uzyskania dużego Msza powietrze (tlen) w komorze spalania przy tej samej przepustowości kolektorów oraz Sprężarka umożliwiła podniesienie specyficznej charakterystyki mocy masowych silników wysokoprężnych, ponieważ pozwala na przepływ większej ilości powietrza przez cylindry podczas cyklu pracy.
Zasadniczo konstrukcja silnika wysokoprężnego jest podobna do konstrukcji silnika benzynowego. Jednak podobne części w silniku wysokoprężnym są cięższe i bardziej odporne na wysokie ciśnienia sprężania występujące w silniku wysokoprężnym, w szczególności honowanie na powierzchni lustra cylindra jest grubsze, ale twardość ścianek bloku cylindrów jest większa. Jednak głowice tłoków są specjalnie zaprojektowane do charakterystyki spalania silników wysokoprężnych i prawie zawsze są zaprojektowane dla wyższych stopni sprężania. Ponadto głowice tłoków w silniku wysokoprężnym znajdują się nad (w przypadku samochodowego silnika wysokoprężnego) górną płaszczyzną bloku cylindrów. W niektórych przypadkach – w starszych dieslach – w denkach tłoków znajduje się komora spalania („wtrysk bezpośredni”).
Aplikacje
Silniki wysokoprężne wykorzystywane są do napędu elektrowni stacjonarnych, kolejowych (lokomotywy, lokomotywy spalinowe, pociągi spalinowe, wagony kolejowe) i bezszynowych (samochody osobowe, autobusy, ciężarówki), maszyn i mechanizmów samobieżnych (ciągniki, walce do asfaltu, zgarniacze, itp.) ), a także w przemyśle stoczniowym jako silniki główne i pomocnicze.
Mity dotyczące silników Diesla
Silnik wysokoprężny z turbodoładowaniem
- Silnik wysokoprężny jest zbyt wolny.
Nowoczesne silniki wysokoprężne z systemem turbodoładowania są znacznie bardziej wydajne niż ich poprzednicy, a czasami nawet przewyższają ich benzynowe odpowiedniki wolnossące (bez turbodoładowania) o tej samej pojemności skokowej. Świadczy o tym prototyp Diesla Audi R10, który wygrał 24-godzinny wyścig w Le Mans, oraz nowe silniki BMW, które nie ustępują mocą wolnossącym (bez turbodoładowania) silnikom benzynowym, a jednocześnie mają ogromne moment obrotowy.
- Silnik wysokoprężny pracuje zbyt głośno.
Głośna praca silnika wskazuje na niewłaściwą pracę i możliwe usterki. W rzeczywistości niektóre starsze diesle z bezpośrednim wtryskiem mają naprawdę ciężką pracę. Wraz z pojawieniem się wysokociśnieniowych systemów magazynowania paliwa („Common-rail”), silniki wysokoprężne zdołały znacznie zmniejszyć hałas, przede wszystkim dzięki podziałowi jednego impulsu wtrysku na kilka (zazwyczaj od 2 do 5 impulsów).
- Silnik wysokoprężny jest znacznie bardziej ekonomiczny.
Główna sprawność wynika z wyższej sprawności silnika wysokoprężnego. Nowoczesny silnik wysokoprężny zużywa średnio do 30% mniej paliwa. Żywotność silnika wysokoprężnego jest dłuższa niż silnika benzynowego i może osiągnąć 400-600 tysięcy kilometrów. Części zamienne do silników wysokoprężnych są nieco droższe, wyższe są też koszty napraw, zwłaszcza osprzętu paliwowego. Z powyższych powodów koszty eksploatacji silnika wysokoprężnego są nieco mniejsze niż silnika benzynowego. Oszczędności w porównaniu z silnikami benzynowymi rosną proporcjonalnie do mocy, co decyduje o popularności silników wysokoprężnych w pojazdach użytkowych i ciężkich.
- Silnik wysokoprężny nie może być przerobiony na tańszy gaz jako paliwo.
Od pierwszych chwil budowy silników Diesla zbudowano i buduje się ich ogromną liczbę, przystosowanych do pracy na gazie o różnym składzie. Zasadniczo istnieją dwa sposoby konwersji silników wysokoprężnych na gaz. Pierwsza metoda polega na tym, że do cylindrów podawana jest uboga mieszanka gazowo-powietrzna, sprężana i zapalana małym strumieniem pilotującym oleju napędowego. Tak działający silnik nazywany jest silnikiem gazowo-dieselowym. Druga metoda polega na przebudowie silnika wysokoprężnego z obniżeniem stopnia sprężania, zamontowaniu układu zapłonowego i w zasadzie zbudowaniu na jego podstawie silnika gazowego zamiast silnika wysokoprężnego.
Rekordziści
Największy/najmocniejszy silnik wysokoprężny
Konfiguracja - 14 cylindrów w rzędzie
Objętość robocza - 25 480 litrów
Średnica cylindra - 960 mm
Skok tłoka - 2500 mm
Średnie ciśnienie efektywne - 1,96 MPa (19,2 kgf / cm²)
Moc - 108 920 KM. przy 102 obr./min. (wydajność na litr 4,3 KM)
Moment obrotowy - 7 571 221 Nm
Zużycie paliwa - 13 724 litrów na godzinę
Sucha masa - 2300 ton
Wymiary - długość 27 metrów, wysokość 13 metrów
Największy silnik wysokoprężny do ciężarówki
MTU 20V400 przeznaczony do montażu na wywrotce górniczej BelAZ-7561.
Moc - 3807 KM przy 1800 obr./min. (Właściwe zużycie paliwa przy mocy znamionowej 198 g/kW*h)
Moment obrotowy - 15728 Nm
Największy/najmocniejszy masowo produkowany silnik wysokoprężny do seryjnego samochodu osobowego
Audi 6.0 V12 TDI zainstalowany w Audi Q7 od 2008 roku.
Konfiguracja - 12 cylindrów w kształcie litery V, kąt pochylenia 60 stopni.
Objętość robocza - 5934 cm³
Średnica cylindra - 83 mm
Skok tłoka - 91,4 mm
Stopień kompresji - 16
Moc - 500 KM przy 3750 obr./min. (wydajność na litr - 84,3 KM)
Moment obrotowy - 1000 Nm w zakresie 1750-3250 obr/min.
Czy zastanawialiście się kiedyś, drodzy kierowcy, dlaczego oszczędni Europejczycy najczęściej kupują samochody z silnikami wysokoprężnymi? W końcu poziom życia i dochód na mieszkańca w Europie pozwalają ludziom nie myśleć zbyt dużo o kosztach paliwa. Ale mimo normalnego dobrego samopoczucia Europejczyków nadal najczęściej kupują samochody z silnikami wysokoprężnymi. Nawiasem mówiąc, powodem jest nie tylko oszczędność paliwa. Ze względu na samą gospodarkę pedantyczni Europejczycy nigdy nie kupowaliby masowo samochodów z silnikiem Diesla. W rzeczywistości w samej Unii Europejskiej wiąże się to z szeregiem innych zalet, które te pojazdy z silnikiem Diesla mają w porównaniu z odpowiednikami benzynowymi. Pozwól nam zaprzyjaźnić się z nami (Ty), dowiesz się szczegółowo, jakie są zalety oprócz oszczędności paliwa, które mają silniki Diesla.
1. Silniki Diesla są bardziej ekonomiczne.
Jak wszyscy od dawna wiemy, najważniejszą i znaczącą zaletą każdego silnika wysokoprężnego w porównaniu z odpowiednikami benzynowymi jest jego mniejszy rozmiar. Niskie zużycie jednostki diesla wiąże się z jej cechą przekształcania tego oleju napędowego w energię. Na przykład taka jednostka napędowa z silnikiem wysokoprężnym spala paliwo (paliwo) wydajniej, co pozwala na otrzymanie około 45-50% całej energii z jednej objętości spalonego paliwa. Silnik benzynowy otrzymuje około 30% energii z tej samej objętości. Oznacza to, że 70% benzyny jest po prostu marnowane !!!
Ponadto silniki wysokoprężne mają wyższy stopień sprężania niż silniki benzynowe. A ponieważ na stopień tego sprężania wpływa czas zapłonu paliwa, odpowiednio okazuje się, że im wyższy stopień sprężania, tym większa sprawność silnika.
Ponadto wszystkie nowoczesne silniki wysokoprężne, ze względu na brak przepustnicy na kolektorze dolotowym, są bardziej wydajne, co było zwykle stosowane i jest stosowane do dziś we wszystkich samochodach benzynowych. Pozwala to dieslom (silnikom) uniknąć utraty cennej energii związanej z poborem powietrza, które jest niezbędne do zapalenia paliwa w silnikach benzynowych.
2. Silniki Diesla są bardziej niezawodne niż silniki benzynowe.
W ciągu ostatnich 50 lat silniki wysokoprężne okazały się bardziej niezawodne niż ich odpowiedniki benzynowe. Główną cechą tej jednostki wysokoprężnej jest brak wysokonapięciowego układu zapłonowego w samym samochodzie. W efekcie okazuje się, że w aucie z silnikiem diesla nie występują zakłócenia o częstotliwości radiowej z linii wysokiego napięcia, które często stają się sprawcami problemów z elektroniką samochodu.
Uważa się również, że większość wewnętrznych elementów silnika wysokoprężnego ma dłuższą żywotność i rzeczywiście tak jest. A wszystko za sprawą wyższego stopnia sprężania, gdzie elementy takiego diesla są już od początku trwalsze.
Z tego ważnego powodu na świecie jest wiele samochodów z silnikiem Diesla o przebiegu około, a nie tak wiele z takim samym przebiegiem samochodów benzynowych.
Jest jednak jedna istotna wada silników wysokoprężnych, która wcześniej prześladowała wszystkich fanów mocnych samochodów. Chodzi o to, że silniki wysokoprężne starej generacji miały bardzo małą moc na litr pojemności silnika. Ale na szczęście dla nas inżynierowie rozwiązali ten problem wraz z pojawieniem się samochodów z turbinami na rynku samochodowym. W rezultacie prawie wszystkie współczesne silniki wysokoprężne są wyposażone w turbiny, które pozwalają im dorównywać mocą (a czasem nawet przewyższać) z odpowiednikami benzynowymi. W szczególności, wraz z rozwojem nowych technologii w nowoczesnych silnikach wysokoprężnych, inżynierom udało się zminimalizować prawie wszystkie jego niedociągnięcia, które od dawna ścigają te silniki wysokoprężne.
3. Silnik wysokoprężny sam spala paliwo.
Inną główną zaletą wszystkich silników wysokoprężnych jest to, że samochody z silnikami wysokoprężnymi, niejako automatycznie, spalają w sobie paliwo, nie zużywając na to dodatkowej energii. Przypomnijmy naszym czytelnikom, że pomimo tego, że silnik wysokoprężny wykorzystuje dla siebie cykl czterosuwowy (dolot, sprężanie, spalanie i wydech), spalanie oleju napędowego następuje jakby spontanicznie bezpośrednio w silniku z wysokiego sprężania stosunek. do takiego samego spalania paliwa potrzebne są (potrzebne) świece zapłonowe, które są stale pod wysokim napięciem i wydzielają iskrę, która zapala benzynę w komorze spalania.
W silnikach wysokoprężnych nie są potrzebne świece zapłonowe, nie są też potrzebne przewody wysokiego napięcia itp. składniki. Z tego powodu koszt utrzymania pojazdów z jednostkami wysokoprężnymi jest znacznie obniżony w porównaniu do tych samych pojazdów benzynowych, w których świece zapłonowe, przewody wysokiego napięcia i związane z nimi inne elementy muszą być okresowo wymieniane.
4. Koszt oleju napędowego jest porównywalny z kosztem tej samej benzyny, a nawet niższy.
Pomimo faktu, że w Rosji koszt oleju napędowego jest prawie na tym samym poziomie co cena benzyny, należy zauważyć, że koszt oleju napędowego w wielu krajach świata, w tym w krajach europejskich, jest zauważalnie niższy niż w nasz kraj niż ta sama benzyna. Oznacza to, że okazuje się, że oprócz mniejszego zużycia paliwa, właściciele tych pojazdów z silnikiem diesla w innych krajach świata wydają na olej napędowy znacznie mniej pieniędzy niż inni posiadacze pojazdów benzynowych.
Ale nawet przy założeniu, że w naszym kraju olej napędowy kosztuje tyle samo, co benzyna (lub nawet drożej), zaleta takiej samej wydajności tych samochodów z silnikiem Diesla jest dla wielu oczywista. W końcu rezerwa mocy samochodu na pełnym zbiorniku oleju napędowego okazuje się znacznie większa niż w tym samym samochodzie wyposażonym w jednostkę benzynową.
5. Niższy koszt posiadania.
Oczywiście trudno dyskutować z taką przewagą (posiadanie samochodu z silnikiem benzynowym), ponieważ w niektórych przypadkach sam koszt konserwacji i naprawy samochodów z silnikiem Diesla może znacznie przewyższyć koszt przeglądu technicznego (konserwacji) samochodów benzynowych. I jest to rzeczywiście niepodważalny i udowodniony fakt. Ale z drugiej strony, jeśli weźmiemy pod uwagę koszty całkowite, koszt posiadania samochodu z silnikiem Diesla łącznie okazuje się znacznie niższy niż koszt tego samego analogu benzyny. Zwłaszcza na tych światowych rynkach samochodowych, na których istnieje zwiększone zapotrzebowanie na pojazdy z silnikiem Diesla. Wyjaśnijmy naszym czytelnikom, że w kosztach posiadania samochodu zawsze należy brać pod uwagę na rynku używanym specyficzną utratę ceny rynkowej samochodu i naturalne zużycie całego auta części podczas eksploatacji pojazdu (pojazdu). Z reguły samochody z silnikiem Diesla tracą na cenie znacznie mniej (i wolniej) niż te same odpowiedniki benzynowe. Ponadto, ze względu na większą trwałość części silników diesla, samochody te mają dłuższą żywotność, co w naturalny sposób pozwala wydać znacznie mniej pieniędzy.
Można więc powiedzieć, że w dłuższej perspektywie (od 5 lat i więcej) posiadanie samochodu z silnikiem diesla jest bardziej opłacalne niż samochodu z jednostką benzynową. To prawda, tutaj przyjaciele, należy zauważyć, że koszt modeli samochodów z silnikiem Diesla jest zwykle znacznie wyższy niż modeli benzynowych. Ale jeśli w przyszłości przez długi czas będziesz posiadał taki samochód z silnikiem Diesla i jeździł nim 20 000 - 30 000 tysięcy km rocznie, to taka nadpłata się opłaci ze względu na tę samą oszczędność paliwa.
6. Pojazdy z silnikiem Diesla są bezpieczniejsze.
Na przestrzeni lat udowodniono, że olej napędowy jest znacznie bezpieczniejszy niż ta sama benzyna z kilku powodów. Po pierwsze, olej napędowy jest mniej podatny na szybki i łatwy zapłon (pożar) w porównaniu z benzyną. Na przykład ten sam olej napędowy zwykle nie zapala się pod wpływem wysokiego źródła ciepła.
Po drugie, olej napędowy nie emituje niebezpiecznych oparów, podobnie jak benzyna. W rezultacie prawdopodobieństwo zapłonu oparów salyarki, które mogą spowodować pożar samochodu, w pojazdach z silnikiem Diesla jest znacznie mniejsze niż w tych samych benzynowych.
Wszystkie te czynniki sprawiają, że samochody z silnikiem Diesla na drogach całego świata są znacznie bezpieczniejsze niż samochody benzynowe. Na przykład w razie wypadku.
7. Spaliny samochodu z silnikiem Diesla zawierają mniej tlenku węgla niż benzyna.
Od samego początku pojawienia się tych turbin inżynierowie stanęli przed pewnym problemem związanym z zasilaniem tych turbosprężarek. Z reguły sam wirnik turbiny obraca się dzięki energii uzyskanej ze spalin samochodu. Jeśli porównamy ze sobą samochody benzynowe i wysokoprężne, to turbiny w silnikach wysokoprężnych pracują znacznie wydajniej, ponieważ w samochodzie z silnikiem wysokoprężnym ilość spalin na wytworzoną objętość jest znacznie większa niż w jednostce benzynowej. Z tego powodu turbosprężarki silnika wysokoprężnego dostarczają maksymalną moc znacznie szybciej i wcześniej niż pojazdy benzynowe. Oznacza to, że już przy niskich obrotach zaczynają odczuwać maksymalną moc samochodu i jego moment obrotowy.
9. Silniki Diesla mogą pracować na paliwie syntetycznym bez dodatkowych modyfikacji.
Kolejną ważną zaletą silników wysokoprężnych jest możliwość pracy na paliwie syntetycznym bez istotnych zmian w konstrukcji jednostki napędowej. Z drugiej strony silniki benzynowe mogą zasadniczo działać na paliwach alternatywnych. Ale do tego potrzebują znaczących zmian w samej konstrukcji jednostki napędowej. W przeciwnym razie silnik benzynowy pracujący na paliwie alternatywnym po prostu szybko ulegnie awarii.
Obecnie eksperymentuje z biobutanolem (paliwem), który jest doskonałym syntetycznym biopaliwem do wszystkich pojazdów benzynowych. Ten rodzaj paliwa prawdopodobnie nie spowoduje żadnych znaczących szkód w samochodach benzynowych bez wprowadzenia jakichkolwiek zmian w konstrukcji silnika.