Diagrama dispozitivului motorului diesel. Motor diesel: avantaje și dezavantaje

În același an a fost testat cu succes. Diesel s-a angajat activ în vânzarea de licențe pentru noul motor. În ciuda eficienței ridicate și ușurinței de operare în comparație cu un motor cu abur, utilizarea practică a unui astfel de motor a fost limitată: era inferioară motoarelor cu abur din acea vreme ca dimensiune și greutate.

Primele motoare diesel funcționau cu uleiuri vegetale sau produse petroliere ușoare. Interesant, el a propus inițial praful de cărbune ca combustibil ideal. Experimentele au arătat, de asemenea, imposibilitatea utilizării prafului de cărbune ca combustibil - în primul rând din cauza proprietăților abrazive ridicate atât ale prafului în sine, cât și ale cenușii rezultate din ardere; au existat si mari probleme cu alimentarea cu praf a cilindrilor.

Principiul de funcționare

Ciclu în patru timpi

• prima masura. Admisie. Corespunde la 0° - 180° de rotație a arborelui cotit. Prin supapa de admisie deschisă ~345-355°, aerul intră în cilindru, la 190-210° supapa se închide. Cel puțin până la 10-15 ° de rotație a arborelui cotit, supapa de evacuare este deschisă simultan, timpul de deschidere a îmbinării supapelor se numește suprapunerea supapelor .
• a 2-a bataie. Comprimare. Corespunde la 180° - 360° de rotație a arborelui cotit. Pistonul, deplasându-se la PMS (centrul mort superior), comprimă aerul de 16 (la viteză mică) -25 (la viteză mare).
• a 3-a bataie. Cursa de lucru, dilatare. Corespunde cu rotația arborelui cotit de 360° - 540°. Când combustibilul este pulverizat în aer fierbinte, se inițiază arderea combustibilului, adică evaporarea parțială a acestuia, formarea de radicali liberi în straturile de suprafață de picături și vapori și, în cele din urmă, se aprinde și se arde pe măsură ce iese din duză. , produse de ardere, expansiunea, deplasați pistonul în jos. Injecția și, în consecință, aprinderea combustibilului are loc puțin mai devreme decât momentul în care pistonul ajunge în punctul mort din cauza unei anumite inerții a procesului de ardere. Diferența față de avansul la aprindere la motoarele pe benzină este că întârzierea este necesară numai din cauza prezenței timpului de pornire, care în fiecare motor diesel particular este o valoare constantă și nu poate fi schimbată în timpul funcționării. Arderea combustibilului într-un motor diesel are loc astfel o perioadă lungă de timp, atâta timp cât durează alimentarea unei porțiuni de combustibil din duză. Ca rezultat, procesul de lucru se desfășoară la o presiune a gazului relativ constantă, datorită căreia motorul dezvoltă un cuplu mare. De aici rezultă două concluzii importante.
  • 1. Procesul de ardere într-un motor diesel durează exact cât este nevoie pentru a injecta o anumită porțiune de combustibil, dar nu mai mult decât cursa de lucru.
  • 2. Raportul combustibil/aer din cilindrul de motorină poate diferi semnificativ de cel stoichiometric și este foarte important să se asigure un exces de aer, deoarece flacăra pistoletului ocupă o mică parte din volumul camerei de ardere și al atmosfera din camera trebuie sa asigure continutul necesar de oxigen pana la ultima. Dacă acest lucru nu se întâmplă, are loc o eliberare masivă de hidrocarburi nearse cu funingine - „locomotiva diesel” dă „urs”.).
• a 4-a bataie. Eliberare. Corespunde la 540° - 720° de rotație a arborelui cotit. Pistonul urcă, prin supapa de evacuare deschisă la 520-530 °, pistonul împinge gazele de evacuare din cilindru.

În funcție de designul camerei de ardere, există mai multe tipuri de motoare diesel:

• Diesel cu camera nedivizata: camera de ardere se realizeaza in piston, iar combustibilul este injectat in spatiul de deasupra pistonului. Principalul avantaj este consumul minim de combustibil. Dezavantajul este zgomotul crescut („munca grea”), mai ales la relanti. În prezent, se lucrează intens pentru a elimina acest neajuns. De exemplu, un sistem Common Rail folosește preinjecția (adesea în mai multe etape) pentru a reduce duritatea.
• Diesel cu camera dublata: combustibilul este alimentat în camera suplimentară. La majoritatea motoarelor diesel, o astfel de cameră (se numește vortex sau precamera) este conectată la cilindru printr-un canal special, astfel încât, atunci când este comprimat, aerul care intră în această cameră se învârte intens. Acest lucru contribuie la o bună amestecare a combustibilului injectat cu aer și la arderea mai completă a combustibilului. O astfel de schemă a fost mult timp considerată optimă pentru motoarele diesel ușoare și a fost utilizată pe scară largă în mașinile de pasageri. Cu toate acestea, din cauza eficienței mai slabe, ultimele două decenii au înlocuit în mod activ astfel de motoare diesel cu motoare cu o singură cameră și sisteme de alimentare cu combustibil Common Rail.

ciclu de împingere

Purjarea unui motor diesel în doi timpi: în partea de jos - ferestre de purjare, supapa de evacuare din partea de sus este deschisă

În plus față de ciclul în patru timpi descris mai sus, un ciclu în doi timpi poate fi utilizat într-un motor diesel.

În timpul cursei de lucru, pistonul coboară, deschizând ferestrele de evacuare în peretele cilindrului, gazele de eșapament ies prin ele, geamurile de admisie se deschid în același timp sau ceva mai târziu, cilindrul este suflat cu aer proaspăt din suflantă - efectuat epurare combinând cursele de admisie și evacuare. Când pistonul se ridică, toate ferestrele se închid. Din momentul în care geamurile de admisie se închid, începe compresia. Chiar înainte de a ajunge la PMS, combustibilul este pulverizat de la duză și se aprinde. Are loc o expansiune - pistonul coboară și deschide din nou toate ferestrele etc.

Scavengingul este o verigă slabă inerentă în ciclul în doi timpi. Timpul de purjare, în comparație cu alte cicluri, este mic și este imposibil de mărit, altfel eficiența cursei va scădea din cauza scurtării acesteia. Într-un ciclu în patru timpi, jumătate din ciclu este alocată pentru aceleași procese. De asemenea, este imposibil să separați complet evacuarea și încărcarea cu aer proaspăt, astfel încât o parte din aer se pierde, mergând direct în conducta de evacuare. Dacă schimbarea ciclurilor este asigurată de același piston, există o problemă asociată cu simetria deschiderii și închiderii ferestrelor. Pentru un schimb mai bun de gaz, este mai avantajos să existe o deschidere și închidere anticipată a geamurilor de evacuare. Apoi, evacuarea, începând mai devreme, va asigura o scădere a presiunii gazelor reziduale din cilindru până la începutul purjării. Cu geamurile de evacuare închise mai devreme și ferestrele de admisie încă deschise, cilindrul este reîncărcat cu aer, iar dacă suflanta asigură o presiune în exces, devine posibilă presurizarea.

Ferestrele pot fi folosite atât pentru gazele de evacuare, cât și pentru admisia de aer proaspăt; o astfel de epurare se numește slot sau fereastră. Dacă gazele de eșapament sunt evacuate printr-o supapă din chiulasă, iar geamurile sunt folosite doar pentru a lăsa aer proaspăt, purjarea se numește supapă-slot. Sunt motoare in care in fiecare cilindru sunt doua pistoane in contra miscare; fiecare piston își controlează ferestrele - o intrare, cealaltă ieșire (sistemul Fairbanks-Morse - Junkers - Koreyvo: motoarele diesel ale acestui sistem din familia D100 au fost utilizate la locomotivele diesel TE3, TE10, motoarele cu rezervor 4TPD, 5TD (F) (T) -64), 6TD (T -80UD), 6TD-2 (T-84), în aviație - pe bombardiere Junkers (Jumo 204, Jumo 205).

Într-un motor în doi timpi, cursele de lucru apar de două ori mai des decât într-unul în patru timpi, dar datorită prezenței unei purje, un motor diesel în doi timpi este mai puternic decât unul în patru timpi de același volum. de maxim 1,6-1,7 ori.

În prezent, motoarele diesel cu viteză redusă în doi timpi sunt utilizate pe scară largă pe nave maritime mari cu o propulsie directă (fără viteze). Datorită dublării numărului de timpi la aceeași turație, ciclul în doi timpi este benefic atunci când este imposibilă creșterea turației, în plus, un motor diesel în doi timpi este tehnic mai ușor de inversat; astfel de motoare diesel de viteză mică au o putere de până la 100.000 CP.

Datorită faptului că este dificil să se organizeze purjarea camerei vortex (sau a precamerei) într-un ciclu în doi timpi, motoarele diesel în doi timpi sunt construite numai cu camere de ardere nedivizate.

Opțiuni de proiectare

Motoarele diesel medii și grele în doi timpi se caracterizează prin utilizarea pistoanelor compozite, care folosesc un cap de oțel și o fustă din duraluminiu. Scopul principal al acestei complicații a designului este de a reduce masa totală a pistonului, menținând în același timp rezistența maximă posibilă la căldură a fundului. Modelele răcite cu ulei răcite cu lichid sunt foarte des folosite.

Motoarele în patru timpi care conțin traverse în design sunt alocate unui grup separat. La motoarele cu cruce, biela este conectată la cruce - un glisor conectat la piston printr-o tijă (sucitoare). Crucea funcționează de-a lungul ghidajului său - traversa, fără expunere la temperaturi ridicate, eliminând complet efectul forțelor laterale asupra pistonului. Acest design este tipic pentru motoarele maritime mari cu cursă lungă, adesea cu dublă acțiune, cursa pistonului în ele poate ajunge la 3 metri; pistoanele portbagajului de asemenea dimensiuni ar fi supraponderale, portbagajul cu o astfel de zonă de frecare ar reduce semnificativ eficiența mecanică a unui motor diesel.

Motoare reversibile

Arderea combustibilului injectat în cilindrul de motorină are loc pe măsură ce acesta este injectat. Acesta este motivul pentru care un motor diesel produce un cuplu ridicat la turații mici, ceea ce face ca un vehicul alimentat cu motorină să fie mai receptiv în mișcare decât același vehicul pe benzină. Din acest motiv, și datorită eficienței mai mari, majoritatea camioanelor sunt echipate în prezent cu motoare diesel.. De exemplu, în Rusia în 2007, aproape toate camioanele și autobuzele erau echipate cu motoare diesel (tranziția finală a acestui segment de vehicule de la motoare pe benzină la motoare diesel era planificată să fie finalizată până în 2009). Acesta este, de asemenea, un avantaj la motoarele marine, deoarece cuplul mare la turații reduse face mai ușoară utilizarea eficientă a puterii motorului, iar eficiența teoretică mai mare (vezi ciclul Carnot) are ca rezultat o eficiență mai mare a combustibilului.

În comparație cu motoarele pe benzină, evacuarea motorului diesel are de obicei mai puțin monoxid de carbon (CO), dar acum, odată cu introducerea convertoarelor catalitice pe motoarele pe benzină, acest beneficiu este mai puțin pronunțat. Principalele gaze toxice care sunt prezente în evacuare în cantități apreciabile sunt hidrocarburile (HC sau CH), oxizii (oxizii) de azot (NO x) și funinginea (sau derivații acesteia) sub formă de fum negru. Cele mai poluante vehicule din Rusia sunt camioanele și autobuzele diesel, care sunt adesea vechi și nereglementate.

Un alt aspect important de siguranță este că motorina este nevolatil (adică nu se evaporă ușor) și astfel motoarele diesel sunt mult mai puțin probabil să ia foc, mai ales că nu folosesc un sistem de aprindere. Împreună cu eficiența ridicată a combustibilului, acest lucru a condus la utilizarea pe scară largă a motoarelor diesel în rezervoare, deoarece în operațiunile de zi cu zi fără luptă riscul de incendiu în compartimentul motorului din cauza scurgerilor de combustibil a fost redus. Pericolul de incendiu mai mic al unui motor diesel în condiții de luptă este un mit, deoarece, atunci când penetrează armura, proiectilul sau fragmentele sale au o temperatură mult mai mare decât punctul de aprindere al vaporilor de motorină și sunt, de asemenea, capabili să dea foc destul de ușor celor scurți. combustibil. Detonarea unui amestec de vapori de motorină cu aer într-un rezervor de combustibil perforat este comparabilă în consecințe cu o explozie de muniție, în special în tancurile T-34, a dus la ruperea sudurilor și la detonarea părții frontale superioare. a carenei blindate. Pe de altă parte, un motor diesel din construcția rezervorului este inferior unui carburator în ceea ce privește puterea specifică și, prin urmare, în unele cazuri (putere mare cu un compartiment mic al motorului) poate fi mai avantajos să se utilizeze o unitate de putere cu carburator (deși acest lucru este tipic pentru unitățile de luptă prea ușoare).

Desigur, există și dezavantaje, printre care se numără ciocănirea caracteristică a unui motor diesel în timpul funcționării acestuia. Cu toate acestea, ele sunt observate în principal de proprietarii de mașini cu motoare diesel și sunt aproape invizibile pentru un străin.

Dezavantajele evidente ale motoarelor diesel sunt necesitatea de a folosi un starter de mare putere, turbiditatea și solidificarea (depilare) a motorinei de vară la temperaturi scăzute, complexitatea și costul mai mare al reparației echipamentelor de alimentare cu combustibil, deoarece pompele de înaltă presiune sunt dispozitive de precizie. De asemenea, motoarele diesel sunt extrem de sensibile la contaminarea combustibilului cu particule mecanice și apă. Reparația motoarelor diesel, de regulă, este mult mai costisitoare decât repararea motoarelor pe benzină dintr-o clasă similară. Capacitatea în litri a motoarelor diesel este de obicei inferioară celei a motoarelor pe benzină, deși motoarele diesel au un cuplu mai uniform și mai mare în cilindree. Performanța de mediu a motoarelor diesel a fost semnificativ inferioară celei pe benzină până de curând. La motoarele diesel clasice cu injecție controlată mecanic, este posibil să se instaleze doar convertoare de gaze de eșapament oxidante care funcționează la temperaturi ale gazelor de eșapament peste 300 ° C, care oxidează doar CO și CH la dioxid de carbon (CO 2) și apă care sunt inofensive pentru oameni. De asemenea, aceste convertoare obișnuiau să se defecteze din cauza otrăvirii cu compuși cu sulf (cantitatea de compuși cu sulf din gazele de eșapament depinde direct de cantitatea de sulf din motorină) și depunerea particulelor de funingine pe suprafața catalizatorului. Situația a început să se schimbe abia în ultimii ani în legătură cu introducerea motoarelor diesel ale așa-numitului sistem Common Rail. La acest tip de motoare diesel, injecția de combustibil se realizează prin duze controlate electronic. Furnizarea unui impuls electric de control este realizată de o unitate de control electronică care primește semnale de la un set de senzori. Senzorii monitorizează diverși parametri ai motorului care afectează durata și sincronizarea impulsului de combustibil. Deci, din punct de vedere al complexității, un motor diesel modern - și la fel de prietenos cu mediul ca pe benzină - nu este în niciun fel inferior omologul său pe benzină și, din punct de vedere al anumitor parametri (complexitate), îl depășește semnificativ. Deci, de exemplu, dacă presiunea combustibilului în injectoarele unui motor diesel convențional cu injecție mecanică este de la 100 la 400 bar (aproximativ echivalent cu „atmosfere”), atunci în cele mai recente sisteme Common-rail este în intervalul de la 1000. la 2500 bar, ceea ce presupune o mare problemă. De asemenea, sistemul catalitic al motoarelor diesel de transport moderne este mult mai complicat decât motoarele pe benzină, deoarece catalizatorul trebuie să poată funcționa în condiții de compoziție instabilă a gazelor de eșapament și, în unele cazuri, introducerea așa-numitului "filtru de particule" (DPF - filtru de particule) este necesar. Un „filtru de particule” este o structură convențională asemănătoare unui convertor catalitic instalată între o galerie de evacuare diesel și un catalizator în fluxul de evacuare. În filtrul de particule se dezvoltă o temperatură ridicată, la care particulele de funingine pot fi oxidate de oxigenul rezidual conținut în gazele de eșapament. Cu toate acestea, o parte din funingine nu este întotdeauna oxidată și rămâne în „filtrul de particule”, astfel încât programul unității de control comută periodic motorul în modul „curățare filtru de particule” prin așa-numita „post-injecție”, adică, injectarea de combustibil suplimentar în cilindri la sfârșitul fazei de ardere pentru a crește temperatura gazelor și, în consecință, curățarea filtrului prin arderea funinginei acumulate. Standardul de facto în proiectarea motoarelor diesel de transport a devenit prezența unui turbocompresor, iar în ultimii ani - și "intercooler" - un dispozitiv care răcește aerul după compresie turbocompresor - astfel incat dupa racire sa obtina o mare masa aer (oxigen) în camera de ardere la aceeași capacitate a colectoarelor și Supraalimentatorul a făcut posibilă creșterea caracteristicilor specifice de putere ale motoarelor diesel de masă, deoarece permite trecerea mai multor aer prin cilindri în timpul ciclului de lucru.

Practic, designul unui motor diesel este similar cu cel al unui motor pe benzină. Cu toate acestea, părți similare ale unui motor diesel sunt mai grele și mai rezistente la presiuni mari de compresie care apar într-un motor diesel, în special, șlefuirea de pe suprafața oglinzii cilindrului este mai aspră, dar duritatea pereților blocului de cilindri este mai mare. Capetele pistoanelor sunt însă special concepute pentru caracteristicile de ardere ale motoarelor diesel și sunt aproape întotdeauna proiectate pentru rapoarte de compresie mai mari. În plus, capetele pistonului dintr-un motor diesel sunt situate deasupra (pentru un motor diesel de automobile) planul superior al blocului de cilindri. În unele cazuri - la motoarele diesel mai vechi - capetele pistonului conțin o cameră de ardere ("injecție directă").

Aplicații

Motoarele diesel sunt utilizate pentru a conduce centrale electrice staționare, pe șine (locomotive diesel, locomotive diesel, trenuri diesel, vagoane) și vehicule fără șenile (mașini, autobuze, camioane), mașini și mecanisme autopropulsate (tractoare, role de asfalt, racle etc. .). ), precum și în construcțiile navale ca motoare principale și auxiliare.

Mituri despre motoarele diesel

Motor diesel turboalimentat

• Motorul diesel este prea lent.

Motoarele diesel moderne cu turbocompresor sunt mult mai eficiente decât predecesorii lor și, uneori, depășesc omoloagele lor pe benzină cu aspirație naturală (fără turbocompresor) de aceeași cilindree. Acest lucru este dovedit de prototipul diesel Audi R10, care a câștigat cursa de 24 de ore de la Le Mans, și de noile motoare BMW, care nu sunt inferioare ca putere față de motoarele pe benzină cu aspirație naturală (fără turbocompresor) și au în același timp uriașe. cuplu.

• Motorul diesel este prea tare.

Funcționarea puternică a motorului indică o funcționare necorespunzătoare și posibile defecțiuni. De fapt, unele motoare mai vechi cu injecție directă funcționează destul de greu. Odată cu apariția sistemelor de combustibil de înaltă presiune common-rail („Common-rail”), motoarele diesel au reușit să reducă semnificativ zgomotul, în primul rând datorită împărțirii unui impuls de injecție în mai multe (de obicei, de la 2 la 5 impulsuri).

• Motorul diesel este mult mai economic.

Economia principală se datorează eficienței mai mari a motorului diesel. În medie, o motorină modernă consumă cu până la 30% mai puțin combustibil. Durata de viață a unui motor diesel este mai lungă decât a unui motor pe benzină și poate ajunge la 400-600 mii de kilometri. Piesele de schimb pentru motoarele diesel sunt ceva mai scumpe, costul reparațiilor este și el mai mare, în special pentru echipamentele cu combustibil. Din motivele de mai sus, costul de funcționare a unui motor diesel este ceva mai mic decât cel al unui motor pe benzină. Economiile în comparație cu motoarele pe benzină cresc proporțional cu puterea, ceea ce determină popularitatea utilizării motoarelor diesel în vehiculele comerciale și vehiculele grele.

• Un motor diesel nu poate fi convertit pentru a utiliza gaz mai ieftin drept combustibil.

Din primele momente ale construcției motoarelor diesel, au fost construite și sunt construite un număr foarte mare dintre ele, concepute pentru a funcționa pe gaz de compoziție diferită. Practic, există două moduri de a converti motoarele diesel în gaz. Prima metodă este că un amestec sărac de gaz-aer este furnizat cilindrilor, comprimat și aprins de un mic jet pilot de motorină. Un motor care funcționează în acest mod se numește motor diesel-gaz. A doua modalitate este să convertiți un motor diesel cu o reducere a raportului de compresie, să instalați un sistem de aprindere și, de fapt, să construiți un motor pe gaz în loc de un motor diesel pe baza acestuia.

deţinători de recorduri

Cel mai mare/cel mai puternic motor diesel

Configurație - 14 cilindri în linie

Volumul de lucru - 25 480 litri

Diametrul cilindrului - 960 mm

Cursa pistonului - 2500 mm

Presiune efectivă medie - 1,96 MPa (19,2 kgf / cm²)

Putere - 108.920 CP la 102 rpm. (recul pe litru 4,3 CP)

Cuplu - 7 571 221 Nm

Consum de combustibil - 13.724 litri pe oră

Greutate uscată - 2300 tone

Dimensiuni - lungime 27 metri, inaltime 13 metri

Cel mai mare motor diesel pentru un camion

MTU 20V400 proiectat pentru instalare pe un autobasculant minier BelAZ-7561.

Putere - 3807 CP la 1800 rpm. (Consum specific de combustibil la puterea nominală 198 g/kW*h)

Cuplu - 15728 Nm

Cel mai mare/cel mai puternic motor diesel de serie pentru o mașină de pasageri în serie

Audi 6.0 V12 TDI din 2008 este instalat pe Audi Q7.

Configurație - 12 cilindri în formă de V, unghi de cambra 60 de grade.

Volumul de lucru - 5934 cm³

Diametrul cilindrului - 83 mm

Cursa - 91,4 mm

Raport de compresie - 16

Putere - 500 CP la 3750 rpm. (retur pe litru - 84,3 CP)

Cuplu - 1000 Nm în intervalul 1750-3250 rpm.

Funcționarea unui motor diesel în secolul trecut a fost asociată cu un miros neplăcut, vuiet și fum negru gros care ieșea din coș. Însă în ultimul deceniu, tehnologia diesel s-a dezvoltat cu un pas rapid.

Motoarele au devenit mai silențioase, mirosul gazelor de eșapament a dispărut aproape complet, iar daunele cauzate mediului au început să se reducă la zero. Cu toate acestea, principiul de funcționare nu s-a schimbat.

Principiul de funcționare al motorului diesel

Diferența dintre un motor diesel și un motor pe benzină se datorează faptului că amestecarea combustibilului cu aerul are loc nu în exterior, ci în interiorul cilindrului.

În plus, amestecul se aprinde de la sine, fără bujie. Designul motorului include:

1. Cilindru.
2. Supape de intrare și ieșire.
3. Piston.
4. injector de combustibil.

În acest videoclip, veți afla cum funcționează un motor diesel. Privește și ia notă!

Puteți descrie principiul de funcționare a motorului luând în considerare acțiunile pistonului, supapelor și duzelor în timpul fiecărei curse. De obicei sunt patru.

cursa - admisie combustibil

Pistonul are două puncte moarte: sus (TDC) și jos (BDC). În timpul primei curse, supapele de admisie se deschid și supapele de evacuare se închid. În cilindru se creează un vid. Aerul intră.

bataie - compresie

Toate supapele sunt închise. Pistonul se deplasează de la BDC la PMS, comprimând aerul care a intrat în timpul cursei 1 până la 5 MPa. Temperatura sa se ridică la 700 C.

Tact - lovitură (expansiune)

Pistonul este la PMS. Pompa de combustibil de înaltă presiune furnizează combustibil către cilindru prin injector. Când este pulverizat, se amestecă cu aerul încălzit și se aprinde spontan.

În timpul arderii, temperatura crește la 1800 C o, iar presiunea la 11 MPa. Pistonul începe să se miște de la TDC la BDC, făcând o muncă utilă. La sfârșitul cursei de lucru, temperatura din interiorul cilindrului scade la 700-800 C o, iar presiunea scade la 300-500 kPa.

accident vascular cerebral - eliberare de gaze

Supapa de admisie este închisă, supapa de evacuare este deschisă. Pistonul împinge gazele de eșapament prin el. Temperatura din interior scade la 500 C o, iar presiunea la 100 kPa.

Avantajele motorinelor

În acest videoclip, vi se va spune care sunt diferențele și avantajele motoarelor diesel de pe benzină.

Motoarele care efectuează lucrări utile prin arderea motorinei au mai multe avantaje față de dispozitivele pe benzină:

1. Consum redus de combustibil cu o treime.
2. Fara sistem de aprindere.
3. Resursa motrică a crescut de o dată și jumătate.
4. Stabilitatea parametrilor de control.
5. Randamentul mediu este de 40%, la motoarele cu turbo este peste 50%.
6. Cuplu mare.
7. Saturație scăzută a gazelor de eșapament cu dioxid de carbon (ecologia este mai puțin afectată).
8. Siguranta la incendiu datorita faptului ca motorina nu se poate aprinde spontan.

Printre minusurile „dieselului” se remarcă dificultatea pornirii la rece. Motorul este o sursă de vibrații puternice și zgomot puternic. Cu toate acestea, modelele moderne sunt lipsite de aceste neajunsuri.

Schema de funcționare a nodurilor individuale

Designul unui motor diesel modern include următoarele componente:

1. Turbocompresor (turbocompresor, turbină).
2. Intercooler.
3. Arzator de combustibil.

Luați în considerare schema de funcționare a nodurilor compozite.

Turbocompresor

Vedere în secțiune a unui turbocompresor

Experiența a arătat că combustibilul nu are timp să se ardă în momentul în care pistonul se deplasează în punctul mort. Prin urmare, dacă îl faceți să se ardă complet, puterea motorului va crește dramatic.

Pentru aceasta, a fost creat un turbocompresor, care asigură alimentarea cu combustibil sub presiune excesivă și contribuie la arderea sa completă. Designul turbocompresorului include:

• Două carcase (una pentru turbină, cealaltă pentru compresor);
• Carcasă lagăr cu un arbore care leagă rotorul turbinei și roata compresorului;
• Rulmenti - suport pentru montaj;
• Plasă de protecție din oțel.

Schema lucrării sale este următoarea:

1. Compresorul aspiră aer din atmosfera exterioară;
2. Rotorul compresorului, antrenat de rotorul turbinei, îl comprimă;
3. Aerul comprimat este răcit de un intercooler;
4. Aerul este curatat de filtru si alimentat prin galeria de admisie a motorului, dupa care supapa de evacuare se inchide. Se va deschide după finalizarea cursei de lucru;
5. Gazele de eșapament care intră prin galeria de evacuare, când trec prin canalul de îngustare al carcasei turbinei, măresc viteza și afectează rotorul;
6. Viteza de rotație a turbinei crește la aproximativ 1500 rpm, drept urmare rotorul compresorului este antrenat (sunt conectați printr-un arbore);
7. Ciclul se repetă.

Pe măsură ce aerul se răcește, densitatea acestuia crește. Prin urmare, mai mult este furnizat cilindrului motorului. O cantitate mare de aer contribuie la arderea completă a combustibilului, ceea ce crește puterea motorului diesel. În același timp, impactul negativ asupra mediului este redus.

Tip de intercooler pentru motor diesel

intercooler

Comprimarea aerului nu numai că îi crește densitatea, ci și temperatura. Pe de o parte, fluxul unei cantități mari de oxigen în cilindru are un efect pozitiv asupra arderii combustibilului. Dar, pe de altă parte, intrarea aerului cald contribuie la distrugerea rapidă a structurii.

Prin urmare, este nevoie de un dispozitiv care să reducă temperatura aerului comprimat. Acesta este intercooler-ul. Principiul de funcționare al intercooler-ului este răcirea substanței fierbinți prin schimbul de căldură rece între ele.

Este posibil să utilizați două tipuri de intercooler:

• Aer la aer. Radiatorul dispozitivului transferă căldura aerului încălzit în atmosferă. Designul este extrem de simplu, prin urmare este larg răspândit;
• Aer la apă. În primul rând, gazele de eșapament intră în compresor, apoi trec prin radiatorul intercooler, care este spălat cu apă. Dispozitivele sunt foarte eficiente și compacte. Dar, în plus, sunt necesare un radiator pentru răcirea apei și o pompă pentru circulația acesteia, o unitate de control.

Nu contează ce tip de dispozitiv îi aparține intercooler-ul.

Rezultatul lucrării este neschimbat: temperatura aerului comprimat de compresor este redusă de radiator.

Intercooler-ul în sine poate fi numit un radiator de răcire, format din tuburi din materiale cu o conductivitate termică ridicată.

Duză

Dispozitivul unui motor diesel asigură prezența uneia sau mai multor duze. Aceste piese sunt concepute pentru a distribui și pulveriza combustibil.

Schema injectorului motorului diesel

Cu ajutorul lor, camera de ardere este sigilată. Injectoarele moderne lucrează de la came arborelui cu came prin împingător. Alimentarea și evacuarea combustibilului se face prin canale situate în capul blocului.

Dozarea acestuia este asigurată de o unitate de control care trimite semnale către supapele de închidere cu proprietăți electromagnetice. Duzele funcționează în modul pulsat. Aceasta înseamnă că înainte de injectarea principală a combustibilului, se realizează alimentarea preliminară a acestuia.

În același timp, funcționarea motorului diesel devine mai moale, iar nivelul emisiilor toxice în atmosferă scade.

Astfel, un motor diesel este un set de noduri interconectate.

Turbocompresorul furnizează aer comprimat răcit de intercooler către camera de ardere. Combustibilul îi este furnizat prin duză. Dacă cel puțin unul dintre noduri se defectează, funcționarea motorului este imposibilă.

Puțin diferit de analogii benzinei. Principala diferență poate fi considerată aprinderea amestecului combustibil-aer, care nu provine dintr-o sursă externă (scânteie de aprindere), ci din compresie și încălzire puternică.

Cu alte cuvinte, autoaprinderea combustibilului are loc într-un motor diesel. În acest caz, combustibilul trebuie să fie furnizat la o presiune extrem de ridicată, deoarece este necesar să pulverizați combustibilul cât mai eficient posibil în cilindrii unui motor diesel. În acest articol, vom vorbi despre ce sisteme de injecție diesel sunt utilizate în mod activ astăzi și, de asemenea, vom lua în considerare designul și principiul lor de funcționare.

Citiți în acest articol

Cum funcționează sistemul de alimentare cu motorină?

După cum sa menționat mai sus, într-un motor diesel are loc autoaprinderea amestecului de lucru de combustibil și aer. În acest caz, la început este furnizat doar aer în cilindru, apoi acest aer este puternic comprimat și încălzit din compresie. Pentru a aprinde, trebuie să aplicați mai aproape de sfârșitul cursei de compresie.

Având în vedere că aerul este foarte compresibil, combustibilul trebuie, de asemenea, să fie injectat la presiune ridicată și atomizat eficient. Presiunea de injecție poate diferi la diferite motoare diesel, începând, în medie, de la 100 de atmosfere și terminând cu o cifră impresionantă de peste 2 mii de atmosfere.

Pentru cea mai eficientă alimentare cu combustibil și asigurarea condițiilor optime de autoaprindere a încărcăturii, urmată de arderea completă a amestecului, injecția de combustibil se realizează printr-un injector diesel.

Se pare că, indiferent de tipul de sistem de alimentare utilizat, există întotdeauna două elemente principale în motoarele diesel:

• un dispozitiv pentru crearea unei presiuni ridicate a combustibilului;

Cu alte cuvinte, la multe motoare diesel se creează presiune (pompa de combustibil de înaltă presiune), iar motorina este furnizată cilindrilor prin duze. În ceea ce privește diferențele, în diferite sisteme de alimentare cu combustibil, pompa poate avea unul sau altul, iar injectoarele diesel în sine diferă de asemenea prin design.

De asemenea, sistemele de alimentare pot diferi în ceea ce privește amplasarea anumitor componente, pot avea scheme de control diferite etc. Să ne uităm la sistemele de injecție diesel mai detaliat.

Sisteme de alimentare cu motor diesel: o privire de ansamblu

Dacă împărțim sistemele de putere ale motoarelor diesel, care sunt cele mai răspândite, putem distinge următoarele soluții:

• Sistem de alimentare bazat pe pompa de injectie in-line (pompa de injectie in-line);
• Un sistem de alimentare cu combustibil care are o pompă de injecție de combustibil de tip distribuție;
• Soluții cu duze de pompă;
• Injecție de combustibil Common Rail (acumulator de înaltă presiune în Common Rail).

Aceste sisteme au și un număr mare de subspecii, iar în fiecare caz unul sau altul este cel principal.

• Deci, să începem cu cea mai simplă schemă, care presupune prezența unei pompe de combustibil în linie. Pompa de injecție în linie este o soluție bine-cunoscută și dovedită care a fost folosită la motoarele diesel de zeci de ani. O astfel de pompă este utilizată în mod activ pe echipamente speciale, camioane, autobuze etc. În comparație cu alte sisteme, pompa este destul de mare ca dimensiune și greutate.

Pe scurt, pompele de injecție în linie se bazează pe. Numărul lor este egal cu numărul de cilindri ai motorului. Perechea pistonului este un cilindru care se mișcă într-un „sticlă” (manșon). La deplasarea în sus, combustibilul este comprimat. Apoi, când presiunea atinge valoarea necesară, se deschide o supapă specială.

Ca urmare, combustibilul precomprimat intră în duză, după care are loc injecția. După ce pistonul începe să se miște înapoi în jos, canalul de admisie a combustibilului se deschide. Prin canal, combustibilul umple spațiul de deasupra pistonului, apoi ciclul se repetă. Pentru ca motorina să intre în perechile de piston, sistemul are în plus o pompă de rapel separată.

Pistonurile în sine funcționează datorită faptului că dispozitivul de pompă are un arbore cu came. Acest arbore funcționează în mod similar acolo unde camele „împing” supapele. Arborele pompei în sine este antrenat de motor, deoarece pompa de injecție este conectată la motor folosind un ambreiaj de avans injecție. Ambreiajul specificat vă permite să reglați funcționarea și să reglați pompa de injecție în timpul funcționării motorului.

• Sistemul de alimentare cu o pompă de distribuție nu diferă mult de schema cu o pompă de injecție în linie. Pompa de injecție de distribuție este similară cu cea în linie în design, în timp ce numărul de perechi de piston este redus în ea.

Cu alte cuvinte, dacă într-o pompă în linie sunt necesare perechi pentru fiecare cilindru, atunci într-o pompă de distribuție sunt suficiente 1 sau 2 perechi de piston. Faptul este că în acest caz o pereche este suficientă pentru a furniza combustibil la 2, 3 sau chiar 6 cilindri.

Acest lucru a devenit posibil datorită faptului că pistonul a putut nu numai să se miște în sus (compresie) și în jos (admisie), ci și să se rotească în jurul axei. O astfel de rotație a făcut posibilă implementarea deschiderii alternative a orificiilor de evacuare prin care combustibilul diesel este alimentat la duze sub presiune ridicată.

Dezvoltarea ulterioară a acestei scheme a dus la apariția unei pompe de injecție rotative mai moderne. Într-o astfel de pompă, se folosește un rotor, în care sunt instalate pistonii. Aceste pistonuri se deplasează unul spre celălalt, iar rotorul se rotește. Acesta este modul în care motorina este comprimată și distribuită pe cilindrii motorului.

Principalul avantaj al pompei de distribuție și al varietăților sale este greutatea redusă și compactitatea. În același timp, este mai dificil să configurați acest dispozitiv. Din acest motiv, sunt utilizate suplimentar circuite electronice de control și reglare.

• Sistemul de alimentare de tip „pompă-injector” este o schemă în care inițial nu există o pompă separată de combustibil de înaltă presiune. Pentru a fi mai precis, duza și secțiunea pompei au fost combinate într-o singură carcasă. Se bazează pe perechea de piston deja cunoscută.

Soluția are o serie de avantaje în comparație cu sistemele care folosesc pompe de combustibil de înaltă presiune. În primul rând, alimentarea cu combustibil la cilindrii individuali poate fi reglată cu ușurință. De asemenea, dacă o duză eșuează, restul va funcționa.

De asemenea, utilizarea duzelor pompei vă permite să scăpați de o unitate separată a pompei de injecție. Pistonurile din duza pompei sunt antrenate de arborele cu came de distribuție, care este instalat în. Astfel de caracteristici au permis ca motoarele diesel cu injectoare cu pompă să devină răspândite nu numai pe camioane, ci și pe mașinile mari (de exemplu, SUV-urile diesel).

• Sistemul Common Rail este una dintre cele mai moderne solutii in domeniul injectiei de combustibil. De asemenea, această schemă de putere vă permite să obțineți o eficiență maximă în același timp cu ridicată. În paralel, se reduce și toxicitatea gazelor de eșapament.

Sistemul a fost dezvoltat de compania germană Bosch în anii 90. Având în vedere avantajele evidente în scurt timp, marea majoritate a ICE-urilor diesel din mașini și camioane au început să fie echipate exclusiv cu Common Rail.

Schema generală a dispozitivului se bazează pe așa-numitul acumulator de înaltă presiune. Mai simplu spus, combustibilul este sub presiune constantă, după care este alimentat la duze. În ceea ce privește acumulatorul de presiune, acest acumulator este de fapt o conductă de combustibil, unde combustibilul este injectat folosind o pompă de injecție separată.

Sistemul Common Rail seamănă parțial cu un motor cu injecție pe benzină, care are o șină de combustibil cu injectoare. Benzina este pompată în șină (șină de combustibil) sub o presiune ușoară de către pompa de combustibil din rezervor. Într-un motor diesel presiunea este mult mai mare, combustibilul este pompat de pompa de injecție.

Datorită faptului că presiunea din acumulator este constantă, a devenit posibilă implementarea injecției de combustibil rapid și „multi-stratificat” prin injectoare. Sistemele moderne din motoarele Common Rail permit injectoarelor să facă până la 9 injecții măsurate.

Drept urmare, un motor diesel cu un astfel de sistem de alimentare este economic, eficient, funcționează fără probleme, silențios și elastic. De asemenea, utilizarea unui acumulator de presiune a făcut posibilă simplificarea designului pompei de injecție pe motoarele diesel.

Adăugăm că injecția de înaltă precizie pe motoarele Common Rail este complet electronică, deoarece o unitate de control separată monitorizează funcționarea sistemului. Sistemul folosește un grup de senzori care permit controlerului să determine exact cât de mult combustibil diesel trebuie să fie furnizat cilindrilor și în ce moment.

Rezumând

După cum se poate vedea, fiecare dintre sistemele de putere ale motoarelor diesel considerate are propriile sale avantaje și dezavantaje. Dacă vorbim despre cele mai simple soluții cu pompe de injecție în linie, principalul lor avantaj poate fi considerat posibilitatea reparației și disponibilitatea întreținerii.

În schemele cu injectoare unitare, trebuie amintit că aceste elemente sunt sensibile la calitatea combustibilului și la puritatea acestuia. Pătrunderea chiar și a celor mai mici particule poate deteriora injectorul unității, rezultând un element scump care necesită înlocuire.

În ceea ce privește sistemele Common Rail, principalul dezavantaj este nu numai costul inițial ridicat al unor astfel de soluții, ci și complexitatea și costul ridicat al reparațiilor și întreținerii ulterioare. Din acest motiv, calitatea combustibilului și starea filtrelor de combustibil trebuie monitorizate în mod constant, precum și întreținerea programată trebuie efectuată în timp util.

Citeste si

Tipuri de injectoare diesel în diferite sisteme de alimentare cu combustibil de înaltă presiune. Principiul de funcționare, modalități de control al duzelor, caracteristici de proiectare.

Tehnologia diesel s-a dezvoltat rapid în ultimii zece ani. Majoritatea mașinilor moderne care sunt produse în Europa sunt produse cu motoare diesel. Desigur, principiul de funcționare al acestui dispozitiv nu s-a schimbat. Cu toate acestea, un motor diesel modern este mult mai silentios. A devenit mai prietenos cu mediul. În trecutul îndepărtat, au rămas zgomot puternic, fum negru gros și un miros neplăcut în timpul funcționării dispozitivului. Deci, care este principiul de funcționare al unui motor diesel?

Cum funcționează un motor diesel?

Principiul de funcționare al unui motor diesel este următorul: în cilindru

aer curat este aspirat atunci când pistonul coboară. Și când muți supapa în sus, se încălzește. Trebuie remarcat faptul că temperatura în timpul funcționării unui motor diesel poate fi de la 700 la 900 °. Acest lucru se realizează cu o compresie puternică. Când pistonul se deplasează în punctul mort superior, motorina este injectată în camera de ardere la o presiune suficient de mare. Când intră în contact cu aerul fierbinte, combustibilul se aprinde. Ca rezultat, presiunea în cilindru crește pe măsură ce combustibilul cu autoaprindere se extinde. Acesta este ceea ce provoacă mult zgomot în timpul funcționării unității.

Avantaje și dezavantaje

Acest principiu de funcționare a unui motor diesel permite utilizarea unui amestec slab. Combustibilul pentru astfel de dispozitive este relativ ieftin. Acest lucru face ca motoarele diesel să fie nepretențioase și economice. Este de remarcat faptul că, spre deosebire de unitățile pe benzină, astfel de unități au un cuplu mare, iar eficiența este cu 10% mai mare. Prin contra

un motor diesel ar trebui să includă un nivel crescut de zgomot, vibrații, putere scăzută pe unitate de volum și dificultatea unei porniri la rece. Modelele mai moderne sunt practic lipsite de astfel de neajunsuri.

Dispozitivul și caracteristicile unor noduri

Având în vedere principiul de funcționare al unui motor diesel, piesele pentru astfel de unități sunt întărite semnificativ, deoarece trebuie să reziste la sarcini mari. Printre părțile principale ale unității, merită evidențiat pistonul. Forma fundului său depinde de tipul camerei de ardere care poate fi încorporată în partea inferioară a supapei. Într-un piston pentru un motor diesel, partea inferioară se extinde de obicei dincolo de partea superioară a blocului cilindrilor. Nu există un sistem convențional de aprindere în unitățile de acest tip. Deși folosesc și lumânări.

Turbină

Puterea pe care o poate dezvolta motorul depinde de cantitatea de combustibil și de aer care intră în el. Pentru a crește capacitățile unității, este necesar să creșteți conținutul componentelor enumerate. Pentru ca mai mult combustibil să intre în camera de ardere, nivelul aerului trebuie ridicat, ceea ce

intră în cilindru. Pentru aceasta, se folosesc echipamente suplimentare. Principiul de funcționare al unei turbine cu motor diesel este destul de simplu. Piesa vă permite să pompați mai mult aer. Aceasta crește volumul de combustibil ars, ceea ce crește semnificativ cantitatea de energie eliberată.

camere de ardere

La motoarele diesel pot fi utilizate mai multe tipuri de camere de ardere: divizate și nedivizate. Primul tip a fost folosit în industria autoturismelor, dar recent a fost înlocuit cu unul mai simplu. Într-adevăr, la utilizarea compartimentelor divizate, combustibilul a fost injectat în camera de ardere, care era situată în chiulasa, și nu în cavitatea pistonului. Piese asemănătoare au fost realizate și în moduri diferite și depindea de procesele de formare a amestecului: cameră-vortex sau pre-camera.

În acest din urmă caz, combustibilul este injectat în compartimentul preliminar, care

comunică cu robinete mici sau orificii cu un cilindru. În acest caz, combustibilul se amestecă cu aerul, lovind pereții. Combustibilul cu autoaprindere intră în camera principală, unde arde complet. În ceea ce privește procesul de ardere a camerei vortex, acesta, ca și în primul caz, începe într-un compartiment separat, care este o sferă goală. Prin canalele de conectare, aerul intră în cameră în timpul cursei de compresie. Se răsucește în el și formează un vârtej. Ca urmare, amestecul combustibil injectat în compartiment este bine amestecat cu aerul. Această structură a camerelor de ardere are mai multe dezavantaje. În primul rând, se consumă mai mult combustibil, deoarece există pierderi mari din cauza volumului compartimentelor. În al doilea rând, pierderi semnificative în timpul fluxului în camera suplimentară din cilindrul de aer, precum și în procesul invers: mișcarea combustibilului în cilindru. Este de remarcat faptul că un principiu similar de funcționare al unui motor diesel este rar utilizat, deoarece caracteristicile de pornire ale unității se deteriorează.

Camere de ardere nedivizate

Într-un motor cu injecție directă, camera de ardere are o anumită formă și este o cavitate. O astfel de cameră de ardere este construită direct în fund

piston. În acest caz, combustibilul este injectat direct în cilindru. În ciuda simplității designului, un astfel de sistem are și dezavantaje. Motoarele diesel de acest fel sunt aproape imposibil de utilizat dacă mașina are o cilindree mică. La creșterea vitezei într-un astfel de vehicul, se observă o creștere a nivelului de zgomot și, de asemenea, crește vibrația.

Noi evoluții

Astăzi se folosesc mai des sistemele electronice care controlează cantitatea de combustibil care intră în camera de ardere. Acest lucru a făcut posibilă reducerea nivelului de zgomot, precum și a vibrațiilor unității în timpul funcționării. Astăzi, sunt dezvoltate motoare diesel complet noi, în modelele cărora se utilizează injecția directă a unui amestec combustibil.

Istoria dieselului începe aproape odată cu inventarea motorului pe benzină. Nikolaus August Otto a inventat și brevetat motorul pe benzină în 1876, care folosea principiul de ardere în patru timpi, cunoscut și în vest sub numele de " Ciclul Otto„, iar aceasta este condiția de bază pentru majoritatea motoarelor de automobile de astăzi. În fazele sale incipiente, motorul pe benzină a fost însă extrem de ineficient în funcționarea sa, așa că în acele vremuri motorul cu abur a fost folosit pe scară largă pentru o lungă perioadă de timp pentru a transporta tot ce avea nevoie. Principalul dezavantaj Chestia cu ambele motoare a fost că au folosit efectiv doar aproximativ 10 la sută din combustibilul din tot combustibilul care a intrat în aceste tipuri de motoare, restul a fost pur și simplu transformat în căldură inutilă, iar benzina a ieșit. cu evacuarea nearse.

Motor diesel Porsche Cayenne S 2013

Deja 2 ani mai târziu - în 1878 - Rudolf Diesel, în timp ce vizita un liceu politehnic din Germania (echivalentul unei universități de inginerie din Rusia), a aflat despre eficiența scăzută a motoarelor pe benzină și cu abur. Aceste informații tulburătoare l-au inspirat să creeze un motor care ar putea funcționa cu o eficiență mai mare și și-a dedicat cea mai mare parte a timpului dezvoltării unei astfel de tehnologii care ne-ar permite să folosim resursele naturale ale planetei noastre mult mai eficient. Și, în sfârșit, abia în 1892 Diesel a primit un brevet pentru ceea ce numim astăzi un motor diesel.

Rudolf Diesel și motorul diesel pe care l-a inventat

Dar dacă motoarele diesel sunt atât de eficiente, de ce nu le folosim mai des? De ce nu le folosim până la urmă? S-ar putea să vedeți cuvintele „diesel”, „solar” și să vă gândiți la camioane puternice care aruncă fum negru și fumuriu din țevile lor lungi de eșapament în timp ce își pornesc motoarele și scot un zgomot destul de puternic în timp ce fac asta. Această imagine negativă a camioanelor diesel a făcut ca motorina să fie mai puțin atractivă pentru șoferii obișnuiți din țara noastră, deși motorina este excelentă pentru transportul unor cantități mari pe distanțe lungi, aproape niciodată nu a fost cea mai bună alegere pentru mașini. Cu toate acestea, astăzi situația începe să se schimbe și chiar și versiunile încărcate ale autoturismelor și, ocazional, chiar și mașinile sport sunt echipate cu un motor diesel, deoarece tehnologiile moderne au îmbunătățit semnificativ motorul diesel, făcându-l mult mai curat (mai ecologic) și mai puțin. zgomotos.

Și acesta este un motor diesel al unei nave mari, cu o capacitate de aproximativ 10.000 de cai putere.

Pentru a explica cum funcționează un motor diesel, ne vom baza pe ceea ce știți deja despre modul în care funcționează un motor pe benzină în patru timpi. Prin urmare, dacă nu ați făcut deja acest lucru, probabil că ar fi mai bine să citiți mai întâi pentru a obține câteva cunoștințe și elemente de bază despre elementele de bază ale motorului cu ardere internă.

Diesel vs benzina

În teorie, motoarele diesel și pe benzină sunt foarte asemănătoare. Ambele sunt motoare cu ardere internă concepute pentru a transforma energia chimică a combustibilului în energie mecanică disponibilă pentru mișcarea ulterioară a mașinii. Această energie mecanică se obține prin deplasarea pistoanelor în sus și în jos în interiorul cilindrilor. Pistoanele sunt conectate la arborele cotit prin biele, iar arborele cotit în sine are o formă în zig-zag - se dovedește că mișcarea liniară a pistoanelor creează mișcarea de rotație a arborelui cotit, care este necesară pentru a întoarce roțile mașinii și a seta. it (mașină) în mișcare.

Procedând astfel, atât motoarele diesel, cât și motoarele pe benzină transformă combustibilul în energie mecanică printr-o serie de mici explozii care împing pistoanele afară, făcându-le să se miște. Principala diferență dintre un „motor” diesel și un „motor” pe benzină este ceea ce provoacă aceste explozii. Într-un motor pe benzină, combustibilul este amestecat cu aer, comprimat de pistoane și aprins de o scânteie care provine de la bujii. Într-un motor diesel, totuși, aerul este mai întâi comprimat de piston și abia apoi combustibilul este injectat. Deoarece aerul se încălzește, atunci când este comprimat, combustibilul se aprinde.

Cum funcționează un motor diesel?

Animația de mai jos arată cum funcționează motorul diesel, în acțiune - tot 4 cicluri de lucru. Îl puteți compara cu o animație a unui motor pe benzină și puteți vedea diferențele.

Motorul diesel utilizează un ciclu de ardere în patru timpi:

1. accident vascular cerebral de admisie- cand se deschide supapa de admisie, lasand sa intre aer. În acest moment, pistonul se mișcă în jos, aspirând aer.
2. cursa de compresie- pistonul se misca in sus si comprima aerul, care nu are incotro, din moment ce supapa de admisie s-a inchis.
3. Cursa de aprindere Când pistonul ajunge la vârf (centrul mort superior, PMS), combustibilul este injectat la momentul potrivit și se aprinde, împingând pistonul puternic în jos.
4. Cursa de evacuare- pistonul se mișcă din nou în sus, împingând gazele de eșapament create de arderea amestecului aer-combustibil în afara supapei de evacuare.

Iată toate cele 4 cicluri ale unui motor diesel, dar și mai simple:

Trebuie amintit că un motor diesel, spre deosebire de un motor pe benzină, nu are bujii și, de asemenea, lasă aerul să intre mai întâi în cilindri și apoi motorină (amestecul combustibil-aer intră în cilindrii unui motor pe benzină gata făcut) . Căldura aerului comprimat este cea care aprinde combustibilul dintr-un motor diesel.

Un punct interesant: în timpul funcționării, amestecul combustibil-aer dintr-un motor diesel este comprimat mult mai mult decât într-un motor pe benzină - dacă un motor pe benzină comprimă combustibilul și aerul într-un raport de 8:1 până la 12:1, un motor diesel comprimă aerul într-un raport de 14:1 până la mai mult de 25:1.

Injector (duze) într-un motor diesel

O mare diferență între un motor diesel și un motor pe benzină este procesul de injecție a combustibilului. Majoritatea motoarelor auto folosesc un injector pentru aceasta (sau, în cazuri rare, astăzi, un carburator). Injectorul injectează combustibil chiar înainte de cursa de admisie (în afara cilindrului). Carburatorul amestecă aerul și combustibilul cu mult înainte ca aerul să intre în cilindru. Prin urmare, într-un motor de mașină, tot combustibilul este încărcat în cilindru în timpul cursei de admisie și apoi comprimat de piston. Comprimarea amestecului aer-combustibil limitează raportul de compresie al motorului - dacă este comprimat prea mult aer, amestecul combustibil-aer se va aprinde spontan și va distruge motorul, deoarece cursa de aprindere va începe înainte ca pistonul să atingă punctul de vârf.

Motoarele diesel se folosesc injecție directă de combustibil- motorina este injectată direct în cilindru după ce aerul intră acolo. Injector sau, mai corect, injectoare de combustibilîntr-un motor diesel, este cea mai complexă componentă și, trebuie remarcat, subiectul unei mari cote de experimente - în fiecare motor specific, injectorul poate fi amplasat într-o varietate de locuri și, uneori, neașteptate. Injectorul trebuie să poată rezista la temperatura și presiunea care se creează în interiorul cilindrului și, de asemenea, trebuie să poată livra combustibil sub formă de ceață fină. Obținerea acestei aburi să fie distribuită uniform în întregul cilindr este o mare problemă, motiv pentru care o serie de motoare diesel folosesc supape speciale de inducție, camere de precombustie sau alte dispozitive pentru a agita aerul din camera de ardere sau pentru a îmbunătăți în alt mod procesul de aprindere și ardere.

Funcționarea injectorului de combustibil

Unele motoare diesel conțin o bujie. Când un motor diesel este rece, este posibil ca procesul de compresie să nu ridice aerul comprimat la o temperatură suficient de mare pentru a aprinde combustibilul. Special bujii incandescenteîntr-un motor diesel este în esență un fir de încălzire electric (gândiți-vă la firele fierbinți pe care le-ați văzut într-un prăjitor de pâine) care încălzește camera de ardere și astfel crește temperatura aerului când motorul este rece, astfel încât motorul să poată porni.

Toate funcțiile unui motor diesel modern sunt controlate de un computer și de un set sofisticat de senzori care măsoară aproape totul, de la turația arborelui cotit la sistemul de răcire a motorului și temperatura uleiului și chiar poziția motorului față de orizont. Bujiile incandescente sunt rar folosite astăzi la motoarele mai puternice. În schimb, se folosesc alte tehnologii, dintre care cea mai comună este mai multă compresie a aerului (pentru mai multă încălzire) și ulterior injecția de combustibil.

Cu toate acestea, la unele motoare diesel, nu este posibil să se rezolve problema pornirii pe vreme rece în modul descris mai sus. În plus, există motoare care nu au o tehnologie atât de avansată de control pe computer. Prin urmare, utilizarea bujiilor incandescente pentru cele două cazuri de mai sus rezolvă problema pornirii la rece.

Combustibil diesel

Orice combustibil petrolier provine din țiței, care este extras în mod natural din pământ. Țițeiul este apoi procesat în rafinării și poate fi separat în mai multe tipuri diferite de combustibil, inclusiv benzină, combustibil pentru reacție, kerosen și, desigur, motorină (diesel).

Dacă ați încercat vreodată să comparați motorina și benzina, atunci știți că acestea sunt foarte diferite. Chiar și mirosul lor este foarte diferit. Motorina este mai grea și mai uleioasă. Se evaporă mult mai lent decât benzina, iar punctul său de fierbere este de fapt mai mare decât cel al apei. Probabil ați auzit adesea că motorina se numește „ulei solar” - asta pentru că este atât de gras (există o astfel de substanță - uleiul solar, și a fost adesea comparat cu motorina în trecut).

Motorina se evaporă mai lent, deoarece este mai greu. Conține mai mulți atomi de carbon cu lanț lung decât benzina (benzina are de obicei formula chimică C9H20 (dar poate varia în funcție de marcă, rating octan etc.), în timp ce motorina este caracterizată de obicei prin formula C14H30). Este nevoie de mai puțin timp și mai puțini pași de procesare pentru a crea motorină și, prin urmare, ar trebui să fie mai ieftin decât benzina. În ultimii ani însă, cererea de motorină a crescut din mai multe motive diferite, inclusiv datorită industrializării și construcțiilor crescute în țara noastră, și de aceea astăzi motorina este mai scumpă decât benzina.

Combustibilul diesel are un așa-numit mai mare densitatea energiei decât benzina. În medie, 1 galon (3,8 litri) de motorină conține aproximativ 155x106 jouli de energie, în timp ce 1 galon de benzină conține 132x106 jouli. Aceasta, combinată cu eficiența crescută a motoarelor diesel datorită raportului de compresie mai mare, explică de ce motoarele diesel consumă mult mai puțin combustibil decât motoarele echivalente pe benzină.

Combustibilul diesel este folosit pentru a alimenta o gamă largă de vehicule și alte utilaje. Aceasta include, desigur, camioanele cu motorină pe care le vedeți călătoresc pe autostradă, dar motorina alimentează și bărci, autobuze școlare, trenuri, macarale, utilaje agricole și tractoare, generatoare de electricitate și multe, multe alte vehicule. Gândiți-vă cât de importantă este motorina pentru economie - fără eficiența ridicată a motorinei, industria construcțiilor și întreprinderile agricole ar avea de suferit de pe urma investițiilor necesare în combustibili cu consum și eficiență redusă de energie. Aproximativ 94% din încărcătura mondială - indiferent dacă este trimisă cu camioane, trenuri sau nave - este livrată către destinațiile sale finale folosind motorină.

Îmbunătățirea motorului diesel și a combustibilului diesel

Din punct de vedere al mediului, motorina are atât avantaje, cât și dezavantaje. În plus, motorina emite cantități foarte mici de monoxid de carbon, hidrocarburi și dioxid de carbon, cele mai încălzite emisii la nivel global. În dezavantaj, cantități mari de compuși de azot și particule (funingine) sunt eliberate în timpul arderii motorinei, rezultând ploi acide, smog și sănătate precară.

În timpul marii crize a petrolului din anii 1970, companiile auto europene au început să facă publicitate motoarelor diesel pentru uz comercial ca alternativă la benzină. Cu toate acestea, cei care le-au încercat au fost dezamăgiți - motoarele erau foarte zgomotoase, iar atunci când utilizatorii de motorină își inspectau mașinile, le puteau găsi acoperite cu funingine neagră - aceeași funingine responsabilă de smogul din marile orașe.

În ultimii 30 până la 40 de ani, totuși, s-au făcut îmbunătățiri uriașe în performanța motoarelor diesel și în curățarea combustibilului diesel. Dispozitivele de injecție directă sunt acum controlate de computere avansate care controlează arderea combustibilului, crescând eficiența reducerii emisiilor. Combustibilii diesel mult mai rafinați, cum ar fi motorina cu sulf ultra scăzut (ULSD), reduc emisiile nocive. Iar modernizarea motoarelor pentru a le face compatibile cu combustibili curați devine o sarcină simplă. Alte tehnologii, cum ar fi filtrele de particule și convertoarele catalitice, ard funinginea și reduc emisiile de particule, monoxid de carbon și hidrocarburi cu până la 90 la sută. Prin îmbunătățirea constantă a standardelor pentru combustibili mai curați, Uniunea Europeană va împinge și industria auto să lucreze mai mult pentru a reduce emisiile.

Este posibil să fi auzit și termenul „ biodiesel". Este același lucru cu motorina? Biodieselul este o alternativă sau aditiv la motorină care poate fi folosită în motoarele diesel, cu puține sau deloc modificări ale motoarelor în sine. Cu toate acestea, după cum sugerează și numele, biomotorina nu este făcută din ulei, în schimb, ne vine din uleiuri vegetale sau grăsimi animale care au fost modificate chimic.Un fapt interesant: Rudolf Diesel însuși a considerat inițial uleiul vegetal drept combustibil pentru invenția sa.

Biodieselul poate fi folosit fie în combinație cu motorina obișnuită, fie singur. Puteți citi mai multe despre combustibilii alternativi