Čo je nafta? Princíp činnosti, zariadenie a technické vlastnosti dieselového motora

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-02-19 18:23

V osobných autách sú dieselové motory veľmi bežné. Mnoho modelov má v ponuke motorov aspoň jednu možnosť. A to bez ohľadu na nákladné autá, autobusy a stavebné stroje, kde sa všade používajú. Ďalej zvážime, čo je dieselový motor, dizajn, princíp činnosti, vlastnosti.

Definícia

Táto jednotka je piestový spaľovací motor, ktorého činnosť je založená na samovznietení rozprášeného paliva pri zahrievaní alebo kompresii.

Dizajnové funkcie

Benzínový motor má rovnaké konštrukčné prvky ako dieselový motor. Podobná je aj schéma fungovania ako celku. Rozdiel spočíva v procesoch tvorby zmesi vzduchu a paliva a jej spaľovaní. Dieselové motory sú navyše odolnejšie diely. Je to spôsobené približne dvojnásobným kompresným pomerom benzínových motorov (19-24 oproti 9-11).

Klasifikácia

Naftové motory sú podľa konštrukcie spaľovacej komory rozdelené na varianty s oddelenou spaľovacou komorou a s priamym vstrekovaním.

V prvomV tomto prípade je spaľovacia komora oddelená od valca a je s ním spojená kanálom. Pri stlačení sa vzduch vstupujúci do vírovej komory skrúti, čím sa zlepší tvorba zmesi a samovznietenie, ktoré tam začína a pokračuje v hlavnej komore. Dieselové motory tohto typu boli predtým bežné v osobných autách vďaka tomu, že sa vyznačovali nižšou hladinou hluku a veľkým rozsahom otáčok v porovnaní s možnosťami uvedenými nižšie.

V dieselových motoroch s priamym vstrekovaním je spaľovacia komora umiestnená v pieste a palivo je privádzané do priestoru nad piestom. Táto konštrukcia sa pôvodne používala na nízkootáčkových veľkoobjemových motoroch. Vyznačovali sa vysokou úrovňou hluku a vibrácií a nízkou spotrebou paliva. Neskôr, s príchodom elektronicky riadených vysokotlakových palivových čerpadiel a optimalizáciou spaľovacieho procesu, dosiahli konštruktéri stabilnú prevádzku v rozsahu až 4500 otáčok za minútu. Okrem toho zvýšená účinnosť, znížená hladina hluku a vibrácií. Medzi opatrenia na zníženie tuhosti diela patrí viacstupňový predvstrek. Vďaka tomu sa motory tohto typu v posledných dvoch desaťročiach rozšírili.

Podľa princípu činnosti sa naftové motory delia na štvortaktné a dvojtaktné, ako aj na benzínové motory. Ich funkcie sú popísané nižšie.

Princíp fungovania

Aby sme pochopili, čo je dieselový motor a čo určuje jeho funkčné vlastnosti, je potrebné zvážiť princíp činnosti. Vyššie uvedená klasifikácia piestových spaľovacích motorov je založená na počte zdvihov zahrnutých v prevádzkovom cykle, ktoré sa vyznačujú veľkosťou uhla natočenia kľukového hriadeľa.

Preto pracovný cyklus štvortaktných motorov zahŕňa 4 fázy.

• Príjem. Vyskytuje sa, keď sa kľukový hriadeľ otáča od 0 do 180°. V tomto prípade vzduch prechádza do valca cez vstupný ventil otvorený na 345-355 °. Súčasne sa počas otáčania kľukového hriadeľa o 10-15 ° otvorí výfukový ventil, ktorý sa nazýva prekrytie.
• Kompresia. Piest pohybujúci sa nahor o 180-360° stlačí vzduch 16-25-krát (kompresný pomer) a sací ventil sa uzavrie na začiatku zdvihu (pri 190-210°).
• Pracovný zdvih, predĺženie. Vyskytuje sa pri 360-540°. Na začiatku zdvihu, kým piest nedosiahne hornú úvrať, sa palivo vstrekne do horúceho vzduchu a zapáli sa. Toto je vlastnosť dieselových motorov, ktorá ich odlišuje od benzínových motorov, kde dochádza k predstihu zapaľovania. Výsledné produkty spaľovania tlačia piest nadol. V tomto prípade sa čas spaľovania paliva rovná času jeho dodávky tryskou a netrvá dlhšie ako trvanie pracovného zdvihu. To znamená, že počas pracovného procesu je tlak plynu konštantný, v dôsledku čoho vznetové motory vyvíjajú väčší krútiaci moment. Dôležitou vlastnosťou takýchto motorov je tiež potreba zabezpečiť prebytočný vzduch vo valci, pretože plameň zaberá malú časť spaľovacej komory. To znamená, že podiel zmesi vzduchu a paliva je iný.
• Vydanie. Pri 540-720° rotácie kľukového hriadeľa je výfukový ventil otvorený a piest sa pohybuje nahor, aby vytlačil výfukové plyny.

Dvojtaktný cyklus je charakterizovaný skrátenými fázami a jediným procesom výmeny plynu vo valci (preplachovanie), ktorý prebieha medzi koncom zdvihu a začiatkom kompresie. Keď sa piest pohybuje nadol, produkty spaľovania sa odstraňujú cez výfukové ventily alebo okná (v stene valca). Neskôr sa otvoria vstupné okná, aby sa dostal čerstvý vzduch. Keď sa piest zdvihne, všetky okná sa zatvoria a začne kompresia. Tesne pred dosiahnutím TDC sa vstrekne palivo a zapáli sa, začne expanzia.

Vzhľadom na obtiažnosť čistenia vírivej komory sú dvojtaktné motory dostupné iba s priamym vstrekovaním.

Výkon takýchto motorov je 1,6-1,7-krát vyšší ako výkon štvortaktného dieselového motora. Jeho rast je zabezpečený dvojnásobne častejším vykonávaním pracovných zdvihov, ale je čiastočne redukovaný v dôsledku ich menších rozmerov a fúkania. Vzhľadom na dvojnásobný počet zdvihov je dvojtaktný cyklus obzvlášť dôležitý, ak nie je možné zvýšiť rýchlosť.

Hlavným problémom týchto motorov je vyplachovanie kvôli ich krátkemu trvaniu, ktoré nie je možné kompenzovať bez zníženia účinnosti skrátením zdvihu. Okrem toho nie je možné oddeliť výfukový a čerstvý vzduch, v dôsledku čoho sa jeho časť odstráni spolu s výfukovými plynmi. Tento problém možno vyriešiť poskytnutím predstihových výfukových okien. V tomto prípade sa plyny začnú odstraňovať pred preplachom a po uzavretí výstupu sa valec dopĺňa čerstvým vzduchom.

Okrem toho, kedypri použití jedného valca sú problémy so synchronizáciou otvárania / zatvárania okien, preto existujú motory (PDP), v ktorých má každý valec dva piesty pohybujúce sa v rovnakej rovine. Jeden z nich ovláda sanie, druhý výfuk.

Podľa mechanizmu implementácie sa preplachovanie delí na štrbinové (okenné) a ventilové štrbinové. V prvom prípade okná slúžia ako vstupné aj výstupné otvory. Druhá možnosť zahŕňa ich použitie ako sacie otvory a ventil v hlave valca slúži ako výstup.

Dvojtaktné dieselové motory sa zvyčajne používajú na ťažkých vozidlách, ako sú lode, dieselové lokomotívy, tanky.

Palivový systém

Palivové vybavenie naftových motorov je oveľa komplikovanejšie ako pri benzínových motoroch. Je to spôsobené vysokými požiadavkami na presnosť dodávky paliva z hľadiska času, množstva a tlaku. Hlavné komponenty palivového systému - vstrekovacie čerpadlo, vstrekovače, filter.

Počítačom riadený systém dodávky paliva (Common-Rail) je široko používaný. Striekne ju na dva výstrely. Prvý z nich je malý, slúži na zvýšenie teploty v spaľovacej komore (predvstrekovanie), čím sa znižuje hlučnosť a vibrácie. Okrem toho tento systém zvyšuje krútiaci moment pri nízkych otáčkach o 25 %, znižuje spotrebu paliva o 20 % a obsah sadzí vo výfukových plynoch.

Turbocharging

Turbíny sú široko používané na dieselových motoroch. Je to spôsobené vyšším (1,5-2) násobkom tlaku výfukových plynov, ktorýroztočí turbínu, ktorá zabráni oneskoreniu turba tým, že poskytne podporu pri nižších otáčkach.

Studený štart

Môžete nájsť veľa recenzií, že diesel neštartuje pri nízkych teplotách. Ťažkosti pri štartovaní takýchto motorov v chladných podmienkach sú spôsobené tým, že to vyžaduje viac energie. Na uľahčenie procesu sú vybavené predhrievačom. Toto zariadenie predstavujú žeraviace sviečky umiestnené v spaľovacích komorách, ktoré po zapnutí zapaľovania ohrievajú vzduch v nich a po naštartovaní pracujú ešte 15-25 sekúnd, aby zabezpečili stabilitu studeného motora. Vďaka tomu sa dieselové motory štartujú pri teplotách -30 … -25 ° С.

Funkcie služby

Na zaistenie životnosti v prevádzke potrebujete vedieť, čo je dieselový motor a ako ho udržiavať. Relatívne nízku rozšírenosť uvažovaných motorov v porovnaní s benzínovými motormi vysvetľuje okrem iného zložitejšia údržba.

V prvom rade ide o palivový systém vysokej zložitosti. Z tohto dôvodu sú dieselové motory mimoriadne citlivé na obsah vody a mechanických častíc v palive a ich oprava je drahšia ako aj motor ako celok v porovnaní s benzínom rovnakej úrovne.

V prípade turbíny sú vysoké požiadavky aj na kvalitu motorového oleja. Jeho zdroj je zvyčajne 150 tisíc km a náklady sú vysoké.

V každom prípade by sa v dieselových motoroch mal meniť olej častejšie ako v benzínových motoroch (2-krát podľa európskych noriem).

Ako to bolopoznamenal, že tieto motory majú problémy so studeným štartom, keď nafta nenaštartuje pri nízkych teplotách. V niektorých prípadoch je to spôsobené použitím nesprávneho paliva (v závislosti od sezóny sa na takýchto motoroch používajú rôzne triedy, pretože letné palivo zamŕza pri nízkych teplotách).

Výkon

Mnohým ľuďom sa navyše nepáčia také kvality naftových motorov ako nižší výkon a rozsah prevádzkových otáčok, vyššia hlučnosť a vibrácie.

Zážihový motor zvyčajne prekonáva podobný dieselový motor z hľadiska výkonu vrátane objemu litrov. Motor daného typu má zároveň vyššiu a rovnomernú krivku krútiaceho momentu. Vyšší kompresný pomer, ktorý poskytuje väčší krútiaci moment, si vynucuje použitie pevnejších dielov. Keďže sú ťažšie, výkon sa znižuje. Okrem toho to ovplyvňuje hmotnosť motora, a teda aj auta.

Malý rozsah prevádzkových otáčok je spôsobený dlhším zapálením paliva, v dôsledku čoho pri vysokých otáčkach nestihne dohorieť.

Zvýšené hladiny hluku a vibrácií spôsobujú prudký nárast tlaku vo valci počas zapaľovania.

Za hlavné výhody dieselových motorov sa považuje vyššia trakcia, účinnosť a šetrnosť k životnému prostrediu.

Trakcia, teda vysoký krútiaci moment pri nízkych otáčkach, sa vysvetľuje spaľovaním paliva pri jeho vstrekovaní. To poskytuje lepšiu odozvu a uľahčuje efektívne využívanie energie.

Ekonomika je poháňaná obojenízka spotreba a skutočnosť, že nafta je lacnejšia. Okrem toho je možné použiť ťažké oleje nízkej kvality, pretože neexistujú prísne požiadavky na prchavosť. A čím je palivo ťažšie, tým je účinnosť motora vyššia. Napokon, diesely jazdia v porovnaní s benzínovými motormi na chudobné zmesi a na vysoký kompresný pomer. Ten poskytuje menšie tepelné straty výfukovými plynmi, to znamená vyššiu účinnosť. Všetky tieto opatrenia znižujú spotrebu paliva. Diesel vďaka tomu minie o 30-40 % menej.

Šetrnosť dieselových motorov k životnému prostrediu sa vysvetľuje tým, že ich výfukové plyny majú nižší obsah oxidu uhoľnatého. Dosahuje sa to použitím sofistikovaných čistiacich systémov, vďaka ktorým teraz benzínový motor spĺňa rovnaké ekologické normy ako dieselový motor. Tento typ motora bol predtým v tomto smere výrazne horší ako benzín.

Aplikácia

Ako je zrejmé, čo je naftový motor a aké sú jeho charakteristiky, takéto motory sú najvhodnejšie pre prípady, keď je potrebný vysoký ťah pri nízkych otáčkach. Preto sú vybavené takmer všetkými autobusmi, nákladnými autami a stavebnou technikou. Pokiaľ ide o súkromné vozidlá, medzi nimi sú tieto parametre najdôležitejšie pre SUV. Vďaka vysokej účinnosti sú týmito motormi vybavené aj mestské modely. Navyše sa v takýchto podmienkach pohodlnejšie spravujú. Svedčia o tom testovacie jazdy naftových motorov.