Ce este motorina? Principiul de funcționare, dispozitivul și caracteristicile tehnice ale motorului diesel

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-02-19 18:21

Motoarele diesel sunt foarte frecvente în mașinile de pasageri. Multe modele au cel puțin o opțiune în gama de motoare. Și asta fără a ține cont de camioane, autobuze și utilaje de construcții, unde sunt folosite peste tot. În continuare, luăm în considerare ce este un motor diesel, design, principiu de funcționare, caracteristici.

Definiție

Această unitate este un motor cu combustie internă alternativă, a cărui funcționare se bazează pe autoaprinderea combustibilului atomizat prin încălzire sau comprimare.

Caracteristici de design

Un motor pe benzină are aceleași elemente structurale ca un motor diesel. Schema de funcționare în ansamblu este, de asemenea, similară. Diferența constă în procesele de formare a amestecului aer-combustibil și arderea acestuia. În plus, motoarele diesel sunt piese mai durabile. Acest lucru se datorează raportului de compresie de aproximativ două ori mai mare decât motoarele pe benzină (19-24 față de 9-11).

Clasificare

În conformitate cu designul camerei de ardere, motoarele diesel sunt împărțite în opțiuni cu o cameră de ardere separată și cu injecție directă.

În primulÎn acest caz, camera de ardere este separată de cilindru și conectată la acesta printr-un canal. Când este comprimat, aerul care intră în camera de tip vortex este răsucit, ceea ce îmbunătățește formarea amestecului și autoaprinderea, care începe acolo și continuă în camera principală. Motoarele diesel de acest tip erau obișnuite anterior în mașinile de pasageri datorită faptului că se distingeau printr-un nivel de zgomot mai scăzut și un interval mare de turații față de opțiunile discutate mai jos.

La motoarele diesel cu injecție directă, camera de ardere este situată în piston, iar combustibilul este alimentat în spațiul suprapiston. Acest design a fost utilizat inițial pe motoarele de mare viteză cu viteză mică. S-au distins printr-un nivel ridicat de zgomot și vibrații și un consum redus de combustibil. Mai târziu, odată cu apariția pompelor de combustibil de în altă presiune controlate electronic și optimizarea procesului de ardere, proiectanții au obținut o funcționare stabilă la o gamă de până la 4500 rpm. În plus, eficiență crescută, niveluri scăzute de zgomot și vibrații. Printre măsurile de reducere a rigidității lucrării se numără o pre-injecție în mai multe etape. Datorită acestui fapt, motoarele de acest tip s-au răspândit pe scară largă în ultimele două decenii.

Conform principiului de funcționare, motoarele diesel sunt împărțite în patru timpi și în doi timpi, precum și motoare pe benzină. Caracteristicile lor sunt discutate mai jos.

Principiul de funcționare

Pentru a înțelege ce este un motor diesel și ce determină caracteristicile sale funcționale, este necesar să se ia în considerare principiul de funcționare. Clasificarea de mai sus a motoarelor cu ardere internă cu piston se bazează pe numărul de curse incluse în ciclul de funcționare, care se disting prin mărimea unghiului de rotație al arborelui cotit.

De aceea, ciclul de lucru al motoarelor în patru timpi include 4 faze.

• Aport. Apare atunci când arborele cotit se rotește de la 0 la 180°. În acest caz, aerul trece în cilindru prin supapa de admisie deschisă la 345-355 °. În același timp, în timpul rotației arborelui cotit cu 10-15 °, supapa de evacuare este deschisă, ceea ce se numește suprapunere.
• Compresie. Pistonul care se deplasează în sus la 180-360° comprimă aerul de 16-25 de ori (raport de compresie) și supapa de admisie se închide la începutul cursei (la 190-210°).
• Cursa de lucru, extensie. Apare la 360-540°. La începutul cursei, până când pistonul ajunge la punctul mort superior, combustibilul este injectat în aer cald și aprins. Aceasta este o caracteristică a motoarelor diesel care le deosebește de motoarele pe benzină, unde are loc avansul la aprindere. Produsele de ardere rezultate împing pistonul în jos. În acest caz, timpul de ardere a combustibilului este egal cu timpul de alimentare a acestuia de către duză și nu durează mai mult decât durata cursei de lucru. Adică, în timpul procesului de lucru, presiunea gazului este constantă, drept urmare motoarele diesel dezvoltă mai mult cuplu. De asemenea, o caracteristică importantă a unor astfel de motoare este necesitatea de a furniza aer în exces în cilindru, deoarece flacăra ocupă o mică parte a camerei de ardere. Adică, proporția amestecului aer-combustibil este diferită.
• Presă. La 540-720° de rotație a arborelui cotit, supapa de evacuare este deschisă, iar pistonul se mișcă în sus pentru a deplasa gazele de eșapament.

Ciclul în doi timpi este caracterizat de faze scurtate și un singur proces de schimb de gaze în cilindru (purjare) care are loc între sfârșitul cursei și începutul compresiei. Când pistonul se mișcă în jos, produsele de ardere sunt îndepărtate prin supapele de evacuare sau ferestre (în peretele cilindrului). Ulterior, geamurile de admisie sunt deschise pentru a lasa aer proaspat. Pe măsură ce pistonul se ridică, toate ferestrele se închid și începe compresia. Chiar înainte ca PMS să fie atins, combustibilul este injectat și aprins, începe expansiunea.

Din cauza dificultății de purjare a camerei de turbionare, motoarele în doi timpi sunt disponibile numai cu injecție directă.

Performanța unor astfel de motoare este de 1,6-1,7 ori mai mare decât performanța unui motor diesel de tip în patru timpi. Creșterea sa este asigurată de implementarea de două ori mai frecventă a curselor de lucru, dar este parțial redusă datorită dimensiunilor și suflarii lor mai mici. Datorită numărului dublu de curse, ciclul în doi timpi este deosebit de relevant dacă este imposibil să mărești viteza.

Principala problemă a acestor motoare este scavenging-ul datorită duratei sale scurte, care nu poate fi compensată fără reducerea eficienței prin scurtarea cursei. În plus, este imposibil să se separe evacuarea și aerul proaspăt, din cauza căreia o parte din acesta din urmă este îndepărtată cu gazele de evacuare. Această problemă poate fi rezolvată prin furnizarea de ferestre de evacuare în avans. În acest caz, gazele încep să fie îndepărtate înainte de purjare, iar după ce orificiul de evacuare este închis, cilindrul este completat cu aer proaspăt.

În plus, cândfolosind un cilindru, apar dificultăți cu sincronismul deschiderii/închiderii geamurilor, prin urmare există motoare (PDP) în care fiecare cilindru are două pistoane care se deplasează în același plan. Unul dintre ele controlează admisia, celăl alt controlează evacuarea.

În conformitate cu mecanismul de implementare, purjarea este împărțită în fante (fereastră) și cu supapă. În primul caz, ferestrele servesc atât ca deschideri de intrare, cât și ca deschideri de evacuare. A doua opțiune implică utilizarea lor ca orificii de admisie, iar supapa din chiulasă servește drept ieșire.

De obicei, motoarele diesel în doi timpi sunt folosite pe vehicule grele precum nave, locomotive diesel, tancuri.

Sistem de alimentare

Echipamentul de combustibil al motoarelor diesel este mult mai complicat decât cel al motoarelor pe benzină. Acest lucru se datorează cerințelor ridicate pentru precizia alimentării cu combustibil în termeni de timp, cantitate și presiune. Componentele principale ale sistemului de combustibil - pompă de injecție, injectoare, filtru.

Sistemul de alimentare cu combustibil controlat de computer (Common-Rail) este utilizat pe scară largă. Îl stropește în două lovituri. Primul dintre ele este mic, servind la creșterea temperaturii în camera de ardere (preinjecție), ceea ce reduce zgomotul și vibrațiile. În plus, acest sistem mărește cuplul la turații mici cu 25%, reduce consumul de combustibil cu 20% și conținutul de funingine din gazele de eșapament.

Turboalimentare

Turbinele sunt utilizate pe scară largă pe motoarele diesel. Acest lucru se datorează presiunii mai mari (1,5-2) ori a gazelor de eșapament, careînvârtiți turbina, ceea ce evită întârzierea turbo, oferind un impuls de la turații mai mici.

Pornire la rece

Puteți găsi o mulțime de recenzii că motorina nu pornește la temperaturi scăzute. Dificultatea de a porni astfel de motoare în condiții de frig se datorează faptului că aceasta necesită mai multă energie. Pentru a facilita procesul, acestea sunt echipate cu un preîncălzitor. Acest dispozitiv este reprezentat de bujii incandescente amplasate in camerele de ardere, care la punerea contactului incalzesc aerul din ele si lucreaza inca 15-25 de secunde dupa pornire pentru a asigura stabilitatea motorului rece. Datorită acestui fapt, motoarele diesel sunt pornite la temperaturi de -30 … -25 ° С.

Funcții de serviciu

Pentru a asigura durabilitatea în exploatare, trebuie să știți ce este un motor diesel și cum să îl întrețineți. Prevalența relativ scăzută a motoarelor luate în considerare în comparație cu motoarele pe benzină se explică, printre altele, printr-o întreținere mai complexă.

În primul rând, aceasta se referă la sistemul de combustibil de mare complexitate. Din această cauză, motoarele diesel sunt extrem de sensibile la conținutul de apă și particule mecanice din combustibil, iar repararea acestuia este mai costisitoare, la fel ca și motorul în ansamblu, în comparație cu benzina de același nivel.

În cazul unei turbine, cerințele pentru calitatea uleiului de motor sunt de asemenea ridicate. Resursa sa este de obicei de 150 de mii de km, iar costul este mare.

În orice caz, motoarele diesel ar trebui schimbate uleiul mai des decât motoarele pe benzină (de 2 ori conform standardelor europene).

Așa cum a fosta remarcat că aceste motoare au probleme de pornire la rece atunci când motorina nu pornește la temperaturi scăzute. În unele cazuri, acest lucru este cauzat de folosirea unui combustibil greșit (în funcție de sezon, se folosesc diferite grade pe astfel de motoare, deoarece combustibilul de vară îngheață la temperaturi scăzute).

Performanță

În plus, multor persoane nu le plac astfel de calități ale motoarelor diesel, cum ar fi puterea redusă și intervalul de viteză de funcționare, niveluri mai mari de zgomot și vibrații.

Un motor pe benzină depășește de obicei un motor diesel similar în ceea ce privește performanța, inclusiv capacitatea de litri. Motorul de tipul in cauza are in acelasi timp o curba de cuplu mai mare si uniforma. Un raport de compresie mai mare, care oferă un cuplu mai mare, forțează utilizarea unor piese mai puternice. Deoarece sunt mai grele, puterea este redusă. În plus, acest lucru afectează masa motorului și, prin urmare, a mașinii.

Intervalul mic de viteze de funcționare se datorează aprinderii mai lungi a combustibilului, drept urmare nu are timp să se ardă la viteze mari.

Nivelurile crescute de zgomot și vibrații provoacă o creștere bruscă a presiunii în cilindru în timpul aprinderii.

Principalele avantaje ale motoarelor diesel sunt considerate tracțiune mai mare, eficiență și respectarea mediului.

Tracțiunea, adică cuplul mare la viteze mici, se explică prin arderea combustibilului pe măsură ce acesta este injectat. Acest lucru oferă o mai mare capacitate de răspuns și ușurează utilizarea eficientă a energiei.

Economia este condusă de ambeleconsum redus, și faptul că motorina este mai ieftină. În plus, este posibil să se utilizeze uleiuri grele de calitate scăzută, datorită absenței cerințelor stricte privind volatilitatea. Și cu cât combustibilul este mai greu, cu atât eficiența motorului este mai mare. În cele din urmă, motoarele diesel funcționează cu amestecuri sărace în comparație cu motoarele pe benzină și la un raport de compresie ridicat. Acesta din urmă asigură mai puține pierderi de căldură cu gazele de eșapament, adică o eficiență mai mare. Toate aceste măsuri reduc consumul de combustibil. Datorită acestui fapt, motorina o cheltuiește cu 30-40% mai puțin.

Ecologicul motoarelor diesel se explică prin faptul că gazele lor de eșapament au un conținut mai mic de monoxid de carbon. Acest lucru se realizează prin utilizarea unor sisteme de curățare sofisticate, datorită cărora motorul pe benzină îndeplinește acum aceleași standarde de mediu ca și un motor diesel. Acest tip de motor era anterior semnificativ inferior benzinei în această privință.

Aplicație

După cum reiese din ce este un motor diesel și care sunt caracteristicile acestuia, astfel de motoare sunt cele mai potrivite pentru cazurile în care este nevoie de tracțiune mare la turații mici. Prin urmare, sunt echipate cu aproape toate autobuzele, camioanele și echipamentele de construcții. În ceea ce privește vehiculele private, printre ei, astfel de parametri sunt cei mai importanți pentru SUV-uri. Datorita randamentului ridicat, modelele urbane sunt echipate si cu aceste motoare. În plus, sunt mai convenabil de gestionat în astfel de condiții. Test drive-urile diesel demonstrează acest lucru.