Предмети:
- История на дизеловия двигател
- операция
- Предимства и недостатъци на дизеловия двигател
- Работен цикъл на четиритактовия дизелов двигател
- Директно и индиректно инжектиране
- Секция за ниско и високо налягане
- Процес на инжектиране
- Дизелов удар
История на дизеловия двигател:
Дизеловият двигател е кръстен на своя изобретател Рудолф Дизел (1858-1913). Първият дизелов двигател според теорията на Дизел става реалност на 17 февруари 1894 г. Този двигател работи на принципа на самозапалването и работи за 1 минута дълъг 88 об./мин. Робърт Бош разработи инжекционна помпа за високо налягане, която позволи на дизеловия двигател да започне глобалното си завоевание.
Първият лек автомобил с дизелов двигател е Mercedes-Benz 170D от 1935 г.
Операция:
Дизеловият двигател вкарва въздух в цилиндрите. Няма смес, както често се случва при бензиновите двигатели. Там горивото често вече е смесено с въздуха (сместа). Въздухът в дизелов двигател понякога се засмуква от самия двигател (без турбо), обикновено се доставя под налягане от турбо. Това се нарича свръхзареждане. Свръхзареждането води до навлизане на по-голямо количество въздух, който може да се запали с допълнително гориво. Повече информация за пълнене под налягане можете да намерите на страницата Turbo. Дизеловият двигател се захранва с възможно най-много въздух, който не се регулира по количество, както при бензиновия двигател. Неограниченото подаване на въздух се нарича „въздушен излишък“.
При дизеловия двигател горивото не се запалва с помощта на компонент (точно както запалителната свещ запалва бензиновото гориво в бензинов двигател). При дизеловия двигател изгарянето се постига чрез впръскване на дизелово гориво. Ето защо дизеловият двигател получава името „самозапалващ се“. The горивна помпа за високо налягане осигурява необходимото налягане на горивото.
Това изгаряне изисква много топлина. Тази топлина се създава от високото налягане на компресия, което буталото създава по време на компресията. Компресирането на въздуха (поставя се под много високо налягане) създава много топлина. Тази топлина е необходима за изгаряне.
De пулверизатор впръсква определено количество дизелово гориво точно преди буталото да достигне TDC. Това обикновено се прави на няколко стъпки, с предварителна, основна и последваща инжекция. Тъй като дизеловото гориво се смесва с топлия въздух (поради високото крайно налягане на компресия), това гориво се самозапалва. Това се нарича силов удар. (Повече за процеса с четири такта по-късно).
Следователно дизеловият двигател се нуждае от топлина, за да започне горенето. Тази топлина (от поне 250 градуса) все още не е налице при стартиране на двигателя. Крайното налягане на компресията често не осигурява правилната температура в горивната камера. За решаването на това има подгряващи свещи монтиран в главата на цилиндъра. Тези подгревни свещи се активират при стартиране и гарантират, че въздухът в горивната камера има правилната температура за запалване на дизеловото гориво.
Предимства и недостатъци на дизеловия двигател
- Предимства на дизелов двигател в сравнение с бензинов двигател:
Поради по-високото съотношение на компресия и процеса на горене, дизеловият двигател е по-икономичен от бензиновия. Дизеловият двигател обикновено има и по-дълъг живот (в зависимост от това как се използва). - Недостатъци на дизелов двигател в сравнение с бензинов двигател:
Дизеловият двигател е по-шумен, има по-ниска мощност в сравнение с бензинов двигател със същия обем на цилиндъра (без използването на турбо и междинен охладител) и е по-скъп, по-тежко конструиран двигател. В днешно време предварителното загряване на двигателя вече не е недостатък, тъй като дизеловият двигател с директно впръскване може да стартира лесно без предварително загряване. Дори при температури около точката на замръзване, той пак ще започне след малко повече време.
В днешно време дизеловите двигатели стават все по-тихи, което прави все по-трудно разграничаването на бензиновите от дизеловите двигатели.
Работен цикъл на четиритактовия дизелов двигател:
Работният цикъл на дизелов двигател се състои от четири такта; тактът на всмукване, тактът на компресия, тактът на мощността и тактът на изпускането. По време на тези удари буталото се премести надолу и нагоре два пъти. Следователно коляновият вал се е завъртял два пъти.
По време на всеки инсулт се случват много неща; въздухът се засмуква, горивото се впръсква, въздухът и горивото се изгарят, а останалите газове се изхвърлят от цилиндъра. По-долу е описание какво точно се случва във всеки трик:
- Всмукателен ход:
Входящият клапан е отворен, изпускателният клапан е затворен. Буталото се движи от TDC към ODP.
– Без турбо: Въздухът се засмуква поради създаденото отрицателно налягане.
– С турбо: Входящият въздух се подава от турбото при положително налягане в пространството на цилиндрите.Във всмукателния тракт няма регулиращ клапан, като дроселовата клапа на бензиновия двигател. Следователно при дизелов двигател количеството засмукан въздух не може да се регулира. Дроселовата клапа във всмукателната система (дроселовата клапа) служи само за изключване на двигателя. Като затворите този клапан и по този начин спрете подаването на въздух, двигателят ще изгасне тихо.
Ход на компресия:
Входните и изходните клапани са затворени. Буталото се движи от ODP към TDC. Въздухът е компресиран. Това повишава температурата на въздуха и в зависимост от съотношението на компресия може да достигне температура от приблизително 550 градуса. При бензинов двигател тази температура е приблизително 400 градуса. По време на студен старт двигателят първо се загрява от подгряващи свещи за да достигне температурата, която позволява на сместа да се запали.Силов ход:
Входните и изходните клапани са затворени и буталото е компресирало въздуха под много високо налягане. Няколко градуса преди TDC горивото се впръсква през инжектора и се запалва от високото крайно налягане на компресия. Налягането в резултат на горенето избутва буталото от TDC към ODP.Изпускателен ход:
Входящият вентил е затворен, изпускателният клапан е отворен. Буталото се движи от ODP към TDC и изхвърля отработените газове. Кръговият процес е описан на страницата на процеса Seiliger.
Директно и индиректно инжектиране:
Двигателят може да бъде оборудван с директно впръскване или индиректно впръскване. Разликите между двете системи са описани по-долу.
Директно впръскване:
Налягането на впръскване е по-високо при директно впръскване, отколкото при индиректно впръскване. Горивото се впръсква директно в цилиндъра (или оформеното за него дъно на буталото) в края на такта на компресия. Следователно смесването се извършва в цилиндъра, а не във вихровата камера, както при индиректното впръскване. За да се подобри образуването на сместа, входящият въздух се завихря. Завихрянето се създава от формата на всмукателния колектор и формата на дъното на буталото.
В сравнение с дизелов двигател с индиректно впръскване, дизеловият двигател с директно впръскване има предимството, че изисква по-малка повърхност на стената на горивната камера. В резултат на това дизеловият двигател с директно впръскване ще има по-малко загуби на компресия и топлина при изгаряне, което води до по-висока ефективност и по-чисти отработени газове.
Индиректно инжектиране:
Индиректното впръскване се използва най-често в по-старите дизелови двигатели. В днешно време вече почти не го срещате.
При двигател с индиректно впръскване горивото не се впръсква над буталото, а се впръсква, смесва и изпарява във вихровата камера. Горивото се впръсква във вихровия въздух на вихровата камера по време на такта на компресия. Това осигурява добро смесване на горивото с въздуха. В този случай дъното на буталото е плоско (понякога с вдлъбнатини за клапаните).
Секция за ниско и високо налягане:
Захранването с гориво на дизелов двигател е разделено на 2 части; секцията за ниско налягане и секцията за високо налягане.
Секцията за ниско налягане се състои от следните части:
- Брандстофтанк
- Нагнетателна помпа (монтиран в резервоара за гориво или един модул с помпата за високо налягане)
- Брандстофилтър (монтиран под колата или под капака, премахва замърсените частици и влага от дизеловото гориво)
- Горивни линии с ниско налягане (горивото се доставя от резервоара към помпата за високо налягане през тези линии)
- Тръбопровод за връщане на гориво (това пренася връщането и изтичащото гориво от инжекторите, помпата за високо налягане и филтъра обратно към резервоара за гориво) Това връщане/изтичане на гориво е необходимо за охлаждането и смазването на съответните части. По този начин топлината се отвежда към резервоара.
Секцията за високо налягане се състои от следните части:
- Тръбопроводи за високо налягане (горивото се подава през тези тръбопроводи от помпата за високо налягане към инжекторите. Всички тръбопроводи трябва да са с еднаква дължина и дебелина, за да се избегнат разлики в налягането)
- Помпа за високо налягане (горивото, изпомпвано от помпата за подаване към помпата за високо налягане, се изпомпва от тук през горивопроводите за високо налягане към инжекторите)
- Пулверизатор (впръсквайте горивото в цилиндъра при достигане на налягането на отваряне)
Процес на инжектиране:
Времето между впръскването на гориво и действителното изгаряне се нарича време на забавяне. Малките капчици гориво, впръскани през инжектора, трябва да преминат в газообразна форма. Този преход е възможен поради високата температура в горивната камера (която се постига от крайното налягане на компресията или подгревната свещ при стартиране). Това време трябва да е възможно най-кратко, в противен случай ще се отрази на горенето. Това също означава, че двигателят ще работи по-зле и ще има по-малко мощност.
Изображението по-долу показва пълния процес на инжектиране.
Дизелов удар:
Има няколко милисекунди между началото на впръскването (вижте A на изображението по-горе) и началото на горенето (C). Много малките капчици гориво, които се впръскват през инжектора (горивната мъгла), трябва първо да бъдат доведени до температура, преди да могат да се превърнат във форма на пара. Външната страна на горивната капка първо преминава в газообразна форма и след това постепенно ще изгори. След това останалите остатъци от капката се запалват спонтанно и предизвикват разпознаваемия звук на двигателя; дизеловото чукане. Това е неконтролирано изгаряне и може да възникне в неподходящ момент.
Следните неща могат да причинят дизелов удар:
- Дефектни пулверизатори (капене или лошо разпръскване с капчици, които са твърде големи)
- Дефектна инжекционна помпа (дефектни нагнетателни клапани или бутала)
- Гориво (наличие на вода, цетаново число твърде ниско, въздух в горивото
- Двигател (крайното налягане на компресията е твърде ниско, подгревните свещи не работят)
- Неправилно синхронизиране на горивната помпа
