dieselmotor

emner:

Historien om dieselmotoren
drift
Fordele og ulemper ved dieselmotoren
Driftscyklus for XNUMX-takts dieselmotoren
Direkte og indirekte injektion
Lav- og højtrykssektion
Injektionsproces
Diesel banke

Historien om dieselmotoren:
Dieselmotoren er opkaldt efter dens opfinder Rudolf Diesel (1858-1913). Den første dieselmotor ifølge Diesels teori blev til virkelighed den 17. februar 1894. Denne motor fungerede efter princippet om selvantændelse og kørte i 1 minut lang 88 rpm. Robert Bosch udviklede højtryksindsprøjtningspumpen, der gjorde det muligt for dieselmotoren at begynde sin globale erobring.

Den første personbil med dieselmotor var Mercedes-Benz 170D fra 1935.

Operation:
En dieselmotor får luft ind i cylindrene. Ingen blanding, som det ofte er tilfældet med benzinmotorer. Der er brændstoffet ofte allerede blandet med luften (blandingen). Luften i en dieselmotor suges nogle gange ind af selve motoren (uden turbo), normalt tilført under tryk af en turbo. Dette kaldes overladning. Overladningen bevirker, at der kommer en større mængde luft ind, som kan antændes med ekstra brændstof. Mere information om trykfyldning kan findes på siden Turbo. Dieselmotoren tilføres så meget luft som muligt, hvilket ikke er mængdereguleret som ved en benzinmotor. Den ubegrænsede lufttilførsel kaldes "luftoverskud".

I dieselmotoren antændes brændstoffet ikke ved hjælp af en komponent (ligesom tændrøret antænder benzinbrændstoffet i en benzinmotor). I en dieselmotor opnås forbrænding ved indsprøjtning af dieselbrændstof. Derfor får dieselmotoren navnet "selvantænder". Det højtryks brændstofpumpe giver det nødvendige brændstoftryk.
Denne forbrænding kræver meget varme. Denne varme skabes af det høje kompressionstryk, som stemplet skaber under kompression. At komprimere luften (den sættes under meget højt tryk) skaber en masse varme. Denne varme er nødvendig for forbrænding.
De forstøver indsprøjter en vis mængde dieselolie lige før stemplet når TDC. Dette gøres normalt i flere trin, med en før-, hoved- og efterinjektion. Fordi dieselbrændstoffet blandes med den varme luft (på grund af det høje kompressionssluttryk), antændes dette brændstof af sig selv. Det kaldes kraftslaget. (Mere om fire-takts processen senere).

Dieselmotoren har derfor brug for varme for at starte forbrændingen. Denne varme (på mindst 250 grader) er endnu ikke til stede, når motoren startes. Kompressionens sluttryk giver ofte ikke den korrekte temperatur i forbrændingskammeret. For at løse dette er der Glød stik monteret i topstykket. Disse gløderør aktiveres ved start og sikrer, at luften i forbrændingskammeret har den korrekte temperatur til at antænde dieselbrændstoffet.

Fordele og ulemper ved dieselmotoren

Fordele ved en dieselmotor sammenlignet med en benzinmotor:
På grund af det højere kompressionsforhold og forbrændingsprocessen er en dieselmotor mere økonomisk end en benzinmotor. En dieselmotor har generelt også en længere levetid (afhængig af hvordan den bruges).
Ulemper ved en dieselmotor sammenlignet med en benzinmotor:
En dieselmotor er mere støjende, har lavere effekt sammenlignet med en benzinmotor med samme cylindervolumen (uden brug af turbo og intercooler), og det er en dyrere, mere kraftigt konstrueret motor. I dag er forvarmning af motoren ikke længere en ulempe, fordi en dieselmotor med direkte indsprøjtning let kan starte uden forvarmning. Selv ved temperaturer omkring frysepunktet vil den stadig starte efter lidt længere tid.

Nu om dage bliver dieselmotorer mere støjsvage, hvilket gør det stadig sværere at skelne mellem benzin- og dieselmotorer.

Driftscyklus for XNUMX-takts dieselmotoren:
En dieselmotordriftscyklus består af fire slag; indsugningsslaget, kompressionsslaget, kraftslaget og udstødningsslaget. Under disse slag bevægede stemplet sig ned og op to gange. Krumtapakslen har derfor roteret to gange.
Der sker mange ting under hvert slag; luft suges ind, brændstof sprøjtes ind, luft og brændstof forbrændes, og de resterende gasser udstødes fra cylinderen. Nedenfor er en beskrivelse af, hvad der præcist sker i hvert trick:

Indtagsslag:
Indløbsventilen er åben, udstødningsventilen er lukket. Stemplet bevæger sig fra TDC til ODP.
– Uden turbo: Luft suges ind på grund af det undertryk, der skabes.
– Med turbo: Indsugningsluften tilføres fra turboen med overtryk ind i cylinderrummet.
Der er ingen reguleringsventil i indsugningskanalen, såsom gasspjældet på benzinmotoren. Med en dieselmotor er mængden af luft, der suges ind, derfor ikke justerbar. Gasspjældet i indsugningssystemet (gasspjældet) tjener kun til at slukke for motoren. Ved at lukke denne ventil og dermed stoppe lufttilførslen, vil motoren stoppe stille og roligt.
Kompressionsslag:
Indløbs- og udløbsventilerne er lukkede. Stemplet bevæger sig fra ODP til TDC. Luften er komprimeret. Dette øger luftens temperatur, og afhængigt af kompressionsforholdet kan den nå en temperatur på cirka 550 grader. I en benzinmotor er denne temperatur cirka 400 grader. Ved koldstart varmes motoren først op af Glød stik for at nå den temperatur, der tillader blandingen at antænde.
Kraftslag:
Indløbs- og udløbsventilerne er lukkede, og stemplet har komprimeret luften under meget højt tryk. Et par grader før TDC indsprøjtes brændstof gennem injektoren, som antændes af det høje endelige kompressionstryk. Trykket fra forbrændingen skubber stemplet fra TDC til ODP.
Udstødningsslag:
Indløbsventilen er lukket, udstødningsventilen åben. Stemplet bevæger sig fra ODP til TDC og udstøder udstødningsgassen. Cirkelprocessen er beskrevet på Seiliger-processiden.

Direkte og indirekte injektion:
En motor kan udstyres med direkte indsprøjtning eller indirekte indsprøjtning. Forskellene mellem de to systemer er beskrevet nedenfor.

Direkte injektion:
Indsprøjtningstrykket er højere ved direkte indsprøjtning end ved indirekte indsprøjtning. Brændstoffet sprøjtes direkte ind i cylinderen (eller stempelbunden, der er dannet til den) ved slutningen af kompressionsslaget. Blandingen foregår derfor i cylinderen og ikke i hvirvelkammeret som ved indirekte indsprøjtning. For at forbedre blandingsdannelsen hvirvles indsugningsluften. Hvirvelen skabes af formen på indsugningsmanifolden og formen af stempelbunden.
Sammenlignet med en dieselmotor med indirekte indsprøjtning har en dieselmotor med direkte indsprøjtning den fordel, at den kræver mindre forbrændingskammervægs overfladeareal. Som et resultat vil en dieselmotor med direkte indsprøjtning have mindre tab af kompression og forbrændingsvarme, hvilket resulterer i højere effektivitet og renere udstødningsgasser.

Indirekte injektion:
Indirekte indsprøjtning blev mest brugt i ældre dieselmotorer. Nu om dage støder man næsten ikke på det mere.
I en motor med indirekte indsprøjtning indsprøjtes brændstoffet ikke over stemplet, men indsprøjtes, blandes og fordampes i hvirvelkammeret. Brændstoffet sprøjtes ind i hvirvelkammerets hvirvlende luft under kompressionsslaget. Dette sikrer en god blanding af brændstof med luft. I dette tilfælde er stempelbunden flad (nogle gange med udsparinger til ventilerne).

Lav- og højtrykssektion:
Brændstofforsyningen til en dieselmotor er opdelt i 2 dele; lavtrykssektionen og højtrykssektionen.

Lavtrykssektionen består af følgende dele:

Brændstoftank
Booster pumpe (monteret i brændstoftanken eller en enhed med højtrykspumpen)
Brændstoffilter (monteret under bilen eller under motorhjelmen, fjerner de forurenede partikler og fugt fra dieselbrændstoffet)
Lavtryksbrændstofledninger (brændstoffet leveres fra tanken til højtrykspumpen gennem disse ledninger)
Brændstofreturledning (denne fører retur- og lækagebrændstof fra injektorer, højtrykspumpe og filter tilbage til brændstoftanken) Dette retur-/lækagebrændstof er nødvendigt for afkøling og smøring af de relevante dele. Varmen føres således til tanken.

Højtrykssektionen består af følgende dele:

Højtryksbrændstofledninger (brændstoffet tilføres gennem disse ledninger fra højtrykspumpen til injektorerne. Ledningerne skal alle have samme længde og tykkelse for at undgå trykforskelle)
Højtrykspumpe (brændstoffet, der pumpes fra leveringspumpen til højtrykspumpen, pumpes herfra gennem højtryksbrændstofledningerne til injektorerne)
Forstøver (sprøjt brændstoffet ind i cylinderen, når åbningstrykket er nået)

Injektionsproces:
Tiden mellem brændstofindsprøjtning og faktisk forbrænding kaldes forsinkelsestiden. De små brændstofdråber, der injiceres gennem injektoren, skal gå over i gasform. Denne overgang er mulig på grund af den høje temperatur i forbrændingskammeret (som opnås ved kompressionssluttrykket eller gløderøren under start). Denne tid skal være så kort som muligt, ellers vil det påvirke forbrændingen. Det betyder også, at motoren vil køre dårligere, og mindre kraft vil være tilgængelig.

Billedet nedenfor viser hele injektionsprocessen.

Diesel bank:
Der går et par millisekunder mellem starten af injektionen (se A på billedet ovenfor) og starten af forbrændingen (C). De meget små brændstofdråber, der sprøjtes ind gennem injektoren (brændstoftågen), skal først bringes på temperatur, før de kan omdannes til dampform. Ydersiden af brændstofdråben skifter først til gasform og vil derefter gradvist brænde. De resterende rester af dråben antændes derefter spontant og forårsager den genkendelige motorlyd; diesel banke. Dette er en ukontrolleret forbrænding og kan opstå på det forkerte tidspunkt.

Følgende ting kan forårsage en dieselbank:

Defekte forstøvere (dryp eller dårlig forstøvning med dråber, der er for store)
Defekt indsprøjtningspumpe (tilførselsventiler eller stempler defekte)
Brændstof (vand til stede, cetantal for lavt, luft i brændstoffet
Motor (sluttryk for kompression for lavt, gløderør virker ikke)
Forkert brændstofpumpetiming