Diiselmootor

Teemad:

Diiselmootori ajalugu
Werking
Diiselmootori eelised ja puudused
Neljataktilise diiselmootori töötsükkel
Otsene ja kaudne süstimine
Madala ja kõrge rõhu sektsioon
Süstimisprotsess
Diisli koputus

Diiselmootori ajalugu:
Diiselmootor on oma nime saanud selle leiutaja Rudolf Dieseli (1858-1913) järgi. Esimene diiselmootor Dieseli teooria järgi sai teoks 17. veebruaril 1894. aastal. See mootor töötas isesüttimise põhimõttel ja töötas 1 minut pikk 88 pööret minutis. Robert Bosch töötas välja kõrgsurve sissepritsepumba, mis võimaldas diiselmootoril alustada ülemaailmset vallutust.

Esimene diiselmootoriga sõiduauto oli Mercedes-Benz 170D aastast 1935.

Toimimine:
Diiselmootor juhib õhku silindritesse. Ei mingit segu, nagu sageli bensiinimootorite puhul. Seal on kütus sageli juba õhuga (seguga) segunenud. Diiselmootoris olevat õhku imeb mõnikord sisse mootor ise (ilma turbota), tavaliselt toidab seda rõhu all turbo. Seda nimetatakse ülelaadimiseks. Ülelaadimine tingib suurema koguse õhu sisenemise, mida saab lisakütusega süüdata. Rohkem infot survega täitmise kohta leiab lehelt turbo. Diiselmootorisse toidetakse võimalikult palju õhku, mida ei reguleeri kogus nagu bensiinimootori puhul. Piiramatut õhuvarustust nimetatakse "õhu ülejäägiks".

Diiselmootoris ei sütti kütust mingi komponendi abil (nagu süüteküünal süütab bensiinimootoris bensiinikütuse). Diiselmootoris toimub põlemine diislikütuse sissepritsega. Seetõttu on diiselmootorile antud nimi "isesüttija". The kõrgsurve kütusepump tagab vajaliku kütuse rõhu.
See põlemine nõuab palju soojust. Seda soojust tekitab kõrge surverõhk, mille kolb kokkusurumise ajal tekitab. Õhu kokkusurumine (see pannakse väga kõrge rõhu alla) tekitab palju soojust. See soojus on põlemiseks vajalik.
De pihusti süstib teatud koguse diislikütust vahetult enne, kui kolb jõuab TDC-ni. Tavaliselt tehakse seda mitmes etapis, eel-, põhi- ja järelsüstiga. Kuna diislikütus on segatud sooja õhuga (kõrge surve lõpprõhu tõttu), süttib see kütus iseenesest. Seda nimetatakse jõulöögiks. (Rohkem nelja takti protsessi kohta hiljem).

Seetõttu vajab diiselmootor põlemise käivitamiseks soojust. Seda kuumust (vähemalt 250 kraadi) mootori käivitamisel veel ei ole. Kompressiooni lõpprõhk ei taga sageli õiget temperatuuri põlemiskambris. Selle lahendamiseks on olemas hõõgküünlad paigaldatud silindripeasse. Need hõõgküünlad aktiveeruvad käivitamisel ja tagavad, et põlemiskambri õhul on diislikütuse süütamiseks õige temperatuur.

Diiselmootori eelised ja puudused

Diiselmootori eelised võrreldes bensiinimootoriga:
Suurema surveastme ja põlemisprotsessi tõttu on diiselmootor säästlikum kui bensiinimootor. Diiselmootoril on üldiselt ka pikem eluiga (olenevalt kasutusviisist).
Diiselmootori miinused võrreldes bensiinimootoriga:
Diiselmootor on mürarikkam, väiksema võimsusega võrreldes sama silindrimahuga bensiinimootoriga (ilma turbot ja vahejahutit kasutamata) ning see on kallim, raskema konstruktsiooniga mootor. Mootori eelsoojendus pole tänapäeval enam miinus, sest otsesissepritsega diiselmootor saab kergesti käima ilma eelsoojenduseta. Isegi külmumispunkti lähedasel temperatuuril käivitub see siiski mõne aja pärast.

Tänapäeval muutuvad diiselmootorid vaiksemaks, mistõttu on bensiini- ja diiselmootorite eristamine üha raskem.

Neljataktilise diiselmootori töötsükkel:
Diiselmootori töötsükkel koosneb neljast taktist; sisselasketakti, survetakti, jõutakti ja väljalasketakti. Nende löökide ajal liikus kolb kaks korda alla ja üles. Väntvõll on seetõttu kaks korda pöörlenud.
Iga insuldi ajal juhtub palju asju; õhk tõmmatakse sisse, kütus pihustatakse, õhk ja kütus põletatakse ning ülejäänud gaasid väljutatakse silindrist. Allpool on kirjeldus selle kohta, mis iga trikiga täpselt juhtub:

Sisselaske insult:
Sisselaskeklapp on avatud, väljalaskeklapp on suletud. Kolb liigub TDC-lt ODP-le.
– Ilma turbota: õhk imetakse sisse tekkiva alarõhu tõttu.
– Turboga: sisselaskeõhk juhitakse turbost ülerõhu korral silindriruumi.
Sisselaskekanalis puudub reguleerimisventiil, näiteks bensiinimootori drosselklapp. Diiselmootori puhul ei ole sisseimetava õhu hulk seega reguleeritav. Sisselaskesüsteemi drosselklapp (drosselklapp) on mõeldud ainult mootori väljalülitamiseks. Selle klapi sulgemisel ja seega õhuvarustuse peatamisel lülitub mootor vaikselt välja.
Kompressioonikäik:
Sisse- ja väljalaskeventiilid on suletud. Kolb liigub ODP-lt TDC-le. Õhk surutakse kokku. See tõstab õhu temperatuuri ja sõltuvalt surveastmest võib see ulatuda ligikaudu 550 kraadini. Bensiinimootoris on see temperatuur ligikaudu 400 kraadi. Külmkäivituse ajal soojendab mootor esmalt üles hõõgküünlad et saavutada temperatuur, mis võimaldab segul süttida.
Jõukäik:
Sisse- ja väljalaskeklapid on suletud ja kolb on väga kõrge rõhu all õhu kokku surunud. Mõni kraad enne TDC-d pihustatakse kütust läbi pihusti ja süüdatakse kõrge lõppsurve mõjul. Põlemisel tekkiv rõhk surub kolvi TDC-st ODP-le.
Väljalaskekäik:
Sisselaskeklapp on suletud, väljalaskeklapp avatud. Kolb liigub ODP-lt TDC-le ja väljutab heitgaasid. Ringi protsessi on kirjeldatud Seiliger protsessi lehel.

Otsene ja kaudne süstimine:
Mootor võib olla varustatud otse- või kaudsissepritsega. Kahe süsteemi erinevusi kirjeldatakse allpool.

Otsene süstimine:
Sissepritse rõhk on otsepritsega suurem kui kaudse sissepritse korral. Kütus pihustatakse otse silindrisse (või selle jaoks moodustatud kolvipõhja) survetakti lõpus. Seetõttu toimub segamine silindris, mitte pöördkambris nagu kaudse süstimise korral. Segu moodustumise parandamiseks keeratakse sisselaskeõhku. Keerise tekitavad sisselaskekollektori kuju ja kolvi põhja kuju.
Võrreldes kaudsissepritsega diiselmootoriga on otsesissepritsega diiselmootori eeliseks see, et see nõuab vähem põlemiskambri seinapinda. Selle tulemusena on otsesissepritsega diiselmootoril väiksem kompressiooni- ja põlemissoojuse kadu, mille tulemuseks on suurem tõhusus ja puhtamad heitgaasid.

Kaudne süstimine:
Kaudsissepritse kasutati kõige sagedamini vanemates diiselmootorites. Tänapäeval seda peaaegu ei kohta enam.
Kaudsissepritsega mootoris ei pritsita kütust kolvi kohale, vaid pihustatakse, segatakse ja aurustatakse keermekambris. Kütus süstitakse survetakti ajal keeriskambri keerlevasse õhku. See tagab kütuse hea segunemise õhuga. Sel juhul on kolvi põhi tasane (mõnikord süvenditega klappide jaoks).

Madala ja kõrge rõhu sektsioon:
Diiselmootori kütusevarustus on jagatud 2 osaks; madalrõhu sektsioon ja kõrgsurve sektsioon.

Madalrõhu sektsioon koosneb järgmistest osadest:

Kütusepaak
Võimepump (paigaldatud kütusepaaki või ühte seadet kõrgsurvepumbaga)
Kütusefilter (paigaldatud auto alla või kapoti alla, eemaldab diislikütusest saastunud osakesed ja niiskuse)
Madalsurve kütusetorud (kütus juhitakse paagist kõrgsurvepumpa läbi nende torude)
Kütuse tagasivoolutoru (see viib tagasivoolu ja lekkiva kütuse pihustitest, kõrgsurvepumbast ja filtrist tagasi kütusepaaki) See tagasivoolu/lekkiv kütus on vajalik asjakohaste osade jahutamiseks ja määrimiseks. Seega eemaldatakse soojus paaki.

Kõrgsurveosa koosneb järgmistest osadest:

Kõrgsurve kütusetorud (nende torude kaudu juhitakse kütust kõrgsurvepumbast pihustitesse. Kõik torud peavad olema ühepikkused ja sama paksusega, et vältida rõhuerinevust)
Kõrgsurvepump (väljastuspumbast kõrgsurvepumbasse pumbatav kütus pumbatakse siit läbi kõrgsurve kütusetorude pihustitesse)
Pihusti (pritsige kütus silindrisse avanemisrõhu saavutamisel)

Süstimisprotsess:
Kütuse sissepritse ja tegeliku põlemise vahelist aega nimetatakse viivitusajaks. Pihusti kaudu sissepritsitud väikesed kütusepiisad peavad muutuma gaasiliseks. See üleminek on võimalik tänu põlemiskambri kõrgele temperatuurile (mis saavutatakse kompressiooni lõpprõhu või hõõgküünla abil käivitamisel). See aeg peaks olema võimalikult lühike, vastasel juhul mõjutab see põlemist. See tähendab ka seda, et mootor hakkab kehvemini käima ja võimsust jääb vähemaks.

Allolev pilt näitab kogu süstimisprotsessi.

Diisli koputus:
Sissepritse alguse (vt A ülaltoodud pildil) ja põlemise alguse (C) vahele jääb mõni millisekund. Väga väikesed kütusepiisad, mis pihusti (kütuseudu) kaudu pihustatakse, tuleb kõigepealt viia temperatuurini, enne kui neid saab auruks muuta. Kütusetilga väliskülg muutub esmalt gaasiliseks ja põleb seejärel järk-järgult. Ülejäänud tilgajäägid süttivad seejärel spontaanselt ja põhjustavad äratuntava mootoriheli; diisli koputus. See on kontrollimatu põlemine ja võib toimuda valel ajal.

Järgmised asjad võivad põhjustada diislikütuse koputamist:

Defektsed pihustid (tilkumine või halb pihustamine liiga suurte tilkadega)
Defektne sissepritsepump (väljastusventiilid või kolvid on defektsed)
Kütus (vesi on olemas, tsetaaniarv liiga madal, õhk kütuses
Mootor (kompressiooni lõpprõhk liiga madal, hõõgküünlad ei tööta)
Kütusepumba vale ajastus