Tárgyak:
- A dízelmotor története
- működés
- A dízelmotor előnyei és hátrányai
- A négyütemű dízelmotor munkaciklusa
- Közvetlen és közvetett befecskendezés
- Alacsony és magas nyomású szakasz
- Injekciós eljárás
- Dízel kopogás
A dízelmotor története:
A dízelmotor nevét feltalálója, Rudolf Diesel (1858-1913) után kapta. Az első Diesel elmélete szerinti dízelmotor 17. február 1894-én vált valósággá. Ez a motor az öngyulladás elve szerint működött és 1 percig járt hosszú 88 rpm. Robert Bosch kifejlesztette a nagynyomású befecskendező szivattyút, amely lehetővé tette a dízelmotor számára, hogy megkezdje globális hódítását.
Az első dízelmotoros személyautó a Mercedes-Benz 170D volt 1935-ből.
Művelet:
A dízelmotor levegőt juttat a hengerekbe. Nincs keverés, mint a benzinmotoroknál gyakran. Ott az üzemanyag gyakran már keveredik a levegővel (a keverékkel). A dízelmotor levegőjét néha maga a motor szívja be (turbó nélkül), általában nyomás alatt, turbóval. Ezt nevezik szupertöltésnek. A feltöltés hatására nagyobb mennyiségű levegő jut be, ami további üzemanyaggal meggyújtható. A nyomásos töltéssel kapcsolatos további információk a oldalon találhatók turbo. A dízelmotorba a lehető legtöbb levegő kerül, amit nem a mennyiség szabályoz, mint egy benzinmotornál. A korlátlan levegőellátást „levegőtöbbletnek” nevezik.
A dízelmotorban az üzemanyagot nem alkatrész segítségével gyújtják meg (mint ahogy a benzinmotorban a gyújtógyertya meggyújtja a benzint). A dízelmotorokban az égést dízel üzemanyag befecskendezésével érik el. Ezért kapja a dízelmotor az „öngyújtó” nevet. A nagynyomású üzemanyag-szivattyú biztosítja a szükséges üzemanyagnyomást.
Ez az égés sok hőt igényel. Ezt a hőt a nagy kompressziós nyomás hozza létre, amelyet a dugattyú a kompresszió során hoz létre. A levegő összenyomása (nagyon nagy nyomás alá helyezve) sok hőt hoz létre. Ez a hő szükséges az égéshez.
De porlasztó befecskendez egy bizonyos mennyiségű dízel üzemanyagot közvetlenül azelőtt, hogy a dugattyú elérné a TDC-t. Ez általában több lépésben történik, elő-, fő- és utóinjekcióval. Mivel a gázolaj keveredik a meleg levegővel (a nagy kompressziós végnyomás miatt), ez az üzemanyag magától meggyullad. Ezt hívják erőlöketnek. (A négy ütemes folyamatról később).
A dízelmotornak ezért hőre van szüksége az égés elindításához. Ez a hő (legalább 250 fokos) még nincs jelen a motor indításakor. A kompressziós végnyomás gyakran nem biztosítja a megfelelő hőmérsékletet az égéstérben. Ennek megoldására vannak izzítógyertyák a hengerfejbe szerelve. Ezek az izzítógyertyák indításkor aktiválódnak, és biztosítják, hogy az égéstérben lévő levegő megfelelő hőmérsékletű legyen a dízel üzemanyag meggyújtásához.
A dízelmotor előnyei és hátrányai
- A dízelmotor előnyei a benzinmotorhoz képest:
A nagyobb kompressziós arány és az égési folyamat miatt a dízelmotor gazdaságosabb, mint a benzinmotor. A dízelmotor élettartama általában is hosszabb (használattól függően). - A dízelmotor hátrányai a benzinmotorhoz képest:
A dízelmotor zajosabb, kisebb a teljesítménye az azonos hengerűrtartalmú benzinmotorokhoz képest (turbó és intercooler használata nélkül), és drágább, nehezebb felépítésű motor. Manapság már nem jelent hátrányt a motor előmelegítése, mert a közvetlen befecskendezéses dízelmotor előmelegítés nélkül is könnyen beindul. Még fagypont körüli hőmérsékleten is elindul egy kis idő múlva.
Manapság a dízelmotorok egyre csendesebbek, így egyre nehezebb megkülönböztetni a benzin- és dízelmotorokat.
A négyütemű dízelmotor munkaciklusa:
A dízelmotor munkaciklusa négy ütemből áll; a szívólöket, a kompressziós löket, a teljesítménylöket és a kipufogólöket. Ezen löketek alatt a dugattyú kétszer lefelé és felfelé mozdult. A főtengely ezért kétszer elfordult.
Sok minden történik minden agyvérzés során; levegőt szívnak be, üzemanyagot fecskendeznek be, a levegőt és az üzemanyagot elégetik, és a maradék gázokat kiürítik a hengerből. Az alábbiakban leírjuk, hogy pontosan mi történik az egyes trükkökben:
- Bevételi löket:
A bemeneti szelep nyitva van, a kipufogószelep zárva. A dugattyú a TDC-ről az ODP-re mozog.
– Turbó nélkül: A keletkező negatív nyomás miatt levegő szívódik be.
– Turbóval: A beszívott levegő a turbóból pozitív nyomással kerül a hengertérbe.A szívócsatornában nincs szabályozószelep, például a benzinmotor fojtószelepe. Dízelmotornál a beszívott levegő mennyisége ezért nem állítható. A szívórendszerben lévő fojtószelep (fojtószelep) csak a motor leállítására szolgál. Ennek a szelepnek a lezárásával és így a levegőellátás leállításával a motor csendesen leáll.
Kompressziós löket:
A bemeneti és kimeneti szelepek zárva vannak. A dugattyú az ODP-ről a TDC-re mozog. A levegő összenyomódik. Ez növeli a levegő hőmérsékletét, és a kompressziós aránytól függően megközelítőleg 550 fokos hőmérsékletet is elérhet. Benzinmotorban ez a hőmérséklet körülbelül 400 fok. A hidegindítás során a motort először a izzítógyertyák hogy elérje azt a hőmérsékletet, amely lehetővé teszi a keverék meggyulladását.Erőlöket:
A bemeneti és kimeneti szelepek zárva vannak, és a dugattyú nagyon nagy nyomás alatt sűrítette a levegőt. Néhány fokkal a TDC előtt az üzemanyagot a befecskendező szelepen keresztül fecskendezik be, és a nagy végső kompressziós nyomás meggyújtja. Az égésből származó nyomás a dugattyút a TDC-ről az ODP-re nyomja.Kipufogó löket:
A bemeneti szelep zárva, a kipufogószelep nyitva. A dugattyú az ODP-ről a TDC-re mozog, és kivezeti a kipufogógázt. A körfolyamat leírása a Seiliger folyamat oldalán található.
Közvetlen és közvetett befecskendezés:
A motor felszerelhető közvetlen vagy közvetett befecskendezéssel. A két rendszer közötti különbségeket az alábbiakban ismertetjük.
Közvetlen befecskendezés:
A befecskendezési nyomás nagyobb közvetlen befecskendezéssel, mint közvetett befecskendezéssel. Az üzemanyagot közvetlenül a hengerbe (vagy az ahhoz kialakított dugattyúfenékbe) fecskendezik a kompressziós löket végén. A keverés ezért a hengerben történik, és nem az örvénykamrában, mint a közvetett befecskendezésnél. A keverékképződés javítása érdekében a belépő levegőt örvénylik. Az örvénylést a szívócső alakja és a dugattyú aljának formája hozza létre.
A közvetett befecskendezéses dízelmotorokhoz képest a közvetlen befecskendezéses dízelmotor előnye, hogy kisebb égéstér falfelületet igényel. Ennek eredményeként a közvetlen befecskendezéses dízelmotor kisebb kompressziós és égési hőveszteséggel rendelkezik, ami nagyobb hatásfokot és tisztább kipufogógázokat eredményez.
Közvetett befecskendezés:
A közvetett befecskendezést leggyakrabban régebbi dízelmotorokban alkalmazták. Manapság már alig találkozol vele.
A közvetett befecskendezéses motorban az üzemanyagot nem a dugattyú fölé fecskendezik be, hanem az örvénykamrában fecskendezik be, keverik össze és párologtatják el. Az üzemanyagot az örvénykamra örvénylő levegőjébe fecskendezik a kompressziós löket során. Ez biztosítja az üzemanyag és a levegő jó keveredését. Ebben az esetben a dugattyú alja lapos (néha a szelepek számára bemélyedésekkel).
Alacsony és magas nyomású szakasz:
A dízelmotor üzemanyag-ellátása 2 részre oszlik; az alacsony nyomású szakasz és a nagynyomású szakasz.
Az alacsony nyomású szakasz a következő részekből áll:
- Üzemanyag tartály
- Nyomásfokozó szivattyú (az üzemanyagtartályba szerelve, vagy egy egység a nagynyomású szivattyúval)
- Üzemanyagszűrő (az autó alá vagy a motorháztető alá szerelve eltávolítja a szennyezett részecskéket és a nedvességet a gázolajból)
- Alacsony nyomású üzemanyag-vezetékek (az üzemanyag ezeken a vezetékeken keresztül jut el a tartályból a nagynyomású szivattyúba)
- Üzemanyag-visszavezető vezeték (ez viszi vissza az injektorokból, a nagynyomású szivattyúból és a szűrőből a visszatérő és szivárgó üzemanyagot az üzemanyagtartályba) Ez a visszatérő/szivárgó tüzelőanyag az érintett alkatrészek hűtéséhez és kenéséhez szükséges. A hő így a tartályba kerül.
A nagynyomású szakasz a következő részekből áll:
- Nagynyomású üzemanyag-vezetékek (az üzemanyagot ezeken a vezetékeken keresztül táplálják a nagynyomású szivattyútól a befecskendezőkig. A vezetékeknek azonos hosszúságúnak és vastagságúnak kell lenniük a nyomáskülönbségek elkerülése érdekében)
- Nagynyomású szivattyú (a szállítószivattyúból a nagynyomású szivattyúba szivattyúzott üzemanyag innen a nagynyomású üzemanyag-vezetékeken keresztül a befecskendezőkhöz szivattyúzzák)
- porlasztó (a nyitási nyomás elérésekor fecskendezze be az üzemanyagot a hengerbe)
Az injektálás folyamata:
Az üzemanyag-befecskendezés és a tényleges égés közötti időt késleltetési időnek nevezzük. Az injektoron keresztül befecskendezett kis tüzelőanyag-cseppeknek gáz halmazállapotúvá kell alakulniuk. Ez az átmenet az égéstérben uralkodó magas hőmérséklet miatt lehetséges (amit a kompressziós végnyomás vagy az izzítógyertya indításkor ér el). Ennek az időnek a lehető legrövidebbnek kell lennie, különben befolyásolja az égést. Ez azt is jelenti, hogy a motor gyengébben fog működni, és kevesebb lesz a rendelkezésre álló teljesítmény.
Az alábbi kép a teljes befecskendezési folyamatot mutatja.
Dízel kopogás:
Néhány ezredmásodperc telik el a befecskendezés kezdete (lásd az A pontot a fenti képen) és az égés kezdete (C) között. A befecskendező szelepen (az üzemanyagködön) keresztül befecskendezett nagyon kicsi tüzelőanyag-cseppeket először fel kell melegíteni, mielőtt gőzzé alakulhatnának. Az üzemanyagcsepp külseje először gáz halmazállapotúvá változik, majd fokozatosan ég. A csepp maradék maradványai ezután spontán meggyulladnak, és felismerhető motorhangot okoznak; a dízel kopogás. Ez egy ellenőrizetlen égés, és rosszkor fordulhat elő.
A következő tényezők okozhatnak dízelmotoros kopogást:
- Hibás porlasztók (csepegés vagy rossz porlasztás túl nagy cseppekkel)
- Hibás befecskendező szivattyú (a szállítószelepek vagy a dugattyúk hibásak)
- Üzemanyag (víz van jelen, cetánszám túl alacsony, levegő az üzemanyagban
- Motor (a végső kompressziós nyomás túl alacsony, az izzítógyertyák nem működnek)
- Az üzemanyag-szivattyú hibás időzítése
