科目：
- ディーゼルエンジンの歴史
- 運営
- ディーゼルエンジンのメリットとデメリット
- XNUMXストロークディーゼルエンジンのデューティサイクル
- 直接および間接注入
- 低圧および高圧セクション
- 射出工程
- ディーゼルノック
ディーゼルエンジンの歴史：
ディーゼル エンジンは、発明者のルドルフ ディーゼル (1858 ～ 1913 年) にちなんで名付けられました。 ディーゼルの理論による最初のディーゼル エンジンは、17 年 1894 月 1 日に現実になりました。 このエンジンは自己点火の原理に従って動作し、XNUMX分間作動しました。 ロング88rpm。 ロバート ボッシュは、ディーゼル エンジンが世界征服を開始できるようにした高圧噴射ポンプを開発しました。
ディーゼル エンジンを搭載した最初の乗用車は、170 年のメルセデス ベンツ 1935D でした。
ワーキング:
ディーゼルエンジンはシリンダー内に空気を送り込みます。 ガソリンエンジンにありがちな混合気はありません。 そこでは、燃料はすでに空気と混合されている（混合物）ことがよくあります。 ディーゼル エンジン内の空気は、エンジン自体 (ターボなし) によって吸入されることがありますが、通常はターボによって圧力が加えられて供給されます。 これを過給といいます。 過給により大量の空気が流入し、追加の燃料で着火する可能性があります。 加圧充填の詳細については、このページをご覧ください。 ターボ。 ディーゼル エンジンには、ガソリン エンジンのように量による規制がなく、できる限り多くの空気が供給されます。 この無制限に供給される空気を「空気余剰」といいます。
ディーゼル エンジンでは、燃料はコンポーネントの助けによって点火されません (ガソリン エンジンで点火プラグがガソリン燃料に点火するのと同じです)。 ディーゼル エンジンでは、ディーゼル燃料を噴射することで燃焼が行われます。 これが、ディーゼルエンジンが「自己点火装置」と呼ばれる理由です。 の 高圧燃料ポンプ 必要な燃圧を提供します。
この燃焼には多量の熱が必要です。 この熱は、ピストンが圧縮中に生成する高い圧縮圧力によって発生します。 空気を圧縮すると（非常に高い圧力がかかります）、多量の熱が発生します。 この熱は燃焼に必要です。
De ヴァースチューバー ピストンが上死点に達する直前に一定量のディーゼル燃料を噴射します。 これは通常、前注入、主注入、後注入という複数のステップで行われます。 ディーゼル燃料は暖かい空気と混合されるため (最終圧縮圧力が高いため)、この燃料は自然に点火します。 それをパワーストロークといいます。 (XNUMX ビートのプロセスについては後で詳しく説明します)。
したがって、ディーゼルエンジンは燃焼を開始するために熱を必要とします。 エンジンの始動時には、この熱 (少なくとも 250 度) はまだ存在していません。 圧縮最終圧力によっては、燃焼室内に正しい温度が得られないことがよくあります。 これを解決するには、 グロープラグ シリンダーヘッドに取り付けられています。 これらのグロー プラグは始動時に作動し、燃焼室内の空気がディーゼル燃料に点火するのに適切な温度になるようにします。
ディーゼルエンジンのメリットとデメリット
- ガソリンエンジンと比較したディーゼルエンジンの利点:
ディーゼル エンジンは圧縮比が高く、燃焼プロセスが優れているため、ガソリン エンジンよりも経済的です。 ディーゼルエンジンは一般的に（使用方法にもよりますが）寿命も長くなります。 - ガソリンエンジンと比較したディーゼルエンジンの欠点は次のとおりです。
ディーゼル エンジンは、同じシリンダー容量 (ターボとインタークーラーを使用しない) のガソリン エンジンに比べて騒音が大きく、出力が低く、より高価でより重く構造されたエンジンです。 現在では、直噴ディーゼルエンジンは予熱なしで簡単に始動できるため、エンジンの予熱はもはやデメリットではありません。 氷点下付近でも少し時間が経てば始動します。
最近ではディーゼルエンジンの静粛性が高まり、ガソリンエンジンとディーゼルエンジンを見分けるのがますます難しくなってきています。
XNUMX ストローク ディーゼル エンジンのデューティ サイクル:
ディーゼル エンジンのデューティ サイクルは XNUMX つのストロークで構成されます。 吸気行程、圧縮行程、出力行程、排気行程。 これらのストローク中にピストンは XNUMX 回上下に動きました。 したがって、クランクシャフトは XNUMX 回転します。
ストロークごとに多くのことが起こります。 空気が吸い込まれ、燃料が噴射され、空気と燃料が燃焼し、残りのガスがシリンダーから排出されます。 以下は、各トリックで実際に何が起こるかを説明します。
- 吸気ストローク：
吸気バルブは開いており、排気バルブは閉じています。 ピストンは TDC から ODP まで移動します。
– ターボなし: 発生する負圧により空気が吸い込まれます。
– ターボ付き: 吸気はターボからシリンダー空間に正圧で供給されます。吸気管にはガソリンエンジンのスロットルバルブのような調整弁がありません。 したがって、ディーゼルエンジンでは、吸入される空気の量を調整できません。 吸気システムのスロットル バルブ (スロットル バルブ) は、エンジンを停止するためにのみ機能します。 このバルブを閉じて空気の供給を止めると、エンジンは静かに停止します。
圧縮ストローク:
入口バルブと出口バルブは閉じています。 ピストンは ODP から TDC まで移動します。 空気は圧縮されています。 これにより空気の温度が上昇し、圧縮比によっては約 550 度の温度に達することがあります。 ガソリン エンジンでは、この温度は約 400 度です。 冷間始動中、エンジンはまず暖機によって暖められます。 グロープラグ 混合物が発火する温度に達するまで。パワーストローク:
入口と出口のバルブが閉じられており、ピストンが非常に高い圧力で空気を圧縮しています。 TDC の数度前で、燃料がインジェクターを通して噴射され、高い最終圧縮圧力によって点火されます。 燃焼によって生じる圧力により、ピストンが TDC から ODP まで押しられます。排気ストローク：
吸気バルブは閉じており、排気バルブは開いています。 ピストンはODPからTDCまで移動し、排気ガスを排出します。 サークルプロセスは Seiliger プロセスのページで説明されています。
直接および間接注入:
エンジンには直接噴射または間接噴射が装備されています。 XNUMX つのシステムの違いを以下に説明します。
直接噴射:
直接噴射の方が間接噴射よりも射出圧力が高くなります。 燃料は、圧縮行程の終わりにシリンダー (またはシリンダー用に形成されたピストン底部) に直接噴射されます。 したがって、混合は間接噴射の場合のように渦室ではなくシリンダー内で行われます。 混合物の形成を改善するために、吸入空気が旋回されます。 渦巻きはインテークマニホールドの形状とピストン底部の形状によって生み出されます。
直噴式ディーゼルエンジンは、間接噴射式ディーゼルエンジンに比べて燃焼室壁面の面積が小さくて済むという利点がある。 その結果、直噴ディーゼルエンジンは圧縮熱と燃焼熱の損失が少なくなり、効率が向上し、排気ガスがクリーンになります。
間接注入:
間接噴射は古いディーゼル エンジンで最も一般的に使用されていました。 今ではほとんど見かけることがなくなりました。
間接噴射を備えたエンジンでは、燃料はピストンの上に噴射されず、スワール室内で噴射、混合、蒸発します。 燃料は、圧縮行程中に渦室の渦巻く空気の中に噴射される。 これにより、燃料と空気が良好に混合されます。 この場合、ピストンの底部は平らです（バルブ用の凹みがある場合もあります）。
低圧および高圧セクション:
ディーゼル エンジンの燃料供給は 2 つの部分に分かれています。 低圧セクションと高圧セクション。
低圧セクションは次の部分で構成されます。
- 燃料タンク
- ブースターポンプ （燃料タンクに内蔵、または高圧ポンプと一体）
- 燃料フィルター (車の下またはボンネットの下に取り付けられ、ディーゼル燃料から汚染粒子と水分を除去します)
- 低圧燃料ライン (燃料はこれらのラインを通ってタンクから高圧ポンプに送られます)
- 燃料リターンライン (インジェクター、高圧ポンプ、フィルターからの戻り燃料と漏れ燃料を燃料タンクに戻します) この戻り燃料/漏れ燃料は関連部品の冷却と潤滑に必要です。 したがって、熱はタンクに除去されます。
高圧セクションは次の部分で構成されます。
射出プロセス:
燃料を噴射してから実際に燃焼するまでの時間を遅れ時間といいます。 インジェクターを通して噴射された小さな燃料滴は、ガス状に変化する必要があります。 この移行は、燃焼室内の高温によって可能になります（これは始動時の圧縮最終圧力またはグロープラグによって達成されます）。 この時間はできるだけ短くする必要があります。短くしないと燃焼に影響します。 これは、エンジンの調子が悪くなり、利用できるパワーが低下することも意味します。
下の画像は、完全な注入プロセスを示しています。
ディーゼルノック:
噴射の開始 (上の画像の A を参照) と燃焼の開始 (C) の間には数ミリ秒の時間がかかります。 インジェクターを通して噴射される非常に小さな燃料液滴 (燃料ミスト) は、蒸気の形に変換される前に、まず温度が上昇する必要があります。 燃料液滴の外側は最初にガス状に変化し、その後徐々に燃焼します。 その後、残りの滴の残りが自然発火し、認識できるエンジン音を引き起こします。 ディーゼルノック。 これは制御されていない燃焼であり、間違ったタイミングで発生する可能性があります。
以下のことがディーゼルノックの原因となる可能性があります。
- アトマイザーの欠陥（液滴が大きすぎる点滴または微粒化不良）
- 噴射ポンプの不良（デリバリバルブまたはプランジャーの不良）
- 燃料 (水の存在、セタン価が低すぎる、燃料中の空気)
- エンジン（最終圧縮圧力が低すぎる、グロープラグが機能しない）
- 燃料ポンプのタイミングが間違っている
