Temos:
- Dyzelinio variklio istorija
- Operacija
- Dyzelinio variklio privalumai ir trūkumai
- Keturių taktų dyzelinio variklio darbo ciklas
- Tiesioginis ir netiesioginis įpurškimas
- Žemo ir aukšto slėgio skyrius
- Įpurškimo procesas
- Dyzelino smūgis
Dyzelinio variklio istorija:
Dyzelinis variklis pavadintas jo išradėjo Rudolfo Dyzelio (1858-1913) vardu. Pirmasis dyzelinis variklis pagal Dieselio teoriją tapo realybe 17 metų vasario 1894 dieną. Šis variklis veikė savaiminio užsidegimo principu ir veikė 1 minutę ilgas 88 aps./min. Robertas Boschas sukūrė aukšto slėgio įpurškimo siurblį, kuris leido dyzeliniam varikliui pradėti pasaulinį užkariavimą.
Pirmasis lengvasis automobilis su dyzeliniu varikliu buvo Mercedes-Benz 170D nuo 1935 m.
Operacija:
Dyzelinis variklis tiekia orą į cilindrus. Jokio mišinio, kaip dažnai būna su benzininiais varikliais. Ten kuras dažnai jau būna susimaišęs su oru (mišiniu). Dyzeliniame variklyje orą kartais įsiurbia pats variklis (be turbo), dažniausiai tiekiamas esant slėgiui turbo. Tai vadinama perkrovimu. Dėl pripūtimo į vidų patenka didesnis oro kiekis, kuris gali būti uždegtas su papildomu kuru. Daugiau informacijos apie slėginį užpildymą rasite puslapyje Turbo. Į dyzelinį variklį tiekiamas kuo daugiau oro, kurio kiekis nereguliuojamas kaip su benzininiu varikliu. Neribotas oro tiekimas vadinamas „oro pertekliumi“.
Dyzeliniame variklyje degalai neuždega komponento pagalba (kaip benzininiame variklyje uždegimo žvakė uždega benzininį kurą). Dyzeliniame variklyje degimas pasiekiamas įpurškiant dyzelinį kurą. Štai kodėl dyzelinis variklis gavo pavadinimą „savaime užsidegantis“. The aukšto slėgio kuro siurblys užtikrina reikiamą kuro slėgį.
Šiam degimui reikia daug šilumos. Šią šilumą sukuria didelis suspaudimo slėgis, kurį suspaudimo metu sukuria stūmoklis. Suspaudus orą (jis veikiamas labai aukštu slėgiu), susidaro daug šilumos. Ši šiluma reikalinga degimui.
De purkštuvas įpurškia tam tikrą dyzelino kiekį prieš pat stūmokliui pasiekiant TDC. Paprastai tai atliekama keliais etapais – prieš, pagrindinę ir po injekcijos. Kadangi dyzelinis kuras yra maišomas su šiltu oru (dėl didelio suspaudimo galutinio slėgio), šis kuras užsidega savaime. Tai vadinama galios smūgiu. (Daugiau apie keturių taktų procesą vėliau).
Todėl dyzeliniam varikliui reikia šilumos, kad užsidegtų. Tokio karščio (mažiausiai 250 laipsnių) dar nėra užvedus variklį. Galutinis suspaudimo slėgis dažnai neužtikrina tinkamos temperatūros degimo kameroje. Norėdami tai išspręsti, yra pakaitinimo žvakės sumontuotas cilindro galvutėje. Šios pakaitinimo žvakės įsijungia paleidžiant ir užtikrina, kad degimo kameroje esantis oras būtų tinkamos temperatūros, kad užsidegtų dyzelinis kuras.
Dyzelinio variklio privalumai ir trūkumai
- Dyzelinio variklio pranašumai, palyginti su benzininiu:
Dėl didesnio suspaudimo laipsnio ir degimo proceso dyzelinis variklis yra ekonomiškesnis nei benzininis. Dyzelinio variklio tarnavimo laikas paprastai yra ilgesnis (priklausomai nuo to, kaip jis naudojamas). - Dyzelinio variklio trūkumai, palyginti su benzininiu:
Dyzelinis variklis yra triukšmingesnis, turi mažesnę galią, palyginti su benzininiu varikliu, kurio cilindrų tūris yra toks pat (be turbinos ir tarpinio aušintuvo) ir yra brangesnis, sunkesnės konstrukcijos variklis. Šiais laikais variklio pašildymas nebėra trūkumas, nes tiesioginio įpurškimo dyzelinis variklis gali lengvai užvesti ir be išankstinio pašildymo. Net esant maždaug užšalimo temperatūrai, jis vis tiek prasidės po kurio laiko.
Šiais laikais dyzeliniai varikliai tampa tylesni, todėl vis sunkiau atskirti benzininius ir dyzelinius variklius.
Keturių taktų dyzelinio variklio darbo ciklas:
Dyzelinio variklio darbo ciklas susideda iš keturių taktų; įsiurbimo taktą, suspaudimo taktą, galios taktą ir išmetimo taktą. Per šiuos smūgius stūmoklis du kartus pajudėjo žemyn ir aukštyn. Todėl alkūninis velenas pasisuko du kartus.
Kiekvieno insulto metu nutinka daug dalykų; įsiurbiamas oras, įpurškiamas kuras, deginamas oras ir kuras, o likusios dujos pašalinamos iš cilindro. Žemiau pateikiamas aprašymas, kas tiksliai vyksta kiekviename triuke:
- Įsiurbimo smūgis:
Įleidimo vožtuvas atidarytas, išmetimo vožtuvas uždarytas. Stūmoklis juda iš TDC į ODP.
– Be turbo: oras įsiurbiamas dėl susidariusio neigiamo slėgio.
– Su turbina: įsiurbiamasis oras iš turbokompresoriaus teigiamu slėgiu tiekiamas į cilindro erdvę.Įsiurbimo trakte nėra reguliavimo vožtuvo, pavyzdžiui, benzininio variklio droselio sklendės. Dėl to su dyzeliniu varikliu įsiurbiamo oro kiekis nėra reguliuojamas. Įsiurbimo sistemoje esantis droselio vožtuvas (droselinis vožtuvas) skirtas tik varikliui išjungti. Uždarius šį vožtuvą ir taip sustabdžius oro tiekimą, variklis tyliai išsijungs.
Suspaudimo smūgis:
Įleidimo ir išleidimo vožtuvai yra uždaryti. Stūmoklis juda iš ODP į TDC. Oras suspaustas. Tai padidina oro temperatūrą ir, priklausomai nuo suspaudimo laipsnio, gali pasiekti maždaug 550 laipsnių temperatūrą. Benzininiame variklyje ši temperatūra yra maždaug 400 laipsnių. Šalto užvedimo metu variklis pirmiausia pašildomas pakaitinimo žvakės pasiekti tokią temperatūrą, kuri leistų mišiniui užsidegti.Galios smūgis:
Įleidimo ir išleidimo vožtuvai yra uždaryti, o stūmoklis labai aukštu slėgiu suspaudė orą. Keli laipsniai prieš TDC per purkštuką įpurškiamas kuras, kuris užsidega dėl didelio galutinio suspaudimo slėgio. Slėgis, atsirandantis dėl degimo, stumia stūmoklį iš TDC į ODP.Išmetimo eiga:
Įleidimo vožtuvas uždarytas, išmetimo vožtuvas atidarytas. Stūmoklis juda iš ODP į TDC ir išstumia išmetamąsias dujas. Apskritimo procesas aprašytas Seiliger proceso puslapyje.
Tiesioginis ir netiesioginis įpurškimas:
Variklis gali būti aprūpintas tiesioginiu arba netiesioginiu įpurškimu. Dviejų sistemų skirtumai aprašyti toliau.
Tiesioginis įpurškimas:
Įpurškimo slėgis yra didesnis naudojant tiesioginį įpurškimą nei naudojant netiesioginį įpurškimą. Degalai įpurškiami tiesiai į cilindrą (arba jam suformuotą stūmoklio dugną) suspaudimo takto pabaigoje. Todėl maišymas vyksta cilindre, o ne sūkurinėje kameroje, kaip netiesioginio įpurškimo atveju. Siekiant pagerinti mišinio susidarymą, įleidžiamas oras yra sukamas. Sūkurys susidaro dėl įsiurbimo kolektoriaus formos ir stūmoklio dugno formos.
Lyginant su dyzeliniu varikliu su netiesioginiu įpurškimu, dyzelinio variklio su tiesioginiu įpurškimu pranašumas yra tas, kad jam reikia mažiau degimo kameros sienelės paviršiaus ploto. Dėl to tiesioginio įpurškimo dyzelinis variklis turės mažiau suspaudimo ir degimo šilumos nuostolių, todėl bus didesnis efektyvumas ir švaresnės išmetamosios dujos.
Netiesioginis įpurškimas:
Netiesioginis įpurškimas dažniausiai buvo naudojamas senesniuose dyzeliniuose varikliuose. Šiais laikais beveik nebesutiksite.
Variklyje su netiesioginiu įpurškimu degalai įpurškiami ne virš stūmoklio, o įpurškiami, maišomi ir išgarinami sūkurinėje kameroje. Suspaudimo takto metu kuras įpurškiamas į sūkurinės kameros orą. Tai užtikrina gerą degalų maišymąsi su oru. Šiuo atveju stūmoklio dugnas yra plokščias (kartais su įdubomis vožtuvams).
Žemo ir aukšto slėgio skyrius:
Dyzelinio variklio kuro padavimas yra padalintas į 2 dalis; žemo slėgio sekcija ir aukšto slėgio sekcija.
Žemo slėgio sekcija susideda iš šių dalių:
- Brandstoftankas
- Padidinimo siurblys (montuojamas degalų bake arba viename bloke su aukšto slėgio siurbliu)
- Kuro filtras (montuojamas po automobiliu arba po gaubtu, pašalina užterštas daleles ir drėgmę iš dyzelinio kuro)
- Žemo slėgio kuro linijos (per šias linijas degalai tiekiami iš bako į aukšto slėgio siurblį)
- Degalų grąžinimo linija (per ją grįžtantys ir nutekantys degalai iš purkštukų, aukšto slėgio siurblio ir filtro grįžta atgal į degalų baką) Šis grįžtamasis / nutekėjęs kuras yra būtinas atitinkamų dalių vėsinimui ir sutepimui. Tokiu būdu šiluma pašalinama į baką.
Aukšto slėgio sekcija susideda iš šių dalių:
- Aukšto slėgio kuro linijos (kuras šiomis linijomis tiekiamas iš aukšto slėgio siurblio į purkštukus. Visos linijos turi būti vienodo ilgio ir storio, kad būtų išvengta slėgio skirtumų)
- Aukšto slėgio siurblys (degalai, pumpuojami iš tiekimo siurblio į aukšto slėgio siurblį, iš čia per aukšto slėgio kuro linijas pumpuojami į purkštukus)
- Verstuiveris (įpurkškite kurą į cilindrą, kai pasieksite atidarymo slėgį)
Įpurškimo procesas:
Laikas nuo degalų įpurškimo iki faktinio degimo vadinamas vėlavimo laiku. Maži kuro lašeliai, įpurškiami per purkštuką, turi pereiti į dujinę formą. Šis perėjimas įmanomas dėl aukštos temperatūros degimo kameroje (kuri pasiekiama dėl galutinio suspaudimo slėgio arba pakaitinimo žvakės paleidimo metu). Šis laikas turėtų būti kuo trumpesnis, kitaip tai turės įtakos degimui. Tai taip pat reiškia, kad variklis dirbs prasčiau ir bus mažiau galios.
Žemiau esančiame paveikslėlyje parodytas visas injekcijos procesas.
Dyzelino smūgis:
Nuo įpurškimo pradžios (žr. A aukščiau esančiame paveikslėlyje) iki degimo pradžios (C) yra kelios milisekundės. Labai maži kuro lašeliai, kurie įpurškiami per purkštuką (kuro rūkas), pirmiausia turi būti sušildyti iki temperatūros, kad būtų galima paversti garų pavidalu. Išorinė kuro lašelio dalis pirmiausia pasikeičia į dujinę formą, o vėliau palaipsniui sudegs. Tada likę lašo likučiai savaime užsiliepsnoja ir sukelia atpažįstamą variklio garsą; dyzelino trenksmas. Tai nekontroliuojamas degimas ir gali įvykti netinkamu laiku.
Dyzelino trenksmą gali sukelti šie dalykai:
- Sugedę purkštuvai (lašėjimas arba prastas purškimas su per dideliais lašeliais)
- Sugedęs įpurškimo siurblys (sugedę tiekimo vožtuvai arba stūmokliai)
- Kuras (yra vandens, per mažas cetano skaičius, degaluose yra oro
- Variklis (per mažas galutinis suspaudimo slėgis, neveikia pakaitinimo žvakės)
- Neteisingas kuro siurblio laikas
