Diesel engine

Mga Paksa:

Kasaysayan ng diesel engine
Operasyon
Mga Kalamangan at Kahinaan ng diesel engine
Duty cycle ng four-stroke diesel engine
Direkta at Hindi direktang iniksyon
Seksyon ng mababang at mataas na presyon
Proseso ng iniksyon
Diesel knock

Kasaysayan ng diesel engine:
Ang makinang diesel ay pinangalanan sa imbentor nitong si Rudolf Diesel (1858-1913). Ang unang makinang diesel ayon sa teorya ni Diesel ay naging katotohanan noong Pebrero 17, 1894. Ang makina na ito ay gumana ayon sa prinsipyo ng self-ignition at tumakbo ng 1 minuto mahabang 88 rpm. Binuo ni Robert Bosch ang high-pressure injection pump na nagpapahintulot sa diesel engine na simulan ang pandaigdigang pananakop nito.

Ang unang pampasaherong sasakyan na may diesel engine ay ang Mercedes-Benz 170D mula 1935.

Pagpapatakbo:
Ang isang diesel engine ay nakakakuha ng hangin sa mga cylinder. Walang pinaghalong, gaya ng kadalasang nangyayari sa mga makina ng petrolyo. Doon ang gasolina ay madalas na nahahalo na sa hangin (ang timpla). Ang hangin sa isang diesel engine ay minsan ay sinipsip ng makina mismo (walang turbo), kadalasang ibinibigay sa ilalim ng presyon ng isang turbo. Ito ay tinatawag na supercharging. Ang supercharging ay nagdudulot ng mas malaking dami ng hangin na pumapasok, na maaaring mag-apoy sa karagdagang gasolina. Higit pang impormasyon tungkol sa pagpuno ng presyon ay matatagpuan sa pahina turbo. Ang diesel engine ay binibigyan ng mas maraming hangin hangga't maaari, na hindi kinokontrol ng dami tulad ng sa isang petrol engine. Ang walang limitasyong suplay ng hangin ay tinatawag na "air surplus".

Sa diesel engine, ang gasolina ay hindi nag-aapoy sa tulong ng isang bahagi (tulad ng spark plug na nagniningas sa gasolina ng gasolina sa isang gasolina engine). Sa isang diesel engine, ang pagkasunog ay nakakamit sa pamamagitan ng pag-inject ng diesel fuel. Ito ang dahilan kung bakit ang diesel engine ay binigyan ng pangalang "self-igniter". Ang mataas na presyon ng fuel pump nagbibigay ng kinakailangang presyon ng gasolina.
Ang pagkasunog na ito ay nangangailangan ng maraming init. Ang init na ito ay nilikha ng mataas na presyon ng compression na nililikha ng piston sa panahon ng compression. Ang pag-compress ng hangin (ito ay inilalagay sa ilalim ng napakataas na presyon) ay lumilikha ng maraming init. Ang init na ito ay kinakailangan para sa pagkasunog.
De atomizer nag-iinject ng isang tiyak na halaga ng diesel fuel bago umabot ang piston sa TDC. Karaniwan itong ginagawa sa ilang hakbang, na may pre-, main at post-injection. Dahil ang diesel fuel ay halo-halong may mainit na hangin (dahil sa mataas na compression final pressure), ang gasolinang ito ay nag-aapoy nang mag-isa. Yan ang tinatawag na power stroke. (Higit pa tungkol sa proseso ng four-beat mamaya).

Samakatuwid, ang makina ng diesel ay nangangailangan ng init upang simulan ang pagkasunog. Ang init na ito (ng hindi bababa sa 250 degrees) ay hindi pa naroroon kapag sinimulan ang makina. Ang panghuling presyon ng compression ay kadalasang hindi nagbibigay ng tamang temperatura sa silid ng pagkasunog. Upang malutas ito mayroong mga glow plugs naka-mount sa cylinder head. Ang mga glow plug na ito ay nag-a-activate kapag nagsisimula at tinitiyak na ang hangin sa combustion chamber ay may tamang temperatura upang mag-apoy sa diesel fuel.

Mga Kalamangan at Kahinaan ng diesel engine

Mga kalamangan ng isang diesel engine kumpara sa isang gasolina engine:
Dahil sa mas mataas na ratio ng compression at proseso ng pagkasunog, ang isang diesel engine ay mas matipid kaysa sa isang petrol engine. Ang isang diesel engine sa pangkalahatan ay mayroon ding mas mahabang buhay (depende sa kung paano ito ginagamit).
Mga disadvantages ng isang diesel engine kumpara sa isang gasolina engine:
Ang isang diesel engine ay mas maingay, may mas mababang kapangyarihan kumpara sa isang petrol engine na may parehong kapasidad ng silindro (nang walang paggamit ng turbo at intercooler) at ito ay isang mas mahal, mas mabigat na constructed engine. Sa panahong ito, ang preheating ng makina ay hindi na isang kawalan, dahil ang isang direktang iniksyon na diesel engine ay madaling magsimula nang walang preheating. Kahit na sa mga temperatura sa paligid ng freezing point, magsisimula pa rin ito pagkatapos ng kaunting panahon.

Sa ngayon, ang mga makinang diesel ay nagiging mas tahimik, na ginagawang mas mahirap na paghiwalayin ang mga makina ng gasolina at diesel.

Duty cycle ng four-stroke diesel engine:
Ang isang diesel engine duty cycle ay binubuo ng apat na stroke; ang intake stroke, ang compression stroke, ang power stroke at ang exhaust stroke. Sa panahon ng mga stroke na ito ang piston ay lumipat pababa at pataas nang dalawang beses. Ang crankshaft ay samakatuwid ay umikot nang dalawang beses.
Maraming bagay ang nangyayari sa bawat stroke; ang hangin ay inilabas, ang gasolina ay iniksyon, ang hangin at gasolina ay sinusunog, at ang natitirang mga gas ay pinalabas mula sa silindro. Nasa ibaba ang isang paglalarawan ng kung ano ang eksaktong nangyayari sa bawat trick:

Intake stroke:
Bukas ang inlet valve, sarado ang exhaust valve. Ang piston ay gumagalaw mula TDC hanggang ODP.
– Walang turbo: Ang hangin ay sinisipsip dahil sa negatibong presyur na nalikha.
– Sa turbo: Ang intake air ay ibinibigay mula sa turbo sa positibong presyon papunta sa espasyo ng silindro.
Walang regulating valve sa intake tract, tulad ng throttle valve ng petrol engine. Sa isang diesel engine, ang dami ng hangin na sinipsip ay samakatuwid ay hindi nababagay. Ang throttle valve sa intake system (ang throttle valve) ay nagsisilbi lamang upang patayin ang makina. Sa pamamagitan ng pagsasara ng balbula na ito at sa gayon ay itigil ang suplay ng hangin, ang makina ay tahimik na magpapasara.
Compression stroke:
Ang mga inlet at outlet valve ay sarado. Ang piston ay gumagalaw mula sa ODP hanggang TDC. Ang hangin ay naka-compress. Pinapataas nito ang temperatura ng hangin at, depende sa ratio ng compression, maaari itong umabot sa temperatura na humigit-kumulang 550 degrees. Sa isang petrol engine ang temperaturang ito ay humigit-kumulang 400 degrees. Sa panahon ng malamig na pagsisimula, ang makina ay unang pinainit ng mga glow plugs upang maabot ang temperatura na nagpapahintulot sa pinaghalong mag-apoy.
Power stroke:
Ang mga inlet at outlet valve ay sarado at ang piston ay na-compress ang hangin sa ilalim ng napakataas na presyon. Ilang degrees bago ang TDC, ang gasolina ay iniiniksyon sa pamamagitan ng injector at sinindihan ng mataas na panghuling presyon ng compression. Ang presyur na nagreresulta mula sa pagkasunog ay nagtutulak sa piston mula TDC patungo sa ODP.
Exhaust stroke:
Ang balbula ng pumapasok ay sarado, ang balbula ng tambutso ay nakabukas. Ang piston ay gumagalaw mula sa ODP patungo sa TDC at pinalalabas ang maubos na gas. Ang proseso ng bilog ay inilarawan sa pahina ng proseso ng Seiliger.

Direkta at Hindi direktang iniksyon:
Ang isang makina ay maaaring nilagyan ng direktang iniksyon o hindi direktang iniksyon. Ang mga pagkakaiba sa pagitan ng dalawang sistema ay inilarawan sa ibaba.

Direktang iniksyon:
Ang presyon ng iniksyon ay mas mataas sa direktang iniksyon kaysa sa hindi direktang iniksyon. Ang gasolina ay direktang ini-inject sa silindro (o ang piston bottom na nabuo para dito) sa dulo ng compression stroke. Ang paghahalo samakatuwid ay nagaganap sa silindro at hindi sa swirl chamber gaya ng hindi direktang iniksyon. Upang mapabuti ang pagbuo ng timpla, ang pumapasok na hangin ay umiikot. Ang swirl ay nilikha ng hugis ng intake manifold at ang hugis ng piston bottom.
Kung ikukumpara sa isang diesel engine na may hindi direktang iniksyon, ang isang diesel engine na may direktang iniksyon ay may kalamangan na nangangailangan ito ng mas kaunting lugar ng ibabaw ng dingding ng silid ng pagkasunog. Bilang resulta, ang direktang iniksyon na diesel engine ay magkakaroon ng mas kaunting pagkawala ng compression at combustion heat, na magreresulta sa mas mataas na kahusayan at mas malinis na mga gas na tambutso.

Hindi direktang iniksyon:
Ang hindi direktang iniksyon ay kadalasang ginagamit sa mas lumang mga makinang diesel. Sa panahon ngayon halos hindi mo na ito nakikita.
Sa isang makina na may hindi direktang iniksyon, ang gasolina ay hindi ini-inject sa itaas ng piston, ngunit ini-inject, pinaghalo at sumingaw sa swirl chamber. Ang gasolina ay itinuturok sa umiikot na hangin ng swirl chamber sa panahon ng compression stroke. Tinitiyak nito ang mahusay na paghahalo ng gasolina sa hangin. Sa kasong ito, ang ilalim ng piston ay patag (kung minsan ay may mga recess para sa mga balbula).

Seksyon ng mababa at mataas na presyon:
Ang supply ng gasolina ng isang diesel engine ay nahahati sa 2 bahagi; ang seksyon ng mababang presyon at ang seksyon ng mataas na presyon.

Ang seksyon ng mababang presyon ay binubuo ng mga sumusunod na bahagi:

Tangke ng gasolina
Booster pump (nakabit sa tangke ng gasolina, o isang yunit na may high-pressure pump)
Filter ng gasolina (nakabit sa ilalim ng kotse o sa ilalim ng hood, inaalis ang mga kontaminadong particle at moisture mula sa diesel fuel)
Low-pressure fuel lines (ang gasolina ay inihahatid mula sa tangke patungo sa high-pressure pump sa pamamagitan ng mga linyang ito)
Fuel return line (ito ang nagdadala ng return at leakage fuel mula sa mga injector, high-pressure pump at filter pabalik sa fuel tank) Ang return/leakage na gasolina ay kinakailangan para sa paglamig at pagpapadulas ng mga nauugnay na bahagi. Sa gayon ang init ay tinanggal sa tangke.

Ang seksyon ng mataas na presyon ay binubuo ng mga sumusunod na bahagi:

High-pressure fuel lines (ang gasolina ay ibinibigay sa pamamagitan ng mga linyang ito mula sa high-pressure pump hanggang sa mga injector. Ang mga linya ay dapat magkapareho ang haba at kapal upang maiwasan ang mga pagkakaiba sa presyon)
Mataas na presyon ng bomba (ang gasolina na nabomba mula sa delivery pump patungo sa high pressure pump ay ibinobomba mula dito sa pamamagitan ng high pressure fuel lines papunta sa mga injector)
Atomizer (i-inject ang gasolina sa cylinder kapag umabot sa opening pressure)

Proseso ng iniksyon:
Ang oras sa pagitan ng iniksyon ng gasolina at aktwal na pagkasunog ay tinatawag na oras ng pagkaantala. Ang maliliit na patak ng gasolina na na-injected sa pamamagitan ng injector ay dapat lumipat sa gaseous form. Posible ang paglipat na ito dahil sa mataas na temperatura sa silid ng pagkasunog (na nakakamit sa pamamagitan ng panghuling presyon ng compression o ang glow plug habang nagsisimula). Ang oras na ito ay dapat na maikli hangga't maaari, kung hindi, makakaapekto ito sa pagkasunog. Nangangahulugan din ito na ang makina ay tatakbo nang mas malala at mas kaunting kapangyarihan ang magagamit.

Ipinapakita ng larawan sa ibaba ang kumpletong proseso ng pag-iniksyon.

Diesel knock:
Mayroong ilang millisecond sa pagitan ng pagsisimula ng iniksyon (tingnan ang A sa larawan sa itaas) at ang simula ng pagkasunog (C). Ang napakaliit na patak ng gasolina na na-injected sa pamamagitan ng injector (ang fuel mist) ay dapat munang dalhin sa temperatura bago sila ma-convert sa vapor form. Ang labas ng patak ng gasolina ay unang nagbabago sa gas na anyo at pagkatapos ay unti-unting masusunog. Ang natitirang mga labi ng drop pagkatapos ay kusang mag-apoy at maging sanhi ng nakikilalang tunog ng makina; ang katok ng diesel. Ito ay isang hindi nakokontrol na pagkasunog at maaaring mangyari sa maling oras.

Ang mga sumusunod na bagay ay maaaring maging sanhi ng isang diesel knock:

Mga may sira na atomizer (drip o mahinang atomization na may mga droplet na masyadong malaki)
May sira na injection pump (delivery valve o plunger na may sira)
Fuel (naroroon ang tubig, masyadong mababa ang cetane number, hangin sa gasolina
Engine (masyadong mababa ang panghuling presyon ng compression, hindi gumagana ang mga glow plug)
Maling timing ng fuel pump