מהו דיזל? עקרון הפעולה, המכשיר והמאפיינים הטכניים של מנוע הדיזל

2024 מְחַבֵּר: Erin Ralphs | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-02-19 16:08

מנועי דיזל נפוצים מאוד במכוניות נוסעים. לדגמים רבים יש לפחות אפשרות אחת במגוון המנועים. וזאת מבלי לקחת בחשבון משאיות, אוטובוסים וציוד בנייה, שם משתמשים בהם בכל מקום. לאחר מכן, נשקול מהו מנוע דיזל, עיצוב, עקרון הפעולה, תכונות.

הגדרה

יחידה זו היא מנוע בעירה פנימית חוזרת, שפעולתו מבוססת על הצתה עצמית של דלק אטום מחימום או דחיסה.

תכונות עיצוב

למנוע בנזין יש את אותם אלמנטים מבניים כמו למנוע דיזל. גם תכנית התפקוד כמכלול דומה. ההבדל טמון בתהליכי היווצרות של תערובת דלק אוויר ושריפתה. בנוסף, מנועי דיזל הם חלקים עמידים יותר. זה נובע בערך כפול מיחס הדחיסה של מנועי בנזין (19-24 לעומת 9-11).

Classification

לפי עיצוב תא הבעירה, מנועי דיזל מחולקים לאפשרויות עם תא בעירה נפרד ועם הזרקה ישירה.

בראשוןבמקרה זה, תא הבעירה מופרד מהגליל ומחובר אליו באמצעות תעלה. בדחיסה, האוויר הנכנס לתא מסוג מערבולת מתפתל, מה שמשפר את היווצרות התערובת וההצתה העצמית, שמתחילה שם וממשיכה בתא הראשי. מנועי דיזל מסוג זה היו נפוצים בעבר במכוניות נוסעים בשל העובדה שהם נבדלו ברמת רעש נמוכה יותר וטווח סיבובים גדול מהאפשרויות הנדונות להלן.

במנועי דיזל עם הזרקה ישירה, תא הבעירה ממוקם בבוכנה, והדלק מסופק לחלל הבוכנה מעל. עיצוב זה שימש במקור במנועים בעלי נפח גבוה במהירות נמוכה. הם היו מובחנים על ידי רמה גבוהה של רעש ורעידות וצריכת דלק נמוכה. מאוחר יותר, עם הופעתן של משאבות דלק בלחץ גבוה נשלטות אלקטרונית ואופטימיזציה של תהליך הבעירה, המעצבים השיגו פעולה יציבה בטווח של עד 4500 סל ד. בנוסף, יעילות מוגברת, ירידה ברמות הרעש והרעידות. בין האמצעים להפחתת קשיחות העבודה היא הזרקה מוקדמת רב-שלבית. הודות לכך, מנועים מסוג זה הפכו נפוצים בשני העשורים האחרונים.

לפי עקרון הפעולה, מנועי דיזל מחולקים למנועי ארבע פעימות ושתי פעימות וכן למנועי בנזין. התכונות שלהם נידונות להלן.

עקרון ההפעלה

כדי להבין מהו מנוע דיזל ומה קובע את התכונות הפונקציונליות שלו, יש צורך לשקול את עקרון הפעולה.הסיווג לעיל של מנועי בעירה פנימית בוכנה מבוסס על מספר המהלכים הנכללים במחזור הפעולה, הנבדלים על ידי גודל זווית הסיבוב של גל הארכובה.

לכן, מחזור העבודה של מנועי ארבע פעימות כולל 4 שלבים.

• צריכה. מתרחש כאשר גל הארכובה מסתובב מ-0 ל-180°. במקרה זה, האוויר עובר לתוך הצילינדר דרך שסתום הכניסה הפתוח ב-345-355 מעלות. במקביל, במהלך סיבוב גל הארכובה ב-10-15 מעלות, נפתח שסתום הפליטה, הנקרא חפיפה
• דחיסה. הבוכנה הנעה למעלה ב-180-360° דוחסת את האוויר פי 16-25 (יחס דחיסה) ושסתום היניקה נסגר בתחילת המהלך (ב-190-210°).
• שבץ עבודה, הרחבה. מתרחש ב-360-540°. בתחילת המהלך, עד שהבוכנה מגיעה למרכז המת העליון, מוזרק דלק לאוויר החם ונדלק. זוהי תכונה של מנועי דיזל המבדילה אותם ממנועי בנזין, שבהם מתרחשת התקדמות הצתה. תוצרי הבעירה המתקבלים דוחפים את הבוכנה כלפי מטה. במקרה זה, זמן שריפת הדלק שווה לזמן אספקתו על ידי הזרבובית ואינו נמשך יותר ממשך מהלך העבודה. כלומר, במהלך תהליך העבודה, לחץ הגז קבוע, וכתוצאה מכך מנועי דיזל מפתחים מומנט רב יותר. תכונה חשובה של מנועים כאלה היא גם הצורך לספק אוויר עודף בצילינדר, שכן הלהבה תופסת חלק קטן מתא הבעירה. כלומר, הפרופורציה של תערובת האוויר-דלק שונה.
• הוצאה. ב-540-720° של סיבוב גל ארכובה, שסתום הפליטה פתוח והבוכנה נעה למעלה כדי לעקור את גזי הפליטה.

מחזור שתי פעימות מאופיין בשלבים מקוצרים ותהליך יחיד של חילופי גז בצילינדר (טיהור) המתרחש בין סוף הפעימה לתחילת הדחיסה. כאשר הבוכנה נעה למטה, תוצרי הבעירה מוסרים דרך שסתומי הפליטה או החלונות (בקיר הצילינדר). מאוחר יותר, חלונות הכניסה נפתחים כדי להכניס אוויר צח. כשהבוכנה עולה, כל החלונות נסגרים ומתחילה דחיסה. רגע לפני שמגיעים ל-TDC, הדלק מוזרק ומתלקח, הרחבה מתחילה.

בשל הקושי בטיהור תא המערבולת, מנועי שתי פעימות זמינים רק עם הזרקה ישירה.

הביצועים של מנועים כאלה גבוהים פי 1.6-1.7 מהביצועים של מנוע דיזל מסוג ארבע פעימות. צמיחתו מסופקת על ידי יישום תכוף פי שניים של משיכות עבודה, אך מופחתת חלקית בשל גודלם הקטן והנשיפה. בשל המספר הכפול של פעימות, מחזור שתי הפעימות רלוונטי במיוחד אם אי אפשר להגביר את המהירות.

הבעיה העיקרית של המנועים הללו היא ניקוי עקב משך הזמן הקצר שלו, שלא ניתן לפצות אותו מבלי להפחית את היעילות על ידי קיצור המהלך. בנוסף, אי אפשר להפריד בין הפליטה לאוויר הצח, שבגללו חלק מהאחרון מוסר עם גזי הפליטה. ניתן לפתור בעיה זו על ידי מתן חלונות פליטה מראש. במקרה זה, מתחילים להסיר את הגזים לפני הטיהור, ולאחר סגירת השקע, משלימים את הצילינדר באוויר צח.

חוץ מזה, מתיבאמצעות צילינדר אחד, ישנם קשיים בסינכרון של פתיחה/סגירה של חלונות, לכן ישנם מנועים (PDP) שבהם לכל צילינדר יש שתי בוכנות הנעות באותו מישור. אחד מהם שולט על היניקה, השני שולט על הפליטה.

לפי מנגנון ההטמעה, הטיהור מחולק למחורצים (חלון) ולמחורצים שסתומים. במקרה הראשון, החלונות משמשים כפתחי כניסה ויציאה כאחד. האפשרות השנייה כוללת שימוש בהם כפתחי יניקה, והשסתום בראש הצילינדר משמש כמוצא.

בדרך כלל משתמשים בדיזל דו-פעימתי על כלי רכב כבדים כמו ספינות, קטרי דיזל, טנקים.

מערכת דלק

ציוד הדלק של מנועי דיזל הרבה יותר מסובך מזה של מנועי בנזין. זאת בשל הדרישות הגבוהות לדיוק אספקת הדלק מבחינת זמן, כמות ולחץ. המרכיבים העיקריים של מערכת הדלק - משאבת הזרקה, מזרקים, מסנן.

מערכת אספקת דלק מבוקרת ממוחשבת (Common-Rail) נמצאת בשימוש נרחב. היא מתיזה אותו בשתי זריקות. הראשון שבהם הוא קטן, המשמש להגברת הטמפרטורה בתא הבעירה (הזרקה מוקדמת), מה שמפחית רעש ורעידות. בנוסף, מערכת זו מגדילה את המומנט במהירויות נמוכות ב-25%, מפחיתה את צריכת הדלק ב-20% ואת תכולת הפיח בגזי הפליטה.

טעינת טורבו

טורבינות נמצאות בשימוש נרחב במנועי דיזל. זאת בשל הלחץ הגבוה יותר (1.5-2) של גזי הפליטה, אשרסובב את הטורבינה, מה שמונע עיכוב טורבו על ידי מתן דחיפה מסל ד נמוך יותר.

התחלה קרה

אתה יכול למצוא הרבה ביקורות על כך שדיזל לא מתחיל בטמפרטורות נמוכות. הקושי להתניע מנועים כאלה בתנאי קור נובע מהעובדה שזה דורש יותר אנרגיה. כדי להקל על התהליך, הם מצוידים במחמם מראש. מכשיר זה מיוצג על ידי אטמי זוהר הממוקמים בתאי הבעירה, אשר, כאשר מופעלת ההצתה, מחממים את האוויר בהם ופועלים עוד 15-25 שניות לאחר התחלת ההפעלה כדי להבטיח את יציבות המנוע הקר. הודות לכך, מנועי דיזל מופעלים בטמפרטורות של -30 … -25 ° С.

תכונות השירות

כדי להבטיח עמידות בפעולה, עליך לדעת מהו מנוע דיזל וכיצד לתחזק אותו. השכיחות הנמוכה יחסית של המנועים הנבחנים בהשוואה למנועי בנזין מוסברת, בין היתר, בתחזוקה מורכבת יותר.

קודם כל, זה נוגע למערכת הדלק בעלת המורכבות הגבוהה. בשל כך, מנועי דיזל רגישים ביותר לתכולת המים והחלקיקים המכניים בדלק, ותיקונו יקר יותר, כמו גם המנוע כולו, בהשוואה לבנזין באותה רמה.

במקרה של טורבינה, גם הדרישות לאיכות שמן המנוע גבוהות. המשאב שלו הוא בדרך כלל 150 אלף ק מ, והעלות גבוהה.

בכל מקרה, יש להחליף מנועי דיזל בתדירות גבוהה יותר מאשר למנועי בנזין (פעמיים לפי הסטנדרטים האירופיים).

כפי שהיהציין כי למנועים אלו יש בעיות התנעה קרה כאשר הדיזל אינו מתניע בטמפרטורות נמוכות. במקרים מסוימים, הדבר נגרם כתוצאה משימוש בדלק שגוי (בהתאם לעונה, משתמשים בדרגות שונות במנועים כאלה, מכיוון שדלק בקיץ קופא בטמפרטורות נמוכות).

ביצועים

בנוסף, אנשים רבים לא אוהבים תכונות כאלה של מנועי דיזל כמו הספק וטווח מהירות פעולה נמוכים יותר, רמות רעש ורעידות גבוהות יותר.

מנוע בנזין בדרך כלל עולה על מנוע דיזל דומה מבחינת ביצועים, כולל קיבולת ליטר. למנוע מהסוג המדובר בו זמנית עקומת מומנט גבוהה ואחידה. יחס דחיסה גבוה יותר, המספק יותר מומנט, מאלץ שימוש בחלקים חזקים יותר. מכיוון שהם כבדים יותר, הכוח מופחת. בנוסף, זה משפיע על מסת המנוע, ולכן על המכונית.

הטווח הקטן של מהירויות ההפעלה נובע מהדלקה ארוכה יותר של הדלק, וכתוצאה מכך אין לו זמן להישרף במהירויות גבוהות.

רמות רעש ורטט מוגברות גורמות לעלייה חדה בלחץ בצילינדר בזמן ההצתה.

היתרונות העיקריים של מנועי דיזל נחשבים לאחיזה גבוהה יותר, יעילות וידידותיות לסביבה.

משיכה, כלומר מומנט גבוה במהירויות נמוכות, מוסברת על ידי שריפת הדלק בזמן הזרקתו. זה מספק היענות רבה יותר ומקל על שימוש יעיל בחשמל.

הכלכלה מונעת על ידי שניהםצריכה נמוכה, והעובדה שסולר זול יותר. בנוסף, ניתן להשתמש בשמנים כבדים בדרגה נמוכה שכן בשל היעדר דרישות מחמירות לתנודתיות. וככל שהדלק כבד יותר, כך יעילות המנוע גבוהה יותר. לבסוף, דיזל פועל על תערובות דלות בהשוואה למנועי בנזין וביחס דחיסה גבוה. האחרון מספק פחות אובדן חום עם גזי פליטה, כלומר, יעילות רבה יותר. כל האמצעים הללו מפחיתים את צריכת הדלק. דיזל, הודות לכך, מוציא אותו 30-40% פחות.

ידידותיות הסביבתית של מנועי דיזל מוסברת בעובדה שלגזי הפליטה שלהם יש תכולה נמוכה יותר של פחמן חד חמצני. זה מושג על ידי שימוש במערכות ניקוי מתוחכמות, שבזכותן עומד מנוע הבנזין כיום באותם תקנים סביבתיים כמו מנוע דיזל. סוג זה של מנוע היה נחות בעבר משמעותית מבנזין בהקשר זה.

Application

כפי שברור ממה זה מנוע דיזל ומה המאפיינים שלו, מנועים כאלה מתאימים ביותר למקרים בהם יש צורך במשיכה גבוהה בסיבובים נמוכים. לכן, הם מצוידים כמעט בכל האוטובוסים, המשאיות וציוד הבנייה. באשר לרכבים פרטיים, ביניהם פרמטרים כאלה חשובים ביותר לרכבי שטח. בשל היעילות הגבוהה, מצוידים גם דגמים עירוניים במנועים אלו. בנוסף, הם נוחים יותר לניהול בתנאים כאלה. נסיעות מבחן בדיזל מעידות על כך.