محركات الديزل شائعة جدًا فيسيارات الركاب. تحتوي العديد من الطرز على نوع محرك واحد على الأقل. وهذا لا يشمل الشاحنات والحافلات ومعدات البناء حيث يتم استخدامها في كل مكان. علاوة على ذلك ، تتم مناقشة ما هو محرك الديزل والتصميم ومبدأ التشغيل والميزات.
تعريف
هذه الوحدة عبارة عن محرك احتراق داخلي بمكبس ، يعتمد تشغيله على الاشتعال التلقائي للوقود المصغر من التسخين أو الضغط.
ميزات التصميم
محرك البنزين له نفس التصميمعناصر مثل الديزل. المخطط العام للعملية مشابه أيضًا. يكمن الاختلاف في عمليات تكوين خليط الوقود والهواء واحتراقه. بالإضافة إلى ذلك ، تتميز محركات الديزل بأجزاء أكثر متانة. هذا يرجع إلى ضعف نسبة الضغط لمحركات البنزين (19-24 مقابل 9-11).
تصنيف
من خلال تصميم غرفة الاحتراق ، يتم تقسيم محركات الديزل إلى أنواع مختلفة مع غرفة احتراق منفصلة وحقن مباشر.
في الحالة الأولى ، يتم فصل غرفة الاحتراق عناسطوانة ومتصلة بها بواسطة قناة. أثناء الانضغاط ، يدور الهواء الداخل إلى حجرة من نوع الدوامة ، مما يحسن تكوين الخليط والاشتعال الذاتي ، والذي يبدأ هناك ويستمر في الغرفة الرئيسية. كانت محركات الديزل من هذا النوع منتشرة في السابق على سيارات الركاب نظرًا لاختلافها في مستوى ضوضاء أقل ومجموعة واسعة من الثورات من الخيارات التي تمت مناقشتها أدناه.
في محركات الديزل مباشرةالحقن ، توجد غرفة الاحتراق في المكبس ، ويتم توفير الوقود في مساحة المكبس أعلاه. تم استخدام هذا التصميم في الأصل على محركات ذات سرعة منخفضة وكبيرة الحجم. تتميز بمستويات عالية من الضوضاء والاهتزاز واستهلاك منخفض للوقود. في وقت لاحق ، مع إدخال مضخات الوقود عالية الضغط التي يتم التحكم فيها إلكترونيًا وتحسين الاحتراق ، حقق المصممون أداءً مستقرًا يصل إلى 4500 دورة في الدقيقة. بالإضافة إلى ذلك ، ازداد الاقتصاد ، وانخفضت مستويات الضوضاء والاهتزاز. من بين التدابير لتقليل صلابة العمل - الحقن المسبق متعدد المراحل. بفضل هذا ، أصبحت المحركات من هذا النوع منتشرة على نطاق واسع في العقدين الماضيين.
وفقًا لمبدأ التشغيل ، تنقسم محركات الديزل إلى محركات رباعية الأشواط وثنائية الأشواط ، بالإضافة إلى محركات البنزين. تتم مناقشة ميزاتها أدناه.
مبدأ العملية
لفهم ما هو الديزل وماذانظرًا لخصائصه الوظيفية ، من الضروري مراعاة مبدأ التشغيل. يعتمد التصنيف أعلاه لمحركات الاحتراق الداخلي للمكبس على عدد الأشواط المتضمنة في دورة العمل ، والتي تتميز بقيمة زاوية دوران العمود المرفقي.
وبالتالي ، فإن دورة عمل المحركات رباعية الأشواط تشمل 4 مراحل.
- مدخل. يحدث عند تدوير العمود المرفقي من 0 إلى 180 درجة.في هذه الحالة ، يتدفق الهواء إلى الأسطوانة من خلال صمام سحب مفتوح عند 345-355 درجة. بالتزامن مع ذلك ، أثناء دوران العمود المرفقي بمقدار 10-15 درجة ، يكون صمام العادم مفتوحًا ، وهو ما يسمى التداخل.
- ضغط. يتحرك المكبس لأعلى عند 180-360 درجة ، ويضغط الهواء 16-25 مرة (نسبة الضغط) ، ويغلق صمام السحب في بداية السكتة الدماغية (عند 190-210 درجة).
- شوط العمل والتوسع. يحدث عند 360-540 درجة.في بداية السكتة الدماغية ، قبل أن يصل المكبس إلى أعلى مركز ميت ، يتم تغذية الوقود في الهواء الساخن وإشعاله. وهذه ميزة لمحركات الديزل تميزها عن محركات البنزين حيث يحدث توقيت الاشتعال. نواتج الاحتراق التي يتم إطلاقها أثناء هذا تدفع المكبس لأسفل. في هذه الحالة ، يكون وقت احتراق الوقود مساويًا للوقت الذي يتم توفيره بواسطة الفوهة ولا يستمر لفترة أطول من مدة شوط العمل. أي أثناء عملية التشغيل ، يكون ضغط الغاز ثابتًا ، ونتيجة لذلك تطور محركات الديزل المزيد من عزم الدوران. ومن السمات المهمة أيضًا لهذه المحركات الحاجة إلى توفير فائض من الهواء في الأسطوانة ، حيث يحتل اللهب جزءًا صغيرًا من غرفة الاحتراق. أي أن نسبة خليط الهواء والوقود مختلفة.
- الافراج عنهم. عند 540-720 درجة من دوران العمود المرفقي ، يعمل صمام العادم المفتوح ، المكبس ، المتحرك للأعلى ، على إزاحة غازات العادم.
تتميز الدورة ثنائية الأشواط بمراحل أقصر ومن خلال عملية واحدة لتبادل الغازات في الاسطوانة (النفخ) والتي تحدث بين نهاية شوط العمل وبداية الانضغاط. عندما يتحرك المكبس لأسفل ، تتم إزالة نواتج الاحتراق من خلال صمامات العادم أو المنافذ (في جدار الأسطوانة). في وقت لاحق ، يتم فتح منافذ السحب لجلب الهواء النقي. عندما يرتفع المكبس ، تغلق جميع النوافذ ويبدأ الضغط. في وقت أبكر قليلاً من الوصول إلى TDC ، يتم حقن الوقود وإشعاله ، ويبدأ التمدد.
نظرًا لصعوبة ضمان تطهير حجرة الدوامة ، لا تتوفر المحركات ثنائية الشوط إلا بالحقن المباشر.
أداء هذه المحركات أعلى في1.6-1.7 مرة من أداء الديزل رباعي الأشواط. يتم ضمان زيادتها من خلال التنفيذ المتكرر لضربات العمل مرتين ، ولكن يتم تقليلها جزئيًا نظرًا لصغر حجمها وتفجيرها. نظرًا للعدد المضاعف من السكتات الدماغية ، فإن الدورة ذات الشوطين تكون ذات صلة خاصة إذا كان من المستحيل زيادة السرعة.
المشكلة الرئيسية مع هذه المحركاتالتطهير بسبب مدته القصيرة ، والتي لا يمكن تعويضها دون تقليل الكفاءة بسبب تقصير شوط العمل. بالإضافة إلى ذلك ، من المستحيل فصل العادم عن الهواء النقي ، ولهذا السبب يتم إزالة جزء من هذا الأخير مع غازات العادم. يمكن حل هذه المشكلة عن طريق ضمان تقدم منافذ المنافذ. في مثل هذه الحالة ، تبدأ الغازات في التفريغ قبل التطهير ، وبعد إغلاق المنفذ ، تتم إعادة تعبئة الأسطوانة بهواء نقي.
بالإضافة إلى ذلك ، عند استخدام اسطوانة واحدةتنشأ الصعوبات مع تزامن فتح / إغلاق النوافذ ، وبالتالي توجد محركات (MAP) ، حيث تحتوي كل أسطوانة على مكبسين يتحركان في نفس المستوى. واحد منهم يتحكم في المدخول ، والآخر يتحكم في العادم.
وفقًا لآلية التنفيذ ، يتم تقسيم التطهير إلىعلى مشقوق (نافذة) وصمام مشقوق. في الحالة الأولى ، تعمل النوافذ كفتحات مدخل ومخرج. يتضمن الخيار الثاني استخدامها كمداخل ، ويعمل الصمام الموجود في رأس الأسطوانة على العادم.
عادةً ما يتم استخدام محركات الديزل ثنائية الأشواط في المركبات الثقيلة مثل السفن وقاطرات الديزل والدبابات.
نظام الوقود
معدات الوقود لمحركات الديزلأصعب بكثير من البنزين. ويرجع ذلك إلى المتطلبات العالية لدقة توصيل الوقود من حيث الوقت والكمية والضغط. المكونات الرئيسية لنظام الوقود هي مضخة حقن الوقود ، والحاقنات ، والفلتر.
نظام تزويد الوقود معالتحكم بالكمبيوتر (السكك الحديدية المشتركة). لقد حقنته في جزأين. الأول صغير ، يعمل على رفع درجة الحرارة في غرفة الاحتراق (الحقن المسبق) ، مما يقلل الضوضاء والاهتزاز. بالإضافة إلى ذلك ، يزيد هذا النظام من عزم الدوران عند الدورات المنخفضة بنسبة 25٪ ، ويقلل من استهلاك الوقود بنسبة 20٪ ويقلل محتوى السخام في غازات العادم.
شاحن توربيني
في محركات الديزل ، يتم استخدامها على نطاق واسعالتوربينات. ويرجع ذلك إلى ارتفاع ضغط غازات العادم (1.5-2) مرة ، والتي تقوم بتدوير التوربين ، مما يتجنب تباطؤ التوربو من خلال توفير دفعة من عدد دورات أقل في الدقيقة.
بداية باردة
يمكنك أن تجد العديد من الاستعراضات عندماتحت الصفر درجات الحرارة ، الديزل لن يبدأ. ترجع صعوبة بدء تشغيل هذه المحركات في الظروف الباردة إلى حقيقة أنها تتطلب المزيد من الطاقة. لتسهيل العملية ، فهي مجهزة بسخان مسبق. يتم تمثيل هذا الجهاز بشمعات توهج موجودة في غرف الاحتراق ، والتي عند تشغيل الإشعال ، يتم تسخين الهواء فيها والعمل لمدة 15-25 ثانية أخرى بعد بدء التشغيل لضمان ثبات المحرك البارد. نتيجة لذلك ، تبدأ محركات الديزل عند درجات حرارة -30 ...- 25 درجة مئوية.
ميزات الخدمة
لضمان المتانة أثناء التشغيلتحتاج إلى معرفة ما هو الديزل وكيفية صيانته. يتم تفسير الانتشار المنخفض نسبيًا للمحركات قيد الدراسة مقارنة بالبنزين ، من بين أمور أخرى ، من خلال الصيانة الأكثر تعقيدًا.
بادئ ذي بدء ، هذا ينطبق على نظام الوقود.درجة عالية من التعقيد. وبسبب هذا ، فإن محركات الديزل شديدة الحساسية لمحتوى الماء والجزيئات الميكانيكية في الوقود ، كما أن إصلاحها باهظ التكلفة ، وكذلك المحرك ككل مقارنة بالبنزين من نفس المستوى.
في حالة التوربينات ، تكون متطلبات جودة زيت المحرك عالية أيضًا. مواردها عادة 150 ألف كم ، والتكلفة مرتفعة.
على أي حال ، يجب تغيير الزيت في محركات الديزل أكثر من محركات البنزين (مرتين وفقًا للمعايير الأوروبية).
كما لوحظ ، هذه المحركات لهامشاكل بدء التشغيل على البارد عندما لا يبدأ الديزل في درجات حرارة منخفضة. في بعض الحالات ، يحدث هذا بسبب استخدام وقود غير مناسب (اعتمادًا على الموسم ، يتم استخدام درجات مختلفة في هذه المحركات ، حيث يتجمد وقود الصيف عند درجات حرارة منخفضة).
أداء
بالإضافة إلى ذلك ، لا يحب الكثيرون صفات محركات الديزل مثل انخفاض الطاقة ونطاق سرعة التشغيل وارتفاع مستويات الضوضاء والاهتزاز.
محرك البنزين شائع حقًامتفوقة في الأداء ، بما في ذلك سعة لتر ، مماثلة للديزل. محرك من النوع المعني له منحنى عزم دوران أعلى وأكثر تساويًا. إن نسبة الضغط الأعلى ، التي توفر المزيد من عزم الدوران ، تفرض استخدام أجزاء أقوى. لأنها أثقل ، يتم تقليل الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، يؤثر هذا على وزن المحرك وبالتالي على السيارة.
يتم تفسير نطاق سرعة التشغيل الصغير من خلال الاشتعال الأطول للوقود ، ونتيجة لذلك ليس لديه الوقت للاحتراق بسرعات عالية.
يؤدي المستوى المتزايد للضوضاء والاهتزاز إلى زيادة حادة في الضغط في الأسطوانة أثناء الاشتعال.
تعتبر المزايا الرئيسية لمحركات الديزل أعلى قوة دفع وكفاءة وصديقة للبيئة.
يُعزى عزم الدوران العالي عند الدورات المنخفضة إلى احتراق الوقود أثناء حقنه. يوفر هذا مزيدًا من الاستجابة ويجعل استخدام الطاقة بكفاءة أسهل.
الكفاءة ترجع إلى كل من الاستهلاك المنخفض ،وحقيقة أن وقود الديزل أرخص. بالإضافة إلى ذلك ، من الممكن استخدام الزيوت الثقيلة منخفضة الجودة بسبب عدم وجود متطلبات صارمة للتقلبات. وكلما زاد الوقود ، زادت كفاءة المحرك. أخيرًا ، تعمل محركات الديزل بمخاليط أقل رشاقة مقارنة بمحركات البنزين وبنسب ضغط عالية. هذا الأخير يوفر فقدًا أقل للحرارة مع غازات العادم ، أي كفاءة أكبر. كل هذه الإجراءات تقلل من استهلاك الوقود. بفضل هذا ، فإن الديزل ينفق 30-40٪ أقل.
تفسر الصداقة البيئية للديزل بحقيقة أنه فيأبخرة العادم تحتوي على نسبة منخفضة من أول أكسيد الكربون. يتم تحقيق ذلك من خلال استخدام أنظمة تنظيف متطورة ، وبفضلها يلبي محرك البنزين الآن نفس المعايير البيئية مثل الديزل. كان المحرك من هذا النوع في السابق أدنى بكثير من محرك البنزين في هذا الصدد.
تطبيق
كما يتضح مما هو الديزل وما هوخصائصها ، هذه المحركات هي الأنسب لتلك الحالات التي تتطلب قوة دفع عالية بسرعات منخفضة. لذلك ، تم تجهيز جميع الحافلات والشاحنات ومعدات البناء تقريبًا بها. بالنسبة للمركبات الخاصة ، فإن هذه المعلمات هي الأهم بالنسبة لسيارات الدفع الرباعي. نظرًا لكفاءتها العالية ، تم تجهيز هذه المحركات أيضًا بنماذج حضرية. بالإضافة إلى ذلك ، فهي أكثر ملاءمة للعمل في مثل هذه الظروف. تشهد محركات اختبار الديزل على ذلك.
