Dieselmotoren sind in sehr verbreitetPersonenkraftwagen. Viele Modelle haben mindestens eine Motorvariante. Davon ausgenommen sind LKWs, Busse und Baumaschinen, die überall eingesetzt werden. Ferner werden Wasdieselmotor, Design, Funktionsprinzip und Merkmale erörtert.
Definition
Diese Einheit ist ein Kolben-Verbrennungsmotor, dessen Betrieb auf der Selbstentzündung von zerstäubtem Kraftstoff durch Erhitzen oder Verdichten beruht.
Design-Funktionen
Der Benzinmotor hat das gleiche DesignElemente wie Diesel. Das allgemeine Betriebsschema ist ebenfalls ähnlich. Der Unterschied liegt in den Prozessen der Bildung des Kraftstoff-Luft-Gemisches und seiner Verbrennung. Darüber hinaus zeichnen sich Dieselmotoren durch langlebigere Teile aus. Dies ist auf etwa das doppelte Verdichtungsverhältnis von Benzinmotoren zurückzuführen (19-24 gegenüber 9-11).
Klassifizierung
Durch die Auslegung des Brennraums werden Dieselmotoren in Varianten mit separatem Brennraum und Direkteinspritzung unterteilt.
Im ersten Fall ist die Brennkammer von getrenntZylinder und durch einen Kanal mit ihm verbunden. Während der Kompression wirbelt die in die Wirbelkammer eintretende Luft, was die Gemischbildung und Selbstentzündung verbessert, die dort beginnt und sich in der Hauptkammer fortsetzt. Dieselmotoren dieses Typs waren bisher bei Personenkraftwagen weit verbreitet, da sie sich in einem niedrigeren Geräuschpegel und einem breiten Drehzahlbereich von den nachstehend diskutierten Optionen unterschieden.
In Dieselmotoren mit direkterEinspritzung, die Brennkammer befindet sich im Kolben und Kraftstoff wird dem Raum über dem Kolben zugeführt. Diese Konstruktion wurde ursprünglich für Motoren mit niedriger Drehzahl und großem Volumen verwendet. Sie zeichneten sich durch hohe Geräusch- und Vibrationspegel sowie einen geringen Kraftstoffverbrauch aus. Später, mit der Einführung elektronisch gesteuerter Hochdruckkraftstoffpumpen und der Verbrennungsoptimierung, erreichten die Konstrukteure eine stabile Leistung bis zu 4500 U / min. Darüber hinaus hat die Wirtschaftlichkeit zugenommen, Geräusch- und Vibrationspegel sind gesunken. Zu den Maßnahmen zur Reduzierung der Steifigkeit der Arbeit gehört die mehrstufige Vorinjektion. Dank dessen haben sich Motoren dieses Typs in den letzten zwei Jahrzehnten verbreitet.
Dieselmotoren werden nach dem Funktionsprinzip in Viertakt- und Zweitaktmotoren sowie Benzinmotoren unterteilt. Ihre Merkmale werden unten diskutiert.
Funktionsprinzip
Um zu verstehen, was Diesel ist und wasAufgrund seiner Funktionsmerkmale ist das Funktionsprinzip zu berücksichtigen. Die obige Klassifizierung von Kolben-Verbrennungsmotoren basiert auf der Anzahl der im Arbeitszyklus enthaltenen Hübe, die sich durch den Wert des Drehwinkels der Kurbelwelle unterscheiden.
Folglich umfasst das Tastverhältnis von Viertaktmotoren 4 Phasen.
- Einlass. Tritt auf, wenn die Kurbelwelle von 0 auf 180 ° gedreht wird. In diesem Fall strömt Luft durch ein bei 345-355 ° geöffnetes Einlassventil in den Zylinder. Gleichzeitig ist während der Kurbelwellendrehung um 10-15 ° das Auslassventil geöffnet, was als Überlappung bezeichnet wird.
- Kompression Der Kolben, der sich mit 180-360 ° nach oben bewegt, komprimiert die Luft 16-25-mal (Kompressionsverhältnis) und das Einlassventil schließt zu Beginn des Hubs (bei 190-210 °).
- Arbeitshub, Expansion. Tritt bei 360-540 ° auf. Zu Beginn des Hubs, bevor der Kolben den oberen Totpunkt erreicht, wird Kraftstoff in heiße Luft eingespeist und gezündet. Dies ist ein Merkmal von Dieselmotoren, das sie von Benzinmotoren unterscheidet, bei denen der Zündzeitpunkt auftritt. Die dabei freigesetzten Verbrennungsprodukte drücken den Kolben nach unten. In diesem Fall entspricht die Zeit der Kraftstoffverbrennung der Zeit, die sie von der Düse geliefert wird, und dauert nicht länger als die Dauer des Arbeitshubs. Das heißt, während des Arbeitsprozesses ist der Gasdruck konstant, wodurch die Dieselmotoren mehr Drehmoment entwickeln. Ein wichtiges Merkmal solcher Motoren ist auch die Notwendigkeit, überschüssige Luft in den Zylinder zu bringen, da die Flamme einen kleinen Teil der Brennkammer einnimmt. Das heißt, der Anteil des Luft-Kraftstoff-Gemisches ist unterschiedlich.
- Freigabe. Bei einer Kurbelwellendrehung von 540-720 ° verdrängt das offene Auslassventil, der Kolben, der sich nach oben bewegt, die Abgase.
Der Zweitaktzyklus ist gekennzeichnet durch kürzere Phasen undEin einzelner Prozess des Gasaustauschs in der Flasche (Blasen), der zwischen dem Ende des Arbeitshubs und dem Beginn der Kompression stattfindet. Wenn sich der Kolben nach unten bewegt, werden die Verbrennungsprodukte durch die Auslassventile oder -öffnungen (in der Zylinderwand) entfernt. Später werden die Einlassöffnungen für Frischluft geöffnet. Wenn der Kolben steigt, werden alle Fenster geschlossen und die Kompression beginnt. Etwas früher als beim Erreichen des oberen Totpunkts wird Kraftstoff eingespritzt und gezündet, die Expansion beginnt.
Aufgrund der Schwierigkeit, die Spülung der Wirbelkammer sicherzustellen, sind Zweitaktmotoren nur mit Direkteinspritzung erhältlich.
Die Leistung solcher Motoren ist höher in1,6-1,7-mal höher als die Leistung eines Viertakt-Diesels. Seine Erhöhung wird durch die doppelt so häufige Ausführung von Arbeitshüben sichergestellt, ist jedoch aufgrund ihrer geringeren Größe und des Blasens teilweise verringert. Aufgrund der doppelten Anzahl von Hüben ist der Zweitaktzyklus besonders relevant, wenn es nicht möglich ist, die Geschwindigkeit zu erhöhen.
Das Hauptproblem bei solchen Motoren istSpülen aufgrund seiner kurzen Dauer, die nicht kompensiert werden kann, ohne die Effizienz aufgrund der Verkürzung des Arbeitshubs zu verringern. Außerdem ist es unmöglich, das Abgas und die Frischluft zu trennen, weshalb ein Teil der letzteren mit den Abgasen entfernt wird. Dieses Problem kann gelöst werden, indem der Vorschub der Auslassöffnungen sichergestellt wird. In einem solchen Fall beginnen die Gase vor dem Spülen zu evakuieren, und nach dem Schließen des Auslasses wird der Zylinder wieder mit Frischluft gefüllt.
Darüber hinaus bei Verwendung eines ZylindersSchwierigkeiten treten bei der Synchronisation von Öffnungs- / Schließfenstern auf, daher gibt es Motoren (MAP), bei denen jeder Zylinder zwei Kolben hat, die sich in derselben Ebene bewegen. Einer von ihnen steuert den Einlass, der andere den Auslass.
Entsprechend dem Implementierungsmechanismus ist die Bereinigung unterteiltauf Schlitz (Fenster) und Ventilschlitz. Im ersten Fall dienen die Fenster sowohl als Einlass- als auch als Auslassöffnung. Die zweite Option besteht darin, sie als Einlässe zu verwenden, und ein Ventil im Zylinderkopf dient als Auslass.
Typischerweise werden Zweitakt-Dieselmotoren in schweren Fahrzeugen wie Schiffen, Diesellokomotiven und Tanks eingesetzt.
Kraftstoffsystem
Kraftstoffausrüstung für Dieselmotorendeutlich schwieriger als Benzin. Dies ist auf die hohen Anforderungen an die Genauigkeit der Kraftstoffzufuhr in Bezug auf Zeit, Menge und Druck zurückzuführen. Die Hauptkomponenten des Kraftstoffsystems sind Hochdruckkraftstoffpumpen, Düsen und Filter.
Das Kraftstoffversorgungssystem mitComputersteuerung (Common-Rail). Sie injiziert es in zwei Dosen. Die erste ist klein und dient zur Erhöhung der Temperatur in der Brennkammer (Voreinspritzung), wodurch Geräusche und Vibrationen reduziert werden. Zusätzlich erhöht dieses System das Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen um 25%, reduziert den Kraftstoffverbrauch um 20% und reduziert den Rußgehalt in den Abgasen.
Turboaufladung
Dieselmotoren sind weit verbreitetTurbinen. Dies ist auf den höheren (1,5-2) -fachen Druck der Abgase zurückzuführen, die die Turbine drehen, wodurch eine Turboverzögerung vermieden wird, indem ein Schub von einer niedrigeren Drehzahl bereitgestellt wird.
Kaltstart
Sie können viele Bewertungen finden, wennBei Temperaturen unter Null startet der Diesel nicht. Die Schwierigkeit, solche Motoren unter kalten Bedingungen zu starten, beruht auf der Tatsache, dass sie mehr Energie benötigen. Um den Prozess zu vereinfachen, sind sie mit einem Vorwärmer ausgestattet. Dieses Gerät wird durch Glühkerzen in den Brennkammern dargestellt, die beim Einschalten der Zündung die Luft in ihnen erwärmen und nach dem Start weitere 15 bis 25 Sekunden arbeiten, um die Stabilität des kalten Motors sicherzustellen. Dieselmotoren starten daher bei Temperaturen von -30 ...- 25 ° C.
Service-Funktionen
Um die Haltbarkeit während des Betriebs zu gewährleistenSie müssen wissen, was ein Diesel ist und wie man ihn wartet. Die im Vergleich zu Benzin relativ geringe Prävalenz der betrachteten Motoren erklärt sich unter anderem durch komplexere Wartungsarbeiten.
Dies gilt zunächst für das Kraftstoffsystemhohe Komplexität. Aus diesem Grund reagieren Dieselmotoren äußerst empfindlich auf den Gehalt an Wasser und mechanischen Partikeln im Kraftstoff, und ihre Reparatur ist teurer als der gesamte Motor im Vergleich zu Benzin des gleichen Niveaus.
Bei einer Turbine sind auch die Anforderungen an die Qualität des Motoröls hoch. Seine Ressource beträgt normalerweise 150.000 km und die Kosten sind hoch.
In jedem Fall sollte das Öl bei Dieselmotoren häufiger gewechselt werden als bei Benzinmotoren (2-mal gemäß europäischen Normen).
Wie bereits erwähnt, haben diese MotorenKaltstartprobleme, wenn Diesel nicht bei niedrigen Temperaturen startet. In einigen Fällen wird dies durch die Verwendung von ungeeignetem Kraftstoff verursacht (je nach Jahreszeit werden bei solchen Motoren unterschiedliche Qualitäten verwendet, da sich Sommerkraftstoff bei niedrigen Temperaturen verfestigt).
Performance
Darüber hinaus mögen viele nicht die Eigenschaften von Dieselmotoren wie geringere Leistung und Betriebsdrehzahl, ein höheres Geräusch- und Vibrationsniveau.
Der Benzinmotor ist wirklich üblichüberlegene Leistung, einschließlich Liter Kapazität, ähnlich wie Diesel. Ein Motor des betrachteten Typs hat eine höhere und gleichmäßigere Drehmomentkurve. Das höhere Verdichtungsverhältnis, das mehr Drehmoment liefert, erzwingt die Verwendung stärkerer Teile. Da sie schwerer sind, wird die Leistung reduziert. Dies wirkt sich außerdem auf das Gewicht des Motors und damit des Fahrzeugs aus.
Der kleine Betriebsdrehzahlbereich erklärt sich aus der längeren Zündung des Kraftstoffs, wodurch er bei hohen Drehzahlen keine Zeit zum Ausbrennen hat.
Der erhöhte Geräusch- und Vibrationspegel führt zu einem starken Druckanstieg im Zylinder während der Zündung.
Die Hauptvorteile von Dieselmotoren sind höhere Schubkraft, Effizienz und Umweltfreundlichkeit.
Ein hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen wird auf die Verbrennung von Kraftstoff während der Einspritzung zurückgeführt. Dies bietet mehr Reaktionsfähigkeit und erleichtert den effizienten Einsatz von Strom.
Die Effizienz beruht sowohl auf dem geringen Verbrauch,und die Tatsache, dass Dieselkraftstoff billiger ist. Darüber hinaus ist es möglich, minderwertige Schweröle einzusetzen, da keine strengen Anforderungen an die Flüchtigkeit gestellt werden. Und je schwerer der Kraftstoff, desto höher der Wirkungsgrad des Motors. Schließlich laufen Dieselmotoren im Vergleich zu Benzinmotoren mit magereren Gemischen und mit hohen Verdichtungsverhältnissen. Letzteres sorgt für weniger Wärmeverlust mit Abgasen, also einen höheren Wirkungsgrad. All diese Maßnahmen reduzieren den Kraftstoffverbrauch. Diesel gibt es dadurch 30-40% weniger aus.
Die Umweltfreundlichkeit von Dieseln erklärt sich dadurch, dass in ihrerdie Abgase haben einen geringeren Kohlenmonoxidgehalt. Erreicht wird dies durch den Einsatz ausgeklügelter Reinigungssysteme, dank denen der Ottomotor heute die gleichen Umweltstandards wie der Dieselmotor erfüllt. Ein solcher Motor war in dieser Hinsicht bisher einem Benziner deutlich unterlegen.
Anwendung
Wie aus dem hervorgeht, was ein Diesel ist und was sindAufgrund seiner Eigenschaften eignen sich solche Motoren am besten für die Fälle, in denen ein hoher Schub bei niedrigen Geschwindigkeiten erforderlich ist. Daher sind fast alle Busse, Lkw und Baumaschinen damit ausgestattet. Wie bei Privatfahrzeugen sind solche Parameter bei SUVs am wichtigsten. Aufgrund ihres hohen Wirkungsgrades sind auch urbane Modelle mit diesen Motoren ausgestattet. Darüber hinaus sind sie unter solchen Bedingungen bequemer zu bedienen. Davon zeugen Diesel-Testfahrten.
