Silniki Diesla są bardzo popularne wsamochody osobowe. Wiele modeli ma co najmniej jedną opcję w gamie silników. I to nie uwzględnia ciężarówek, autobusów i sprzętu budowlanego, gdzie są one używane wszędzie. Następnie zastanawiamy się, czym jest silnik wysokoprężny, jego konstrukcją, zasadą działania i funkcjami.
Definicja
Jednostka ta jest tłokowym silnikiem spalinowym, którego działanie opiera się na samozapłonie rozpylonego paliwa w wyniku ogrzewania lub sprężania.
Funkcje konstrukcyjne
Silnik benzynowy ma tę samą konstrukcjęelementy takie jak olej napędowy. Schemat funkcjonowania jako całości jest również podobny. Różnica polega na procesach powstawania mieszanki paliwowo-powietrznej i jej spalaniu. Ponadto silniki Diesla mają trwalsze części. Wynika to z około dwukrotnie wyższego stopnia sprężania niż w silnikach benzynowych (19-24 w porównaniu z 9-11).
Klasyfikacja
W zależności od konstrukcji komory spalania silniki wysokoprężne dzielą się na opcje z oddzielną komorą spalania i z wtryskiem bezpośrednim.
W pierwszym przypadku komora spalania jest oddzielonacylindra i połączony z nim kanałem. Po sprężeniu powietrze wpadające do komory wirowej wiruje, co usprawnia tworzenie się mieszanki i samozapłon, który rozpoczyna się tam i trwa w komorze głównej. Silniki wysokoprężne tego typu były dotychczas powszechne w samochodach osobowych ze względu na niższy poziom hałasu i większy zakres prędkości obrotowych niż opcje omówione poniżej.
W silnikach wysokoprężnych z bezpośrednimPrzy wtrysku komora spalania znajduje się w tłoku, a paliwo dostarczane jest do przestrzeni nad tłokiem. Konstrukcja ta była pierwotnie stosowana w silnikach o niskiej prędkości i dużej pojemności. Wyróżniały się wysokim poziomem hałasu i wibracji oraz niskim zużyciem paliwa. Później, wraz z pojawieniem się elektronicznie sterowanych wysokociśnieniowych pomp paliwowych i optymalizacją procesu spalania, projektanci osiągnęli stabilną pracę do 4500 obr/min. Ponadto wzrosła wydajność, zmniejszył się poziom hałasu i wibracji. Do środków zmniejszających surowość pracy należy wielostopniowy wtrysk wstępny. Dzięki temu silniki tego typu stały się powszechne w ciągu ostatnich dwóch dekad.
Ze względu na zasadę działania silniki wysokoprężne, podobnie jak silniki benzynowe, dzielą się na czterosuwowe i dwusuwowe. Ich cechy omówiono poniżej.
Zasada działania
Aby zrozumieć, czym jest olej napędowy i dlaczegoZe względu na cechy funkcjonalne należy wziąć pod uwagę zasadę działania. Powyższa klasyfikacja tłokowych silników spalinowych opiera się na liczbie skoków wchodzących w cykl pracy, które wyróżniają się kątem obrotu wału korbowego.
Dlatego cykl pracy silników czterosuwowych obejmuje 4 fazy.
- Wlot. Występuje, gdy wał korbowy obraca się od 0 do 180°.W tym przypadku powietrze dostaje się do cylindra przez zawór wlotowy otwarty pod kątem 345-355°. Jednocześnie podczas obrotu wału korbowego o 10-15° następuje otwarcie zaworu wydechowego, co nazywa się zakładką.
- Kompresja. Tłok poruszając się w górę o 180-360°, spręża powietrze 16-25 razy (stopień sprężania), a zawór dolotowy zamyka się na początku skoku (przy 190-210°).
- Skok roboczy, ekspansja. Występuje przy 360-540°.Na początku suwu, zanim tłok osiągnie górny martwy punkt, do gorącego powietrza podawane jest paliwo i następuje zapłon. Jest to cecha silników wysokoprężnych odróżniająca je od silników benzynowych, w których występuje wyprzedzenie zapłonu. Uwolnione produkty spalania popychają tłok w dół. W tym przypadku czas spalania paliwa jest równy czasowi jego podawania przez dyszę i trwa nie dłużej niż czas trwania suwu roboczego. Oznacza to, że podczas procesu pracy ciśnienie gazu jest stałe, w wyniku czego silniki Diesla rozwijają większy moment obrotowy. Inną ważną cechą takich silników jest konieczność zapewnienia nadmiaru powietrza w cylindrze, ponieważ płomień zajmuje niewielką część komory spalania. Oznacza to, że proporcja mieszanki paliwowo-powietrznej jest inna.
- Uwolnienie. Przy 540-720° obrotu wału korbowego zawór wydechowy jest otwarty, a tłok poruszając się do góry wypiera spaliny.
Cykl dwusuwowy charakteryzuje się skróconymi fazami ipojedynczy proces wymiany gazowej w cylindrze (oczyszczanie), występujący pomiędzy zakończeniem suwu mocy a początkiem sprężania. Gdy tłok porusza się w dół, produkty spalania są usuwane przez zawory wydechowe lub okna (w ściance cylindra). Później okna wlotowe są otwierane, aby wpuścić świeże powietrze. Gdy tłok podnosi się, wszystkie okna zamykają się i rozpoczyna się kompresja. Tuż przed osiągnięciem GMP następuje wtrysk i zapłon paliwa i rozpoczyna się rozprężanie.
Ze względu na trudność zapewnienia oczyszczenia komory wirowej, silniki dwusuwowe dostępne są wyłącznie z wtryskiem bezpośrednim.
Wydajność takich silników jest wyższa w1,6-1,7 razy więcej niż charakterystyka czterosuwowego silnika wysokoprężnego. Jego wzrost zapewnia dwukrotnie częstsza realizacja uderzeń roboczych, jednak jest częściowo redukowany ze względu na ich mniejszy rozmiar i oczyszczanie. Ze względu na podwojoną liczbę skoków roboczych cykl dwusuwowy jest szczególnie istotny, jeśli nie można zwiększyć prędkości obrotowej.
Głównym problemem takich silników jestprzedmuchu ze względu na krótki czas trwania, którego nie można skompensować bez zmniejszenia wydajności poprzez skrócenie skoku roboczego. Ponadto nie ma możliwości oddzielenia powietrza wywiewanego od świeżego, dlatego część tego ostatniego usuwana jest wraz ze spalinami. Problem ten można rozwiązać, upewniając się, że otwory wylotowe są wysunięte. W takim przypadku gazy zaczynają być usuwane przed oczyszczeniem, a po zamknięciu wylotu butlę uzupełnia się świeżym powietrzem.
Dodatkowo przy zastosowaniu jednego cylindraTrudności pojawiają się przy synchronizacji otwierania/zamykania szyb, dlatego istnieją silniki (PDP), w których każdy cylinder ma dwa tłoki poruszające się w tej samej płaszczyźnie. Jeden z nich steruje dolotem, drugi wydechem.
Zgodnie z mechanizmem realizacji oczyszczanie jest podzielonew szczelinę (okno) i szczelinę zaworową. W pierwszym przypadku okna pełnią funkcję zarówno otworów wlotowych, jak i wylotowych. Druga opcja polega na wykorzystaniu ich jako otworów dolotowych, a do wydechu służy zawór w głowicy cylindrów.
Zazwyczaj dwusuwowe silniki wysokoprężne są stosowane w ciężkich pojazdach, takich jak statki, lokomotywy spalinowe i czołgi.
Układ paliwowy
Urządzenia paliwowe silników wysokoprężnychznacznie trudniejsze niż benzynowe. Wynika to z wysokich wymagań dotyczących precyzji podawania paliwa pod względem czasu, ilości i ciśnienia. Głównymi elementami układu paliwowego są pompa wtryskowa, wtryskiwacze i filtr.
Szeroko stosowany układ zasilania paliwem zsterowany komputerowo (Common-Rail). Wystrzeliwuje go w dwóch strzałach. Pierwszy z nich jest niewielki, służy do podwyższenia temperatury w komorze spalania (wtrysk wstępny), co powoduje redukcję hałasu i wibracji. Dodatkowo system ten zwiększa moment obrotowy przy niskich prędkościach o 25%, zmniejsza zużycie paliwa o 20% oraz zmniejsza zawartość sadzy w spalinach.
Turbodoładowanie
Bardzo szeroko stosowany w silnikach Dieslaturbiny. Wyjaśnia to wyższe (1,5-2) razy większe ciśnienie gazów spalinowych, które wirują turbinę, co pozwala uniknąć opóźnienia turbodoładowania poprzez zapewnienie doładowania przy niższych prędkościach.
Chłodny początek
Można znaleźć wiele recenzji, że kiedyDiesel nie uruchamia się w temperaturach poniżej zera. Trudność w uruchomieniu takich silników w niskich temperaturach wynika z faktu, że wymaga to więcej energii. Aby ułatwić ten proces, są wyposażone w podgrzewacz. Urządzenie to reprezentowane jest przez świece żarowe umieszczone w komorach spalania, które po włączeniu zapłonu podgrzewają znajdujące się w nich powietrze i działają przez kolejne 15-25 sekund po uruchomieniu, aby zapewnić stabilną pracę zimnego silnika. Dzięki temu silniki wysokoprężne uruchamiają się w temperaturach -30...-25°C.
Funkcje usługi
Aby zapewnić trwałość podczas użytkowaniamusisz wiedzieć, czym jest silnik wysokoprężny i jak go konserwować. Stosunkowo niskie rozpowszechnienie omawianych silników w porównaniu z silnikami benzynowymi można również wytłumaczyć bardziej złożoną obsługą techniczną.
Przede wszystkim dotyczy to układu paliwowegowysoka złożoność. Z tego powodu silniki Diesla są niezwykle wrażliwe na zawartość wody i cząstek mechanicznych w paliwie, a ich naprawa jest droższa, podobnie jak silnik jako całość, w porównaniu do silnika benzynowego na tym samym poziomie.
Jeśli jest turbina, wymagania dotyczące jakości oleju silnikowego są również wysokie. Jego zasoby wynoszą zwykle 150 tys. Km, a koszt jest wysoki.
W każdym razie olej należy wymieniać częściej w silnikach Diesla niż w silnikach benzynowych (2 razy zgodnie z normami europejskimi).
Jak zauważono, te silniki mająproblemy z rozruchem na zimno, gdy silnik wysokoprężny nie uruchamia się w niskich temperaturach. W niektórych przypadkach jest to spowodowane użyciem nieodpowiedniego paliwa (w zależności od pory roku w takich silnikach stosuje się różne gatunki, ponieważ paliwo letnie krzepnie w niskich temperaturach).
Wydajność
Ponadto wielu osobom nie podobają się cechy silników Diesla, takie jak niższa moc i zakres prędkości roboczych, wyższy poziom hałasu i wibracji.
Silnik benzynowy jest naprawdę powszechnylepsze osiągi, w tym moc w litrach, w porównaniu z podobnym silnikiem wysokoprężnym. Silnik danego typu ma wyższą i bardziej równomierną krzywą momentu obrotowego. Zwiększony stopień sprężania, który zapewnia większy moment obrotowy, wymusza użycie mocniejszych części. Ponieważ są cięższe, moc jest zmniejszona. Ponadto wpływa to na masę silnika, a co za tym idzie samochodu.
Mały zakres prędkości roboczych tłumaczy się dłuższym zapłonem paliwa, w wyniku czego przy dużych prędkościach nie ma czasu na wypalenie.
Zwiększony poziom hałasu i wibracji powoduje gwałtowny wzrost ciśnienia w cylindrze podczas zapłonu.
Za główne zalety silników wysokoprężnych uważa się wyższy moment obrotowy, wydajność i przyjazność dla środowiska.
Moment obrotowy, czyli wysoki moment obrotowy przy niskich prędkościach, tłumaczy się spalaniem paliwa podczas wtrysku. Zapewnia to większą responsywność i ułatwia efektywne wykorzystanie energii.
Rentowność wynika zarówno z niskiego zużycia,oraz fakt, że olej napędowy jest tańszy. Ponadto możliwe jest stosowanie olejów ciężkich niskiej jakości ze względu na brak rygorystycznych wymagań dotyczących lotności. Im cięższe paliwo, tym wyższa wydajność silnika. Wreszcie, silniki wysokoprężne działają na mieszankach ubogich w porównaniu z silnikami benzynowymi i przy wysokim stopniu sprężania. Ten ostatni zapewnia mniejsze straty ciepła ze spalinami, czyli większą wydajność. Wszystkie te środki zmniejszają zużycie paliwa. Diesel dzięki temu wydaje o 30-40% mniej.
Przyjazność dla środowiska silników Diesla tłumaczy się tym, żegazy spalinowe mają niższą zawartość tlenku węgla. Osiąga się to poprzez zastosowanie skomplikowanych systemów czyszczących, dzięki czemu silnik benzynowy spełnia obecnie te same normy ekologiczne co olej napędowy. Silnik tego typu był wcześniej pod tym względem znacznie gorszy od silnika benzynowego.
Aplikacja
Jak widać, czym jest olej napędowy i czymze względu na swoją charakterystykę, takie silniki są najbardziej odpowiednie w przypadkach, w których wymagany jest duży ciąg przy niskich prędkościach. Dlatego prawie wszystkie autobusy, ciężarówki i sprzęt budowlany są w nie wyposażone. Jeśli chodzi o pojazdy prywatne, to właśnie takie parametry są najważniejsze w przypadku SUV-ów. Ze względu na wysoką wydajność, modele miejskie są również wyposażone w te silniki. Ponadto są wygodniejsze w obsłudze w takich warunkach. Wskazują na to jazdy próbne silników Diesla.
