دیزل چیست؟ اصل عملکرد، دستگاه و مشخصات فنی موتور دیزل

2024 نویسنده: Erin Ralphs | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-02-19 15:08

موتورهای دیزلی در خودروهای سواری بسیار رایج هستند. بسیاری از مدل ها حداقل یک گزینه در محدوده موتور دارند. و این بدون در نظر گرفتن کامیون ها، اتوبوس ها و تجهیزات ساختمانی است که در همه جا از آنها استفاده می شود. در مرحله بعد، موتور دیزل، طراحی، اصل کار، ویژگی ها را در نظر می گیریم.

تعریف

این واحد یک موتور احتراق داخلی رفت و برگشتی است که عملکرد آن بر اساس خودسوزی سوخت اتمیزه شده از گرما یا فشرده سازی است.

ویژگی های طراحی

موتور بنزینی دارای عناصر ساختاری مشابه موتورهای دیزلی است. طرح عملکرد به طور کلی نیز مشابه است. تفاوت در فرآیندهای تشکیل مخلوط هوا و سوخت و احتراق آن است. علاوه بر این، موتورهای دیزلی قطعات بادوام تری هستند. این به دلیل نسبت تراکم دو برابر موتورهای بنزینی است (19-24 در مقابل 9-11).

طبقه بندی

طبق طراحی محفظه احتراق، موتورهای دیزلی به آپشن هایی با محفظه احتراق مجزا و با تزریق مستقیم تقسیم می شوند.

در اولدر این حالت محفظه احتراق از سیلندر جدا شده و توسط یک کانال به آن متصل می شود. هنگامی که فشرده می شود، هوای ورودی به محفظه نوع گرداب پیچ خورده است، که تشکیل مخلوط و خودسوزی را بهبود می بخشد، که از آنجا شروع می شود و در محفظه اصلی ادامه می یابد. موتورهای دیزلی از این نوع قبلاً در خودروهای سواری متداول بودند، زیرا آنها با سطح سر و صدای کمتر و محدوده دور زیاد از گزینه های مورد بحث در زیر متمایز می شدند.

در موتورهای دیزل با تزریق مستقیم، محفظه احتراق در پیستون قرار دارد و سوخت به فضای بیش از پیستون عرضه می شود. این طرح در ابتدا بر روی موتورهای کم سرعت با حجم بالا استفاده می شد. آنها با سطح بالای سر و صدا و لرزش و مصرف سوخت کم متمایز بودند. بعداً، با ظهور پمپ‌های سوخت فشار بالا با کنترل الکترونیکی و بهینه‌سازی فرآیند احتراق، طراحان به عملکرد پایدار در محدوده‌ای تا 4500 دور در دقیقه دست یافتند. علاوه بر این، افزایش راندمان، کاهش سطح سر و صدا و لرزش. از جمله اقدامات برای کاهش سفتی کار، تزریق چند مرحله ای پیش است. به لطف این، موتورهای این نوع در دو دهه اخیر رواج یافته اند.

بر اساس اصل کارکرد موتورهای دیزلی به دو دسته چهار زمانه و دوزمانه و همچنین موتورهای بنزینی تقسیم می شوند. ویژگی های آنها در زیر مورد بحث قرار گرفته است.

اصل عملیاتی

برای درک اینکه موتور دیزل چیست و چه چیزی ویژگی های عملکردی آن را تعیین می کند، لازم است اصل عملکرد را در نظر بگیرید.طبقه بندی فوق موتورهای احتراق داخلی پیستونی بر اساس تعداد ضربات موجود در چرخه عملیاتی است که با بزرگی زاویه چرخش میل لنگ متمایز می شوند.

بنابراین، چرخه کار موتورهای چهار زمانه شامل 4 فاز است.

• مصرف. زمانی رخ می دهد که میل لنگ از 0 تا 180 درجه می چرخد. در این حالت، هوا از طریق دریچه ورودی باز در دمای 345-355 درجه به داخل سیلندر می رود. در عین حال در حین چرخش میل لنگ به میزان 15-10 درجه، دریچه اگزوز باز می شود که به آن همپوشانی می گویند.
• فشرده سازی. پیستون که در 180-360 درجه به سمت بالا حرکت می کند هوا را 16-25 بار (نسبت تراکم) فشرده می کند و دریچه ورودی در ابتدای حرکت (در 190-210 درجه) بسته می شود.
• سکته مغزی کار، اکستنشن. در 360-540 درجه رخ می دهد. در شروع حرکت، تا زمانی که پیستون به نقطه مرگ بالا برسد، سوخت به هوای داغ تزریق می شود و مشتعل می شود. این یکی از ویژگی های موتورهای دیزلی است که آنها را از موتورهای بنزینی متمایز می کند، جایی که پیشروی احتراق رخ می دهد. محصولات حاصل از احتراق پیستون را به سمت پایین فشار می دهند. در این حالت، زمان احتراق سوخت برابر با زمان تامین آن توسط نازل است و بیشتر از مدت زمان ضربه کار طول نمی کشد. یعنی در طول فرآیند کار، فشار گاز ثابت است، در نتیجه موتورهای دیزلی گشتاور بیشتری تولید می کنند. همچنین یکی از ویژگی های مهم چنین موتورهایی نیاز به تامین هوای اضافی در سیلندر است، زیرا شعله قسمت کوچکی از محفظه احتراق را اشغال می کند. یعنی نسبت مخلوط هوا و سوخت متفاوت است.
• انتشار. در 540-720 درجه چرخش میل لنگ، دریچه اگزوز باز است و پیستون به سمت بالا حرکت می کند تا گازهای خروجی را جابجا کند.

سیکل دو زمانه با فازهای کوتاه شده و یک فرآیند واحد تبادل گاز در سیلندر (پاکسازی) که بین پایان ضربه و شروع فشرده سازی اتفاق می افتد، مشخص می شود. هنگامی که پیستون به سمت پایین حرکت می کند، محصولات احتراق از طریق دریچه های خروجی یا پنجره ها (در دیواره سیلندر) خارج می شوند. بعداً پنجره های ورودی باز می شوند تا هوای تازه وارد شود. با بالا آمدن پیستون، تمام پنجره ها بسته می شوند و فشرده سازی شروع می شود. درست قبل از رسیدن به TDC، سوخت تزریق می شود و مشتعل می شود، انبساط شروع می شود.

به دلیل دشواری پاکسازی محفظه چرخش، موتورهای دو زمانه فقط با تزریق مستقیم در دسترس هستند.

عملکرد چنین موتورهایی 1.6-1.7 برابر بیشتر از عملکرد موتورهای دیزلی نوع چهار زمانه است. رشد آن با اجرای دوبرابر ضربات کاری انجام می شود، اما به دلیل اندازه کوچکتر و دمیدن آنها تا حدی کاهش می یابد. به دلیل دو برابر شدن تعداد ضربات، چرخه دو زمانه مخصوصاً در صورتی که افزایش سرعت غیرممکن باشد، مهم است.

مشکل اصلی این موتورها اسکراب به دلیل مدت زمان کوتاه آن است که بدون کاهش راندمان با کوتاه کردن ضربه قابل جبران نیست. علاوه بر این، جدا کردن اگزوز و هوای تازه غیرممکن است، به همین دلیل بخشی از دومی با گازهای خروجی خارج می شود. این مشکل را می توان با ارائه پنجره های اگزوز پیشرفته حل کرد. در این حالت، گازها قبل از پاکسازی شروع به خارج کردن می کنند و پس از بسته شدن خروجی، سیلندر با هوای تازه تکمیل می شود.

علاوه بر این، چه زمانیبا استفاده از یک سیلندر، مشکلاتی در هماهنگی باز کردن / بسته شدن پنجره ها وجود دارد، بنابراین موتورهایی (PDP) وجود دارد که در آنها هر سیلندر دارای دو پیستون است که در همان صفحه حرکت می کنند. یکی از آنها ورودی را کنترل می کند، دیگری اگزوز را کنترل می کند.

بر اساس مکانیسم اجرا، پاکسازی به دو دسته شکافدار (پنجره) و سوپاپ شکاف تقسیم می شود. در حالت اول، پنجره ها به عنوان دهانه ورودی و خروجی عمل می کنند. گزینه دوم شامل استفاده از آنها به عنوان دریچه های ورودی است و سوپاپ در سرسیلندر به عنوان خروجی عمل می کند.

معمولاً از دیزل های دو زمانه در وسایل نقلیه سنگین مانند کشتی ها، لوکوموتیوهای دیزلی، تانک ها استفاده می شود.

سیستم سوخت

تجهیزات سوخت موتورهای دیزلی بسیار پیچیده تر از موتورهای بنزینی است. این به دلیل الزامات بالا برای دقت تامین سوخت از نظر زمان، کمیت و فشار است. اجزای اصلی سیستم سوخت - پمپ تزریق، انژکتورها، فیلتر.

سیستم تامین سوخت با کنترل کامپیوتر (Common-Rail) به طور گسترده استفاده می شود. او آن را در دو عکس پرتاب می کند. اولین آنها کوچک است که برای افزایش دما در محفظه احتراق (پیش تزریق) خدمت می کند که باعث کاهش نویز و لرزش می شود. علاوه بر این، این سیستم باعث افزایش گشتاور در سرعت های پایین تا 25 درصد، کاهش مصرف سوخت تا 20 درصد و میزان دوده در گازهای خروجی می شود.

توربوشارژ

توربین ها به طور گسترده در موتورهای دیزلی استفاده می شوند. این به دلیل فشار بیشتر (1.5-2) برابر گازهای خروجی است کهتوربین را بچرخانید، که از تأخیر توربو با ایجاد تقویت از دور کمتر در دقیقه جلوگیری می‌کند.

شروع سرد

می توانید نظرات زیادی پیدا کنید که دیزل در دماهای پایین شروع نمی شود. سختی راه اندازی چنین موتورهایی در شرایط سرد به این دلیل است که این کار به انرژی بیشتری نیاز دارد. برای تسهیل فرآیند، آنها به یک پیش گرمکن مجهز شده اند. این دستگاه با شمع های تابشی که در محفظه های احتراق قرار گرفته اند نشان داده می شود که با روشن شدن احتراق، هوای موجود در آنها را گرم کرده و برای اطمینان از پایداری موتور سرد، 15-25 ثانیه دیگر پس از روشن شدن کار می کنند. به لطف این، موتورهای دیزل در دمای -30 … -25 درجه سانتیگراد راه اندازی می شوند.

ویژگی های خدمات

برای اطمینان از دوام در کار، باید بدانید که موتور دیزل چیست و چگونه از آن نگهداری کنید. شیوع نسبتاً کم موتورهای مورد بررسی در مقایسه با موتورهای بنزینی، از جمله با تعمیر و نگهداری پیچیده تر توضیح داده می شود.

اول از همه، این به سیستم سوخت با پیچیدگی بالا مربوط می شود. به همین دلیل موتورهای دیزلی نسبت به محتوای آب و ذرات مکانیکی موجود در سوخت بسیار حساس هستند و تعمیر آن و همچنین کل موتور در مقایسه با بنزین هم سطح گران‌تر است.

در مورد توربین، الزامات کیفیت روغن موتور نیز بالاست. منبع آن معمولاً 150 هزار کیلومتر است و هزینه آن بالا است.

در هر صورت روغن موتورهای دیزلی باید بیشتر از موتورهای بنزینی تعویض شود (2 برابر استانداردهای اروپایی).

همانطور که بوداشاره کرد که این موتورها زمانی که دیزل در دماهای پایین روشن نمی شود، مشکلات استارت سرد دارند. در برخی موارد، این به دلیل استفاده از سوخت نامناسب است (بسته به فصل، درجات مختلفی در چنین موتورهایی استفاده می شود، زیرا سوخت تابستانی در دمای پایین یخ می زند).

عملکرد

علاوه بر این، بسیاری از مردم از ویژگی های موتورهای دیزلی مانند قدرت و محدوده سرعت عملکرد کمتر، سطح سر و صدا و ارتعاش بالاتر خوششان نمی آید.

یک موتور بنزینی معمولاً از نظر عملکرد، از جمله ظرفیت لیتر، بهتر از موتورهای دیزلی مشابه عمل می کند. موتور از نوع مورد نظر در عین حال دارای منحنی گشتاور بالاتر و یکنواختی است. نسبت تراکم بالاتر، که گشتاور بیشتری را فراهم می کند، استفاده از قطعات قوی تر را مجبور می کند. از آنجایی که آنها سنگین تر هستند، قدرت کاهش می یابد. علاوه بر این، این بر جرم موتور و در نتیجه روی خودرو تأثیر می گذارد.

محدوده کوچک سرعت کار به دلیل احتراق طولانی تر سوخت است که در نتیجه زمان سوختن در سرعت های بالا را ندارد.

افزایش سطح سر و صدا و ارتعاش باعث افزایش شدید فشار در سیلندر در هنگام احتراق می شود.

مزایای اصلی موتورهای دیزلی کشش بالاتر، راندمان و سازگاری با محیط زیست در نظر گرفته می شود.

کشش، یعنی گشتاور بالا در سرعت های پایین، با احتراق سوخت در هنگام تزریق توضیح داده می شود. این کار پاسخگویی بیشتری را فراهم می کند و استفاده کارآمد از برق را آسان تر می کند.

اقتصاد توسط هر دو هدایت می شودمصرف کم و این واقعیت که سوخت دیزل ارزان تر است. علاوه بر این، به دلیل عدم وجود الزامات دقیق برای فرار، می توان از روغن های سنگین با عیار پایین استفاده کرد. و هر چه سوخت سنگین تر باشد، راندمان موتور بالاتر است. در نهایت، دیزل‌ها در مقایسه با موتورهای بنزینی و با نسبت تراکم بالا با مخلوط‌های بدون چربی کار می‌کنند. دومی اتلاف حرارت کمتری را با گازهای خروجی از اگزوز فراهم می کند، یعنی راندمان بیشتر. همه این اقدامات باعث کاهش مصرف سوخت می شود. دیزل، به لطف این، آن را 30-40٪ کمتر خرج می کند.

دوستی با محیط زیست موتورهای دیزلی با این واقعیت توضیح داده می شود که گازهای خروجی آنها دارای محتوای کمتری از مونوکسید کربن هستند. این امر با استفاده از سیستم‌های تمیزکننده پیچیده به دست می‌آید که به لطف آن، موتور بنزینی اکنون استانداردهای زیست‌محیطی مشابه یک موتور دیزلی را برآورده می‌کند. این نوع موتور قبلاً از این نظر به طور قابل توجهی از بنزین پایین تر بود.

برنامه

همانطور که از چیستی موتور دیزل و ویژگی های آن مشخص است، چنین موتورهایی برای مواردی که کشش بالا در دورهای پایین مورد نیاز است مناسب هستند. بنابراین، آنها تقریباً به تمام اتوبوس ها، کامیون ها و تجهیزات ساختمانی مجهز هستند. در مورد وسایل نقلیه شخصی، در میان آنها، چنین پارامترهایی برای SUV ها بسیار مهم است. به دلیل راندمان بالا، مدل های شهری نیز به این موتورها مجهز شده اند. علاوه بر این، مدیریت آنها در چنین شرایطی راحت تر است. تست درایوهای دیزل گواه این موضوع است.