V září 1913 byl Rudolf Diesel mezi cestujícími na drážďanském trajektu směřujícím do Anglie. Je známo, že nastoupil na loď a... nikdo jiný ho neviděl. Záhadné zmizení slavného německého inženýra je dodnes jedním z nejzajímavějších a nejzáhadnějších příběhů 20. století.
Zrození a dětství génia
18. března 1858 se v rodině emigrantů z Německa narodil budoucí velký německý inženýr. Muž, jehož vynález ho postavil na roveň slavní lidé konec 19. a začátek 20. století. Právě do Paříže se Theodor Diesel a Elise Strobel přestěhovali z Augsburgu (Německo).
Rudolfův otec byl dědičný knihař, jednou z jeho vášní byly vynálezy hraček. Rudolf Diesel se tak od raného dětství začíná připojovat k dílu a rozváží knihy svázané jeho otcem zákazníkům po celém francouzském hlavním městě. Je možné, že první seznámení Rudolfa Diesela se světem techniky se odehrálo v technickém muzeu, které se nacházelo nedaleko jeho domova.
Otec každý víkend vodil chlapce do muzejní síně, kde byly parní stroje, jejichž historie začala v roce 1770. Život pokračoval jako obvykle, odměřeně a klidně. Rodina pracovitých Němců neoplývala velkým majetkem, ale ani nežila v chudobě.
Nucený odchod
Vše skončilo v roce 1870 vypuknutím prusko-francouzské války. Pro etnické Němce v Paříži začíná být nebezpečné žít. Theodor Diesel byl nucen opustit veškerý svůj majetek a spolu s manželkou a 12letým synem Rudolphem se přestěhovat do Londýna. Německá vojska v té době zcela obsadila hlavní město Francie. Hlavní město Velké Británie přivítalo nové obyvatele nepřátelsky.
Rodina Dieselových byla ve velké nouzi. Nebyla práce, musel jsem přežívat na náhodné zakázky na vazbu knih. V roce 1871 se pak rodina rozhodla poslat mladého Rudolfa Diesela do Augsburgu, aby pokračoval ve studiu, k matčině bratrovi, profesoru matematiky Christophu Barnekelovi.
Rudolf Diesel: biografie budoucího vynálezce
Rudolf před odjezdem pevně slíbil rodičům, že se po promoci vrátí domů, aby pomohl otci. Po svém synovi se však o dva roky později jeho rodiče přestěhovali do Augsburgu.
Rodina profesora Barnekela se se svým synovcem setkala vřele, chlapec byl obklopen péčí a pozorností. Rudolfovy schopnosti profesora fascinovaly, k čemuž mu strýc umožnil využívat jeho rozsáhlou knihovnu. Rudolfovým prvním zaměstnáním v profesorově rodině bylo vázání všech starých knih, umění, které ho naučil jeho otec. Komunikace se vzdělaným příbuzným mladíkovi nepochybně prospěla. Dnes celý svět ví, kdo vynalezl dieselový motor. A pak všechno teprve začalo.
Po příjezdu jeho synovce do Německa profesor Barnekel chlapce zařídí ve skutečné škole, kterou Rudolf Diesel absolvuje jako nejlepší student. Po základním vzdělání nastoupil mladý talent v roce 1873 na polytechnickou školu v Augsburgu, kterou o dva a půl roku později absolvoval. nejlepší skóre. Dalším krokem pro mladého vědce je vstup na Mnichovskou vyšší technickou školu, která byla úspěšně dokončena v roce 1880.
Technická univerzita v Mnichově v Bavorsku (Německo) dodnes ve svém muzeu uchovává výsledky závěrečných zkoušek studenta Rudolfa Diesela, které žádný student za celou téměř jeden a půl stoletou historii univerzity nepřekoná.
Setkání, které mu změnilo život
Během studií se Rudolf Diesel seznámil se slavným německým inženýrem, vývojářem chladicích zařízení, profesorem Carlem von Lindem. Stalo se, že kvůli nemoci břišnímu tyfu nestihl student Diesel složit zkoušky u profesora včas. Rudolph byl nucen na čas opustit univerzitu a odjet na praxi do Švýcarska, kde získal práci ve strojírenské firmě bratří Schulzerů.
O rok později se Diesel vrací do Německa, kde úspěšně završuje vzdělávací proces složením závěrečných zkoušek u profesora Carla von Linde. V té době se mentor rozhodne opustit učení a přijít na kloub aplikovaný výzkum v jím organizované společnosti Linde Refrigerators. Rudolf Diesel získá práci v pařížské pobočce firmy jako manažer.
Rudolf Diesel se deset let zdokonaloval ve svých znalostech v oblasti termodynamiky. Mechanická lednička – to je to, na čem němečtí vynálezci celou tu dobu pracovali ve společnosti Karla Lindeho. Principem činnosti chladicího zařízení bylo odpařování a kondenzace čpavku pomocí mechanického čerpadla.
Již při studiu na univerzitě se R. Diesel obával problému autonomního zdroje energie pro výrobu. Průmyslová revoluce byla založena na neefektivních a nepraktických parních strojích, jejichž 10procentní výkonnostní faktor (COP) zjevně nesplňoval rostoucí energetické potřeby. Svět potřeboval kompaktní a levné zdroje energie.
Dieselový motor: první pracovní kopie
Vedle hlavního díla dirigoval Rudolf Diesel Vědecký výzkum vytvořit účinné tepelné zařízení, které by přeměňovalo tepelnou energii na energii mechanickou. Rudolf ve svých laboratorních pokusech zpočátku používal jako pracovní tekutinu závodu čpavek. Jako palivo se používal uhelný prášek.
Podle teoretických výpočtů měl motor Rudolfa Diesela pracovat ze komprese v pracovní komoře karoserie, která by při spojení s palivem vytvořila kritickou teplotu pro vznícení.
Již při pokusech se zjistilo, že prototypy dieselových motorů měly oproti parním závodům mírnou výhodu. To inspirovalo vynálezce k další práci a experimentům.
Jednoho dne se práce na vytvoření vznětového motoru jeho vynálezci málem stala osudnou. Výbuch vozu málem vedl ke smrti Rudolfa Diesela. Německý inženýr byl hospitalizován na jedné z pařížských klinik. Během exploze utrpěl Rudolph poškození oční bulvy. Tento problém provázel vynálezce až do konce života.
Při pohledu do budoucna je třeba poznamenat, že v roce 1896 Rudolf Diesel vynalezl svou první pracovní kopii, kterou představil veřejnosti. S finanční podporou bratří Schulzerů a Friedricha Kruppa spatřil svět motor o výkonu 20 Koňská síla s účinností 26 % s hmotností mechanické jednotky pět tun. Dnes je tento zázrak technologického pokroku k vidění mezi exponáty Muzea strojírenství ve městě Augsburg (Německo).
Berlínská pobočka
Po částečné obnově zraku na pařížské klinice vedl Rudolf na pozvání svého učitele Carla von Linda berlínskou pobočku firmy. Rudolf Diesel, inspirovaný úspěchem, vytváří průmyslový design motoru, který byl komerčním úspěchem. Vynálezce nazval novou elektrárnu atmosférický plynový motor.
Tento název se však dlouho neujal a vynález byl na počest tvůrce agregátu nazván jednoduše „diesel“. Četné smlouvy, finanční toky a neustálá poptávka po novém vynálezu nutí Diesela opustit pobočku Karl von Lind a otevřít si vlastní továrnu na dieselové motory.
finanční úspěch
Dokázali by si rodiče, posílající svého syna studovat ke strýci, představit, že se ve 40 letech stane známým celému světu? Na podzim roku 1900 se objevuje v Londýně nová společnost pro průmyslovou výrobu dieselových motorů.
Další chronologie událostí se vyvíjí velmi rychle:
- V roce 1903 svět viděl první loď poháněnou Rudolfem Dieslem.
- V roce 1908 získal automobilový průmysl kompaktní vznětový motor pro užitková vozidla.
- V roce 1910 opustila železniční depo v Anglii první lokomotiva s dieselovým motorem.
- Německá společnost "Mercedes" začala vyrábět své vozy výhradně s dieselovými motory.
Rudolf Diesel v té době zaznamenal úspěchy nejen v práci. Osobní život vynálezce se vyvíjel docela úspěšně. milující žena a tři děti ho inspirovaly k další práci.
světová krize
Největší strojírenské společnosti v Evropě a Spojených státech amerických byly ve frontě na získání licencí na výrobu dieselových motorů. Světový tisk neustále podněcoval zájem o vynález Rudolfa Diesela, který dal lichotivé vlastnosti výhodám nového bloku oproti jiným elektrárnám.
R. Diesel velmi zbohatl. Alphonse Bush, americký pivní magnát, nabídl konstruktérovi milion dolarů za právo vyrábět motory ve Spojených státech. Vše ale skončilo přes noc.
V roce 1913 vypukla celosvětová krize. Nešikovné rozložení finančních toků vedlo k postupnému bankrotu Dieselových podniků.
Záhada zmizení
29. září 1913 odplul drážďanský parník z Antverp do Londýna. Mezi cestujícími byl i Rudolf Diesel. Jak zemřel velký průmyslník a vynálezce motoru, je stále záhadou.
Je známo, že R. Diesel odjel do Anglie otevřít nový závod Consolidated Diesel Manufacturing, kde se měly vyrábět jeho motory. V cílové destinaci však nebyl žádný cestující s příjmením Diesel ...
Ještě téhož roku byl úspěšně testován. Diesel se aktivně zabývá prodejem licencí pro nový motor. Navzdory vysoké účinnosti a snadnému použití ve srovnání s parním strojem bylo praktické použití takového motoru omezené: byl horší než parní stroje té doby co do velikosti a hmotnosti.
První dieselové motory běžely na rostlinné oleje nebo lehké ropné produkty. Zajímavé je, že zpočátku navrhoval jako ideální palivo uhelný prach. Experimenty také ukázaly nemožnost použití uhelného prachu jako paliva - především kvůli vysokým abrazivním vlastnostem prachu samotného i popela vznikajícího při spalování; tam byly také velké problémy s přísunem prachu do válců.
Princip činnosti
Čtyřtaktní cyklus
- 1. opatření. Vstup. Odpovídá natočení klikového hřídele o 0° - 180°. Přes otevřený vstupní ventil ~345-355° vstupuje vzduch do válce, při 190-210° se ventil uzavírá. Nejméně do 10-15 ° rotace klikového hřídele je současně otevřen výfukový ventil, doba společného otevření ventilů se nazývá překrytí ventilu .
- 2. takt. Komprese. Odpovídá otočení klikového hřídele o 180° - 360°. Píst, pohybující se do TDC (horní úvrať), stlačí vzduch 16 (při nízké rychlosti) -25 (při vysoké rychlosti) krát.
- 3. takt. Pracovní zdvih, expanze. Odpovídá otáčení klikového hřídele o 360° - 540°. Když se do něj stříká palivo horký vzduch Zahájí se spalování paliva, tj. jeho částečné odpařování, tvorba volných radikálů v povrchových vrstvách kapiček a v parách a nakonec vzplanutí a vyhoření při výstupu z trysky, zplodiny hoření expandují, pohybují píst dolů. Ke vstřikování a tedy i vznícení paliva dochází o něco dříve než v okamžiku, kdy píst dosáhne úvratě v důsledku určité setrvačnosti procesu spalování. Rozdíl oproti časování zážehu u benzínových motorů je v tom, že zpoždění je nutné pouze z důvodu přítomnosti iniciačního času, který je u každého konkrétního dieselového motoru konstantní hodnotou a nelze ji během provozu měnit. Ke spalování paliva v naftovém motoru tak dochází po dlouhou dobu, dokud trvá dodávka části paliva z trysky. Výsledkem je, že pracovní proces probíhá při relativně konstantním tlaku plynu, díky čemuž motor vyvíjí velký točivý moment. Z toho plynou dva důležité závěry.
- 1. Spalovací proces ve vznětovém motoru trvá přesně tak dlouho, jak je potřeba vstřikovat danou porci paliva, ne však déle než pracovní zdvih.
- 2. Poměr palivo/vzduch v naftovém válci se může výrazně lišit od stechiometrického a je velmi důležité zajistit přebytek vzduchu, protože plamen hořáku zabírá malou část objemu spalovací komory a spalovacího prostoru. atmosféra v komoře musí poskytovat požadovaný obsah kyslíku do posledního. Pokud se tak nestane, dochází k masivnímu uvolňování nespálených uhlovodíků se sazemi - "dieselová lokomotiva" dává "medvěd".).
- 4. takt. Uvolnění. Odpovídá natočení klikového hřídele o 540° - 720°. Píst jde nahoru, přes výfukový ventil otevřený na 520-530°, píst vytlačuje výfukové plyny ven z válce.
V závislosti na konstrukci spalovací komory existuje několik typů dieselových motorů:
- Diesel s nedělenou komorou: spalovací komora je vytvořena v pístu a palivo je vstřikováno do prostoru nad pístem. Hlavní výhodou je minimální spotřeba paliva. Vada - zvýšený hluk("tvrdá práce"), zejména na Volnoběh. V současné době se intenzivně pracuje na odstranění tohoto nedostatku. Například systém Common Rail používá (často vícestupňové) předběžné vstřikování ke snížení tvrdosti.
- Diesel s dělenou komorou: palivo je dodáváno do přídavné komory. U většiny dieselových motorů je taková komora (říká se jí vír nebo předkomora) spojena s válcem speciálním kanálem, takže při stlačení vzduch vstupující do této komory intenzivně víří. To přispívá k dobrému promíchání vstřikovaného paliva se vzduchem a dokonalejšímu spálení paliva. Takové schéma bylo dlouho považováno za optimální pro lehké dieselové motory a bylo široce používáno v osobních automobilech. Kvůli horší účinnosti však poslední dvě dekády aktivně nahrazují takové dieselové motory jednokomorovými motory a systémy přívodu paliva Common Rail.
tlačný cyklus
Proplachování dvoudobého dieselového motoru: dole - proplachování oken, výfukový ventil nahoře je otevřený
Kromě výše popsaného čtyřdobého cyklu lze u dieselového motoru použít dvoudobý cyklus.
Během pracovního zdvihu píst klesá, otevírá výstupní okna ve stěně válce, výfukové plyny jimi vycházejí, vstupní okna se otevírají současně nebo o něco později, válec je profukován čerstvým vzduchem z dmychadla - provádí se očistit kombinující sací a výfukové zdvihy. Když se píst zvedne, všechna okna se zavřou. Od okamžiku uzavření vstupních okének začíná komprese. Těsně před dosažením TDC se z trysky rozstříkne palivo a rozsvítí se. Dojde k expanzi - píst sjede dolů a znovu otevře všechna okna atd.
Očista je vrozená slabé spojení dvoutaktní cyklus. Doba proplachování je ve srovnání s ostatními cykly malá a nelze ji prodloužit, jinak se účinnost zdvihu sníží jeho zkrácením. Ve čtyřdobém cyklu je polovina cyklu vyhrazena pro stejné procesy. Rovněž není možné úplně oddělit výfuk a náplň čerstvého vzduchu, takže část vzduchu se ztrácí a jde přímo dovnitř výfukové potrubí. Pokud změnu cyklů zajišťuje stejný píst, nastává problém spojený se symetrií otevírání a zavírání oken. Pro lepší výměnu plynů je výhodnější předstihové otevírání a zavírání výfukových oken. Potom výfuk, začínající dříve, zajistí snížení tlaku zbytkových plynů ve válci do začátku proplachování. Když jsou výfuková okna zavřená dříve a sací okna stále otevřená, válec je znovu naplněn vzduchem, a pokud dmychadlo poskytuje přetlak, je možné natlakovat.
Okna lze použít jak pro výfukové plyny, tak pro nasávání čerstvého vzduchu; takové čištění se nazývá slot nebo okno. Pokud jsou výfukové plyny odváděny ventilem v hlavě válců a okna slouží pouze k přívodu čerstvého vzduchu, profukování se nazývá ventil-slot. Existují motory, kde v každém válci jsou dva protiběžné písty; každý píst ovládá svá okna - jeden vstup, druhý výstup (systém Fairbanks-Morse - Junkers - Koreyvo: dieselové motory tohoto systému rodiny D100 byly použity na dieselových lokomotivách TE3, TE10, cisternové motory 4TPD, 5TD (F) (T -64), 6TD (T -80UD), 6TD-2 (T-84), v letectví - na bombardérech Junkers (Jumo 204, Jumo 205).
V dvoudobý motor pracovní zdvihy se vyskytují dvakrát častěji než u čtyřtaktu, ale kvůli přítomnosti proplachování je dvoudobý dieselový motor výkonnější než čtyřdobý diesel o stejném objemu maximálně 1,6-1,7krát.
Momentálně pomalý pohyb dvoutaktní diesely velmi široce používané na velkých námořních plavidlech s přímým (bezpřevodovým) pohonem vrtule. Díky zdvojnásobení počtu zdvihů při stejné rychlosti je dvoutaktní cyklus výhodný při nemožnosti zvýšit otáčky, navíc dvoudobý vznětový motor jde technicky snadněji couvat; takové nízkootáčkové dieselové motory mají výkon až 100 000 koní.
Vzhledem k tomu, že je obtížné organizovat proplachování vírové komory (nebo předkomory) ve dvoudobém cyklu, jsou dvoudobé dieselové motory konstruovány pouze s nedělenými spalovacími komorami.
Možnosti návrhu
Pro střední a těžké dvoudobé vznětové motory je typické použití kompozitových pístů, které využívají ocelovou hlavu a duralový plášť. Hlavním účelem této komplikace návrhu je snížit Celková váha pístu při zachování maximální možné tepelné odolnosti dna. Velmi často se používají olejem chlazené kapalinou chlazené konstrukce.
V samostatné skupině jsou čtyřdobé motory, obsahující v konstrukci křížové hlavy . U motorů s křížovou hlavou je ojnice spojena s křížovou hlavou - šoupátkem spojeným s pístem tyčí (valečkem). Křižák funguje na svém vedení - křižáku, bez nárazu zvýšené teploty, zcela eliminuje vliv bočních sil na píst. Toto provedení je typické pro velký dlouhý zdvih lodní motory, často - dvojí akce, zdvih pístu v nich může dosáhnout 3 metrů; kufrové písty takových rozměrů by byly přetěžké, kufry s takovou třecí plochou by výrazně snižovaly mechanickou účinnost naftového motoru.
Reverzibilní motory
Ke spalování paliva vstřikovaného do naftového válce dochází při jeho vstřikování. Protože dieselový motor produkuje vysoký točivý moment při nízké otáčky, díky čemuž je vozidlo poháněné vznětovým motorem citlivější při pohybu než stejné vozidlo poháněné benzínem. Z tohoto důvodu a vzhledem k vyšší účinnosti je v současnosti většina nákladních vozidel vybavena dieselovými motory.. Například v Rusku byla v roce 2007 téměř všechna nákladní vozidla a autobusy vybavena dieselovými motory (konečný přechod tohoto segmentu vozidel z benzínových motorů na dieselové byl plánován do roku 2009) . To je také výhoda u lodních motorů, protože vysoký točivý moment při nízkých otáčkách usnadňuje efektivní využití výkonu motoru a vyšší teoretická účinnost (viz Carnotův cyklus) dává vyšší spotřebu paliva.
Ve srovnání s benzínovými motory, výfukové plyny vznětové motory mívají méně oxidu uhelnatého (CO), ale nyní díky použití katalyzátorů u benzínových motorů není tato výhoda tak patrná. Hlavními jedovatými plyny, které se ve výfukových plynech vyskytují ve znatelném množství, jsou uhlovodíky (HC nebo CH), oxidy (oxidy) dusíku (NOx) a saze (nebo jejich deriváty) ve formě černého kouře. Nejvíce znečišťujícími vozidly v Rusku jsou dieselové motory nákladních automobilů a autobusů, které jsou často staré a neregulované.
jiný důležitý aspekt Bezpečnostní obava spočívá v tom, že motorová nafta je netěkavá (tj. snadno se nevypařuje), a proto je u dieselových motorů mnohem méně pravděpodobné, že se vznítí, zejména proto, že nepoužívají zapalovací systém. Spolu s vysokou účinností paliva to vedlo k široké uplatnění dieselové motory na nádržích, neboť v každodenním nebojovém provozu se snížilo riziko požáru v motorovém prostoru v důsledku úniku paliva. Nižší nebezpečí požáru vznětového motoru v bojových podmínkách je mýtus, protože střela nebo její úlomky mají při průniku pancířem teplotu mnohem vyšší, než je bod vzplanutí par motorové nafty, a také může poměrně snadno zapálit uniklý palivo. Detonace směsi par motorové nafty se vzduchem v děrovaném palivová nádrž ve svých důsledcích je srovnatelná s výbuchem munice, zejména u tanků T-34 vedla k prasknutí svary a vyražení horní čelní části pancéřové korby. Na druhou stranu je dieselový motor ve výrobě nádrží horší než karburátor, pokud jde o specifický výkon, a proto v řadě případů ( vysoký výkon při malém objemu motorového prostoru) může být výhodnější použít karburátor pohonná jednotka(i když to je typické pro příliš lehké bojové jednotky).
Samozřejmě existují i nevýhody, mezi které patří charakteristické klepání naftového motoru při jeho provozu. Všímají si jich ale hlavně majitelé aut s naftovými motory a pro outsidera jsou téměř neviditelné.
Zjevnou nevýhodou dieselových motorů je nutnost použití startéru vysoký výkon, zakalení a tvrdnutí (voskování) letní motorové nafty při nízkých teplotách, složitost a vyšší cena při opravách palivového zařízení, od čerpadel vysoký tlak jsou přesná zařízení. Vznětové motory jsou také extrémně citlivé na kontaminaci paliva mechanickými částicemi a vodou. Oprava dieselových motorů je zpravidla mnohem dražší než oprava benzínových motorů podobné třídy. Litrový objem dieselových motorů je také obvykle nižší než u benzínových motorů, ačkoli dieselové motory mají rovnoměrnější a vyšší točivý moment ve svém zdvihovém objemu. Ekologické vlastnosti vznětových motorů byly až donedávna výrazně horší než u benzínových motorů. Na klasické vznětové motory s mechanicky řízeným vstřikováním je možné instalovat pouze oxidační měniče výfukových plynů pracující při teplotách výfukových plynů nad 300 °C, které oxidují pouze CO a CH na pro člověka neškodný oxid uhličitý (CO 2) a vodu. Také tyto měniče dříve selhávaly v důsledku otravy sloučeninami síry (množství sloučenin síry ve výfukových plynech přímo závisí na množství síry v motorové naftě) a usazováním částic sazí na povrchu katalyzátoru. Situace se začala měnit až v posledních letech v souvislosti se zavedením dieselových motorů tzv. Common rail systému. U tohoto typu vznětových motorů se vstřikování paliva provádí elektronicky řízenými tryskami. Přívod řídicího elektrického impulsu zajišťuje elektronická řídicí jednotka, která přijímá signály ze sady snímačů. Senzory monitorují různé parametry motoru, které ovlivňují trvání a načasování palivového pulsu. Složitostí tedy moderní - a ekologický jako benzínový - naftový motor není v žádném případě horší než jeho benzínový kolega a v řadě parametrů (složitost) jej výrazně předčí. Pokud je tedy např. tlak paliva ve vstřikovačích běžného vznětového motoru s mechanickým vstřikováním od 100 do 400 barů (přibližně ekvivalentní „atmosférám“), pak v nejnovější systémy"Common-rail" je v rozsahu od 1000 do 2500 bar, což s sebou nese značné problémy. Katalytický systém moderních dopravních dieselových motorů je také mnohem komplikovanější než benzínových motorů, protože katalyzátor musí být schopen pracovat v podmínkách nestabilního složení. výfukové plyny a v některých případech zavedení tzv. filtr pevných částic» (DPF - filtr pevných částic). „Filtr pevných částic“ je podobný konvenčnímu katalyzátor struktura mezi výfukové potrubí nafta a katalyzátor v proudu výfukových plynů. Ve filtru pevných částic vzniká vysoká teplota, při které mohou být částice sazí oxidovány zbytkovým kyslíkem obsaženým ve výfukových plynech. Ne vždy však část sazí zoxiduje a zůstává ve „filtru pevných částic“, takže program řídící jednotky periodicky přepíná motor do režimu „čištění filtru pevných částic“ tzv. „dovstřikem“, tzn. vstřikování přídavného paliva do válců na konci spalovací fáze, aby se zvýšila teplota plynů, a v důsledku toho se čistí filtr spalováním nahromaděných sazí. De facto standardem v konstrukci dopravních vznětových motorů se stala přítomnost turbodmychadla a v posledních letech – a „intercooleru“ – zařízení, které ochlazuje vzduch po komprese turbodmychadla - takže po vychladnutí získat velký Hmotnost vzduchu (kyslíku) ve spalovací komoře při tomtéž šířku pásma sběratelé a Kompresor umožnil zvednout měrné výkonové charakteristiky hromadných vznětových motorů, protože během pracovního cyklu umožňuje průchod většímu množství vzduchu válci.
Konstrukce vznětového motoru je v zásadě podobná jako u benzinového motoru. Podobné části vznětového motoru jsou však těžší a odolnější vůči vysokým kompresním tlakům, které se u vznětového motoru vyskytují, zejména broušení na povrchu zrcadla válce je hrubší, ale tvrdost stěn bloku válců je vyšší. Hlavy pístů jsou však speciálně navrženy pro spalovací charakteristiky dieselových motorů a téměř vždy jsou navrženy pro vyšší kompresní poměry. Kromě toho jsou hlavy pístů u dieselového motoru vyšší (např automobilový diesel) horní roviny bloku válců. V některých případech - u starších vznětových motorů - obsahují hlavy pístů spalovací komoru ("přímé vstřikování").
Aplikace
Dieselové motory se používají k pohonu stacionárních elektráren, na železnici (dieselové lokomotivy, dieselové lokomotivy, dieselové vlaky, železniční vozy) i bezkolejové (osobní automobily, autobusy, nákladní automobily) Vozidlo Ach, samohybná vozidla a mechanismy (traktory, asfaltové válce, škrabky atd.), jakož i při stavbě lodí jako hlavní a pomocné motory.
Mýty o dieselových motorech
Dieselový motor přeplňovaný turbodmychadlem
- Dieselový motor je příliš pomalý.
Moderní přeplňované vznětové motory jsou mnohem účinnější než jejich předchůdci a někdy překonávají své benzinové protějšky s přirozeným nasáváním (bez přeplňování) se stejným zdvihovým objemem. Svědčí o tom naftový prototyp Audi R10, který vyhrál 24hodinový závod v Le Mans, a nové motory BMW, které výkonově nejsou horší než atmosférické (nepřeplňované) benzínové motory a zároveň mají obrovské točivý moment.
- Dieselový motor je příliš hlasitý.
Hlasitý chod motoru ukazuje na nesprávnou činnost a možné poruchy. Vlastně nějaké staré diesely s přímé vstřikování opravdu jiná velmi tvrdá práce. S příchodem vysokotlakých palivových systémů common-rail dokázaly vznětové motory výrazně snížit hluk, a to především rozdělením jednoho vstřikovacího impulzu do několika (typicky 2 až 5 impulzů).
- Vznětový motor je mnohem úspornější.
Hlavní hospodárnost je dána vyšší účinností naftového motoru. Moderní diesel spotřebuje v průměru až o 30 % méně paliva. Životnost naftového motoru je delší než u benzínového motoru a může dosáhnout 400–600 tisíc kilometrů. Náhradní díly pro vznětové motory jsou poněkud dražší, náklady na opravy jsou také vyšší, zejména u palivových zařízení. Z výše uvedených důvodů jsou náklady na provoz dieselového motoru o něco nižší než u benzínového motoru. Úspory oproti benzínovým motorům rostou úměrně s výkonem, což určuje oblibu dieselových motorů v užitkových a těžkých vozech.
- Dieselový motor nelze předělat na levnější plyn jako palivo.
Od prvních okamžiků konstrukce dieselových motorů se jich stavělo a staví velké množství, navržených pro práci na plyn různého složení. V zásadě existují dva způsoby, jak přeměnit naftové motory na plynové. První metoda spočívá v tom, že se do válců přivádí chudá směs plynu a vzduchu, která se stlačí a zapálí malým pilotním proudem motorové nafty. Takto fungující motor se nazývá plyn-dieselový motor. Druhým způsobem je předělat naftový motor se snížením kompresního poměru, nainstalovat zapalovací systém a na jeho základě vlastně postavit plynový motor místo naftového.
držitelé rekordů
Největší/nejvýkonnější dieselový motor
Konfigurace - 14 válců v řadě
Pracovní objem - 25 480 litrů
Průměr válce - 960 mm
Zdvih pístu - 2500 mm
Průměrný efektivní tlak – 1,96 MPa (19,2 kgf / cm²)
Výkon - 108 920 koní při 102 ot./min. (zpětný ráz na litr 4,3 hp)
Točivý moment - 7 571 221 Nm
Spotřeba paliva - 13 724 litrů za hodinu
Suchá hmotnost - 2300 tun
Rozměry - délka 27 metrů, výška 13 metrů
Největší dieselový motor pro nákladní automobil
MTU 20V400 určeno pro instalaci na důlní sklápěč BelAZ-7561.
Výkon - 3807 hp při 1800 ot./min. ( Specifická spotřeba palivo při jmenovitém výkonu 198 g/kW*h)
Točivý moment - 15728 Nm
Největší / nejvýkonnější sériový dieselový motor pro sériový osobní automobil
Audi 6.0 V12 TDI od roku 2008 je instalován na Audi Q7.
Konfigurace - 12 válců ve tvaru V, úhel odklonu 60 stupňů.
Pracovní objem - 5934 cm³
Průměr válce - 83 mm
Zdvih - 91,4 mm
Kompresní poměr - 16
Výkon - 500 koní při 3750 ot./min. (návratnost na litr - 84,3 hp)
Točivý moment - 1000 Nm v rozsahu 1750-3250 ot./min.
Princip činnosti je založen na samovznícení paliva při vystavení horkému stlačenému vzduchu.
Konstrukce vznětového motoru jako celku se příliš neliší od benzinového motoru, kromě toho, že vznětový motor jako takový nemá zapalovací systém, protože zapalování paliva probíhá podle jiného principu. Ne od jiskry jako u benzínového motoru, ale od vysokého tlaku, který stlačuje vzduch a způsobuje jeho velké zahřátí. Vysoký tlak ve spalovací komoře klade zvláštní požadavky na výrobu částí ventilů, které jsou navrženy tak, aby vydržely vážnější zatížení (od 20 do 24 jednotek).
Dieselové motory se používají nejen v nákladních automobilech, ale také v mnoha modelech automobilů. Diesely mohou běžet dál různé typy palivo - na řepkový a palmový olej, na frakční látky a na čistý olej.
Princip činnosti dieselového motoru
Princip činnosti vznětového motoru je založen na kompresním vznícení paliva, které vstupuje do spalovací komory a mísí se s horkou vzduchovou hmotou. Pracovní proces dieselového motoru závisí výhradně na heterogenitě palivových souborů (palivo směs vzduchu). Zásobování palivových souborů u tohoto typu motoru probíhá samostatně.
Nejprve je přiváděn vzduch, který se během procesu komprese zahřeje na vysoké teploty (asi 800 stupňů Celsia), následně je do spalovací komory přiváděno palivo pod vysokým tlakem (10-30 MPa), načež dojde k samovznícení.
Samotný proces zapalování paliva je vždy doprovázen vysokou úrovní vibrací a hluku, takže motory dieselový typ jsou hlučnější než jejich benzínové protějšky.
Podobný princip fungování naftového motoru umožňuje používat dostupnější a levnější (donedávna :)) druhy paliva, snižující úroveň nákladů na jeho údržbu a doplňování paliva.
Diesely mohou mít 2 i 4 pracovní zdvihy (sání, komprese, zdvih a výfuk). Většina vozů je vybavena 4-taktními dieselovými motory.
Typy dieselových motorů
Podle konstrukčních vlastností spalovacích komor lze dieselové motory rozdělit do tří typů:
- S dělenou spalovací komorou. V takových zařízeních se palivo nedodává do hlavního, ale do doplňkového, tzv. vířivá komora, která je umístěna v hlavě bloku válců a je s válcem spojena kanálem. Když vstoupí do vírové komory, vzduchová hmota je co nejvíce stlačena, čímž se zlepší proces vznícení paliva. Proces samovznícení začíná ve vířivé komoře, poté přechází do hlavní spalovací komory.
- S nedělenou spalovací komorou. U takových dieselových motorů je komora umístěna v pístu a palivo je přiváděno do prostoru nad pístem. Neoddělitelné spalovací komory umožňují na jedné straně úsporu spotřeby paliva, na druhé straně zvyšují hladinu hluku při provozu motoru.
- Předkomorové motory. Takové dieselové motory jsou vybaveny zásuvnou předkomůrkou, která je spojena s válcem tenkými kanály. Tvar a velikost kanálů určují rychlost pohybu plynů při spalování paliva, snižují hladinu hluku a toxicity, zvyšují životnost motoru.
Palivový systém v dieselovém motoru
Základem každého dieselového motoru je jeho palivový systém. Hlavním úkolem palivového systému je včasná dodávka potřebného množství palivové směsi pod daným provozním tlakem.
Důležité prvky palivového systému v dieselovém motoru jsou:
- vysokotlaké palivové čerpadlo (TNVD);
- palivový filtr;
- trysky
Palivové čerpadlo
Čerpadlo je odpovědné za dodávku paliva do vstřikovačů nastavit parametry(v závislosti na otáčkách, pracovní poloze ovládací páky a tlaku přeplňování). V moderních vznětových motorech lze použít dva typy palivových čerpadel – řadové (plunžrové) a rozvodné.
Filtr je důležitou součástí dieselového motoru. Palivový filtr se vybírá přísně podle typu motoru. Filtr je navržen tak, aby izoloval a odstranil vodu z paliva a přebytečný vzduch z palivového systému.
trysky
Trysky jsou stejně důležitými prvky palivového systému u vznětového motoru. Včasná dodávka palivové směsi do spalovací komory je možná pouze při interakci palivového čerpadla a vstřikovačů. U dieselových motorů se používají dva typy trysek - s víceotvorovým a fontovým rozdělovačem. Rozdělovač trysek určuje tvar plamene a poskytuje účinnější proces samovznícení.
Studený start a přeplňovaný vznětový motor
Za mechanismus je zodpovědný studený start předehřívání. To zajišťují elektrická topná tělesa – žhavicí svíčky, které jsou vybaveny spalovací komorou. Při spouštění motoru žhavicí svíčky dosahují teploty 900 stupňů a ohřívají vzduchovou hmotu, která vstupuje do spalovací komory. Žhavicí svíčka je bez napětí 15 sekund po nastartování motoru. Zabezpečují to topné systémy před nastartováním motoru bezpečné spuštění i při nízkých atmosférických teplotách.
Přeplňování turbodmychadlem je zodpovědné za zvýšení výkonu a účinnosti vznětového motoru. Zajišťuje přísun většího množství vzduchu pro efektivnější proces spalování palivové směsi a zvýšení pracovního výkonu motoru. Poskytnout požadovaný tlak přetlakování vzduchové směsi ve všech provozních režimech motoru je použito speciální turbodmychadlo.
Zbývá jen říci, že spory o to, co je pro běžného motoristu lepší, si vybrat elektrárna ve vašem autě, benzín nebo nafta, nepolevujte až do teď. Oba typy motoru mají své výhody i nevýhody a je nutné vybírat na základě konkrétních provozních podmínek vozu.
Velmi časté u aut. Mnoho modelů má v nabídce motorů alespoň jednu možnost. A to bez ohledu na nákladní automobily, autobusy a stavební stroje, kde všude se používají. Dále zvážíme, co je dieselový motor, design, princip fungování, vlastnosti.
Definice
Tato jednotka je založena na samovznícení rozprášeného paliva z ohřevu nebo komprese.
Designové vlastnosti
Benzinový motor má to samé konstrukční prvky jako diesel. Obdobné je i schéma fungování jako celku. Rozdíl spočívá v procesech tvorby směsi vzduch-palivo a jejím spalování. Dieselové motory jsou navíc odolnější díly. To je způsobeno asi dvojnásobným kompresním poměrem benzínových motorů (19-24 versus 9-11).
Klasifikace
Podle konstrukce spalovacího prostoru se vznětové motory dělí na varianty s odděleným spalovacím prostorem a s přímým vstřikováním.
V prvním případě je spalovací komora oddělena od válce a je s ním spojena kanálem. Při stlačení je vzduch vstupující do komory vírového typu zkroucený, což zlepšuje tvorbu směsi a samovznícení, které zde začíná a pokračuje v hlavní komoře. Vznětové motory tohoto typu byly dříve běžné u osobních automobilů díky tomu, že se vyznačovaly sníženou hladinou hluku a velkým rozsahem otáček oproti níže uvedeným možnostem.
Při přímém vstřikování je spalovací komora umístěna v pístu a palivo je přiváděno do prostoru nad pístem. Tato konstrukce se původně používala u nízkootáčkových velkoobjemových motorů. Vyznačovaly se vysokou úrovní hluku a vibrací a nízký průtok palivo. Později, s příchodem elektronické ovládání a optimalizací spalovacího procesu dosáhli konstruktéři stabilního provozu až do 4500 ot./min. Kromě toho se zvýšila účinnost, snížila hladina hluku a vibrací. Mezi opatření ke snížení tuhosti díla patří vícestupňový předvstřik. Díky tomu se motory tohoto typu v posledních dvou desetiletích rozšířily.
Podle principu činnosti jsou dieselové motory rozděleny na čtyřdobé a dvoudobé a také benzínové motory. Jejich vlastnosti jsou diskutovány níže.
Princip fungování
Abychom pochopili, co je dieselový motor a co určuje jeho funkční vlastnosti, je třeba zvážit princip fungování. Výše uvedená klasifikace pístových spalovacích motorů je založena na počtu zdvihů zahrnutých do pracovního cyklu, které se odlišují velikostí úhlu natočení klikového hřídele.
Proto zahrnuje 4 fáze.
- Vstup. Vyskytuje se, když se klikový hřídel otočí od 0 do 180°. V tomto případě vzduch prochází do válce přes vstupní ventil otevřený na 345-355 °. Současně se během otáčení klikového hřídele o 10-15 ° otevře výfukový ventil, který se nazývá překrytí.
- Komprese. Píst, pohybující se nahoru o 180-360°, stlačí vzduch 16-25x (kompresní poměr) a sací ventil se uzavře na začátku cyklu (při 190-210°).
- Pracovní postup, rozšíření. Vyskytuje se při 360-540°. Na začátku zdvihu, dokud píst nedosáhne nahoře mrtvý bodu se palivo vstříkne do horkého vzduchu a zapálí se. To je vlastnost vznětových motorů, která je odlišuje od benzínových motorů, kde dochází k předstihu zážehu. Vzniklé produkty spalování tlačí píst dolů. V tomto případě se doba spalování paliva rovná době jeho přívodu tryskou a netrvá déle než trvání pracovního zdvihu. To znamená, že během pracovního procesu je tlak plynu konstantní, v důsledku čehož vznětové motory vyvinou větší točivý moment. Důležitou vlastností takových motorů je také potřeba zajistit přebytečný vzduch ve válci, protože plamen zabírá malou část spalovací komory. To znamená, že podíl směsi vzduch-palivo je jiný.
- Uvolnění. Při 540-720 ° otáčení klikového hřídele otevřený výfukový ventil, píst, pohybující se nahoru, vytlačuje výfukové plyny.
Dvoudobý cyklus se vyznačuje zkrácenými fázemi a jediným procesem výměny plynů ve válci (proplachování), ke kterému dochází mezi koncem zdvihu a začátkem komprese. Při pohybu pístu dolů jsou produkty spalování odváděny výfukovými ventily nebo okny (ve stěně válce). Později se otevřou vstupní okénka, aby se dovnitř dostal čerstvý vzduch. Když se píst zvedne, všechna okna se zavřou a začne komprese. Krátce před dosažením TDC se palivo vstříkne a zapálí a začne expanze.
Vzhledem k obtížnosti čištění vířivé komory jsou dvoudobé motory k dispozici pouze s přímým vstřikováním.
Výkon takových motorů je 1,6-1,7krát vyšší než charakteristika čtyřdobého vznětového motoru. Jeho růst je zajištěn dvakrát častějším prováděním pracovních zdvihů, ale je částečně omezen kvůli jejich menší velikosti a ofukování. Vzhledem k dvojnásobnému počtu pracovních zdvihů je dvoutaktní cyklus zvláště důležitý, pokud není možné zvýšit rychlost.
Hlavním problémem takových motorů je vyplachování kvůli jejich krátkému trvání, které nelze kompenzovat bez snížení účinnosti zkrácením zdvihu. Kromě toho není možné oddělit výfukový a čerstvý vzduch, díky čemuž je jeho část odstraněna s výfukovými plyny. Tento problém lze vyřešit poskytnutím předběžných výfukových oken. V tomto případě se plyny začnou odstraňovat před proplachem a po uzavření výstupu se válec doplňuje čerstvým vzduchem.
Navíc při použití jednoho válce vznikají potíže se synchronizací otevírání / zavírání oken, takže existují motory (PDP), ve kterých má každý válec dva písty pohybující se ve stejné rovině. Jeden z nich ovládá sání, druhý ovládá výfuk.
Podle mechanismu provedení se proplach dělí na štěrbinový (okénkový) a ventilový štěrbinový. V prvním případě okna slouží jako vstupní i výstupní otvory. Druhá možnost spočívá v jejich použití jako sacích kanálů a pro výfuk se používá ventil v hlavě válců.
Obvykle se dvoudobé dieselové motory používají na těžkých vozidlech, jako jsou lodě, dieselové lokomotivy, tanky.
Palivový systém
Palivová výbava dieselových motorů je mnohem složitější než u benzínových motorů. Je to dáno vysokými požadavky na přesnost dodávky paliva z hlediska času, množství a tlaku. Hlavní součásti palivového systému - vstřikovací čerpadlo, trysky, filtr.
Široce se používá počítačově řízený systém dodávky paliva (Common-Rail). Vystříkne to dvěma ranami. První z nich je malý, sloužící ke zvýšení teploty ve spalovací komoře (předvstřik), což snižuje hluk a vibrace. Tento systém navíc zvyšuje točivý moment v nízkých otáčkách o 25 %, snižuje spotřebu paliva o 20 % a obsah sazí ve výfukových plynech.
Přeplňování turbodmychadlem
Turbíny jsou široce používány v dieselových motorech. To je způsobeno vyšším (1,5-2) násobkem tlaku výfukových plynů, které roztáčí turbínu, což umožňuje vyhnout se prodlevě turba poskytováním podpory z nižších otáček.
Studený start
Můžete najít mnoho recenzí, které při nízkých teplotách Obtížnost spouštění takových motorů v chladných podmínkách je způsobena tím, že to vyžaduje více energie. Pro usnadnění procesu jsou vybaveny předehřívačem. Toto zařízení představují žhavicí svíčky umístěné ve spalovacích komorách, které při zapnutí zapalování ohřívají vzduch v nich a po nastartování pracují ještě 15-25 sekund, aby zajistily stabilitu studeného motoru. Díky tomu se dieselové motory startují při teplotách -30 ... -25 ° С.
Funkce služby
Pro zajištění odolnosti při provozu je nutné vědět, co je to dieselový motor a jak jej udržovat. Relativně nízká rozšířenost uvažovaných motorů ve srovnání s benzinovými je mimo jiné vysvětlována složitější údržbou.
Především se jedná o palivový systém vysoké složitosti. Vznětové motory jsou kvůli tomu extrémně citlivé na obsah vody a mechanických částic v palivu a jejich oprava je dražší, stejně jako motor jako celek, oproti benzinu stejné úrovně.
V případě turbíny jsou také vysoké požadavky na kvalitu. motorový olej. Jeho zdroj je obvykle 150 tisíc km a náklady jsou vysoké.
V každém případě by se u dieselových motorů měl měnit olej častěji než u benzínových (2x dle evropských norem).
Jak již bylo zmíněno, tyto motory mají problémy se studeným startem při nízkých teplotách, což je v některých případech způsobeno použitím nevhodného paliva (v závislosti na ročním období se u těchto motorů používají různé třídy, protože letní palivo tuhne při nízkých teplotách).
Výkon
Mnohým se navíc nelíbí takové kvality naftových motorů, jako je nižší výkon a rozsah provozních otáček, vyšší hladina hluku a vibrací.
Benzínový motor je skutečně obvykle výkonově lepší, včetně litrového výkonu, než podobný diesel. Motor daného typu má přitom vyšší a rovnoměrnou křivku točivého momentu. Vyšší kompresní poměr, který poskytuje větší točivý moment, si vynucuje použití pevnějších dílů. Protože jsou těžší, snižuje se výkon. Kromě toho to ovlivňuje hmotnost motoru a následně i automobilu.
Malý rozsah provozních otáček je způsoben delším zapalováním paliva, v důsledku čehož vysoké otáčky nevyhoří to.
Zvýšená hladina hluku a vibrací způsobuje prudké zvýšení tlaku ve válci při zapalování.
Za hlavní přednosti naftových motorů se považuje vyšší trakce, účinnost a šetrnost k životnímu prostředí.
Tyagovita, tedy vysoký točivý moment při nízkých otáčkách, se vysvětluje spalováním paliva při jeho vstřikování. To poskytuje větší odezvu a usnadňuje efektivní využití energie.
Cenová výhodnost je dána jak nízkou spotřebou, tak i levnější naftou. Kromě toho je možné použít těžké oleje nízké kvality, protože neexistují přísné požadavky na těkavost. A čím těžší palivo, tím vyšší účinnost motoru. A konečně, dieselové motory běží na chudé směsi ve srovnání s benzínovými motory a při vysoký stupeň komprese. Ten poskytuje menší tepelné ztráty výfukovými plyny, to znamená větší účinnost. Všechna tato opatření snižují spotřebu paliva. Diesel díky tomu utratí o 30-40% méně.
Ekologická šetrnost dieselových motorů se vysvětluje tím, že jejich výfukové plyny mají nižší obsah oxidu uhelnatého. Toho je dosaženo použitím komplexních čisticích systémů, díky kterým totéž nyní splňuje i benzínový motor environmentální předpisy jako diesel. Motor tohoto typu byl dříve v tomto ohledu výrazně horší než benzin.
aplikace
Jak je zřejmé z toho, co je dieselový motor a jaké jsou jeho vlastnosti, jsou takové motory nejvhodnější pro případy, kdy je potřeba vysoká trakce v nízkých otáčkách. Proto jsou jimi vybaveny téměř všechny autobusy, nákladní automobily a stavební vybavení. Pokud jde o soukromá vozidla, mezi nimi jsou tyto parametry nejdůležitější pro SUV. Z důvodu vysoké účinnosti jsou těmito motory vybaveny i městské modely. Navíc je v takových podmínkách pohodlnější spravovat. Svědčí o tom testovací jízdy naftových motorů.
Stojí za to začít s tím, že účinnost dieselového motoru je mnohem vyšší než u benzínového protějšku. Jednoduše řečeno, tento motor spotřebuje mnohem méně paliva. Designérům se podařilo dosáhnout podobného výsledku vytvořením jedinečného designu.
Důležité! Princip činnosti dieselového motoru je velmi odlišný od benzínového motoru.
Moderní benzínové motory mají samozřejmě širokou škálu technologických inovací. Stačí si vzpomenout na přímé vstřikování. Navzdory tomu je účinnost benzínového motoru asi 30 procent. U vznětového motoru tento parametr dosahuje 40. Pokud si vzpomeneme na přeplňování turbodmychadlem, pak údaj může dosáhnout až 50 %.
Není divu, že naftové motory postupně dobývají Evropu. Drahý benzín povzbuzuje kupující k dalšímu nákupu úsporná auta. Výrobci sledují změny v preferencích spotřebitelů v reálném čase a zavádějí vhodné úpravy do výrobního procesu.
Bohužel konstrukce naftového motoru není bez chyb. Jedním z nejvýznamnějších je velká váha. Inženýři samozřejmě ušli dlouhou cestu a postupně snižovali hmotnost motoru, ale vše má své hranice.
Faktem je, že v zařízení dieselového motoru musí být všechny části co nejpřesněji seřízeny. Pokud je u benzínových analogů povolena možnost mírné vůle, pak je zde všechno jiné. V důsledku toho na samém začátku zavádění technologie dieselové jednotky nainstalován pouze na velká auta. Stačí si připomenout stejné nákladní vozy z počátku minulého století.
Historie stvoření
Je těžké si to představit, ale první funkční vznětový motor zkonstruoval inženýr Rudolf Diesel již v 19. století. Poté se jako palivo používal obyčejný petrolej.
S rozvojem technologií začali vědci experimentovat. V důsledku toho, které druhy paliva nebyly použity, aby bylo dosaženo nejlepších výsledků. Nějakou dobu byly motory například poháněny řepkovým olejem a dokonce i ropou. Takový přístup samozřejmě nemohl přinést skutečně vážné úspěchy.
Mnoho let výzkumu přivedlo vědce k myšlence používat topný olej a motorovou naftu. Jejich nízká cena a dobrá hořlavost umožnily vážně soutěžit. analogy benzínu.
Pozornost! Topný olej a motorová nafta se vyrábí bez použití komplexu technologické procesy. To je důvodem jejich nízkých cen. Ve skutečnosti představují vedlejší produkt z rafinace ropy.
Zpočátku byly systémy vstřikování paliva u dieselových motorů extrémně nedokonalé. To neumožňovalo použití jednotek ve strojích, které pracovaly při vysokých rychlostech.
První vzorky automobilů vybavených dieselovými motory se objevily ve 20. letech minulého století. Bylo to nákladní auto a veřejná doprava. Předtím se motory této třídy používaly pouze na stacionárních strojích nebo lodích.
Teprve o 15 let později se objevily první vozy, které byly poháněny naftovým motorem. Navzdory tomu se nafta, která byla silná a odolná vůči detonaci, po velmi dlouhou dobu v automobilovém průmyslu příliš nepoužívala. Jde o to, že pokud tam významné výhody jednotka měla celá řada nevýhody, jako je zvýšená hlučnost při provozu a vysoká hmotnost.
Teprve v 70. letech, kdy ceny ropy začaly růst, se vše dramaticky změnilo. Výrobci automobilů a spotřebitelé obrátili své oči k automobilům, které mají ve svém uspořádání dieselové motory. Tehdy se poprvé objevily kompaktní vznětové motory.
dieselový motor
Zařízení dieselového motoru
Zařízení dieselového motoru se skládá ze čtyř hlavních prvků:
- válce,
- písty
- vstřikovač paliva,
- vstupní a výstupní ventil.
Každý konstrukční prvek plní svůj úkol a má své vlastní konstrukční prvky. V procesu vývoje byla tato technologie doplněna o mnoho detailů, které umožnily dosáhnout mnohem větší produktivity, zde jsou ty hlavní:
- palivový hořák,
- mezichladič.
Každá z těchto částí výrazně zvýšila účinnost vznětového motoru.
Princip činnosti
Dieselový motor funguje kompresí. Tímto procesem vstupuje kapalina pod tlakem do spalovací komory. Procházející prvky jsou vstřikovací trysky.
Důležité! Palivo se dovnitř dostane pouze tehdy, když má vzduch správnou kompresní sílu a vysokou teplotu.
Vzduch musí být dostatečně horký, aby se palivo vznítilo. Než se dostane dovnitř, kapalina prochází řadou filtrů, které zachycují cizí částice, které mohou poškodit systém.
Abyste pochopili princip fungování dieselového motoru, musíte zvážit celý proces dodávání a zapalování paliva od začátku do konce. V počáteční fázi je vzduch přiváděn přes sací ventil. V tomto případě se píst pohybuje dolů.
Některé sací systémy jsou navíc vybaveny tlumiči. Díky nim jsou v designu vytvořeny dva kanály, kterými vzduch vstupuje. V důsledku tohoto procesu dochází k víření vzduchových hmot.
Pozornost! Sací klapky lze otevřít pouze při vysokých otáčkách klikového hřídele.
Když píst dosáhne vrcholový bod,vzduch je stlačen 20krát. Maximální tlak je asi 40 kilogramů na centimetr čtvereční. V tomto případě teplota dosáhne 500 stupňů.
Tryska vstřikuje palivo do komory v přesně stanoveném množství. K vznícení dochází výhradně kvůli vysoké teplotě. Právě tato skutečnost vysvětluje skutečnost, že v zařízení dieselového motoru nejsou žádné svíčky. Navíc neexistuje žádný zapalovací systém jako takový.
Absence v designu škrticí klapka umožňuje vyvinout velký točivý moment. Ale počet otáček je současně na trvale nízké úrovni. V jednom cyklu lze provést několik vstřiků kapaliny.
Píst tlačí dolů tlak expandujících plynů. Výsledkem tohoto procesu je, že se klikový hřídel otáčí. Spojovacím článkem v tomto mikroprocesu je ojnice.
Po dosažení spodního bodu se píst opět zvedne, čímž vytlačí již výfukové plyny. Vycházejí výfukovým ventilem. Tento cyklus se u dieselového motoru neustále opakuje.
Pro snížení procenta sazí v plynech, které vycházejí výfukovým systémem, je k dispozici speciální filtr. Umožňuje výrazně snížit škody způsobené životnímu prostředí.
Další uzly
Jak funguje turbína
Turbína v zařízení vznětového motoru může výrazně zvýšit celkový výkon systému. Nicméně automobiloví inženýři k tomuto rozhodnutí nedospěl okamžitě.
Impulsem pro vznik turbíny a její realizace v obecné zařízení to byl dieselový motor palivo nestihne úplně dohořet, zatímco se píst pohybuje do úvratě.
Princip fungování turbíny na dieselovém motoru spočívá v tom, že tento konstrukční prvek umožňuje dosáhnout úplné spalování palivo. V důsledku toho se výkon motoru výrazně zvyšuje.
Zařízení turbodmychadla se skládá z následujících prvků:
- Dvě skříně - jedna je připevněna k turbíně, druhá ke kompresoru.
- Ložiska jsou oporou sestavy.
- Ochrannou funkci plní ocelová síť.
Celý cyklus turbíny dieselového motoru se skládá z následujících fází:
- Vzduch je nasáván kompresorem.
- Je připojen rotor, který je poháněn rotorem turbíny.
- Mezichladič ochlazuje vzduch.
- Vzduch prochází několika filtry a vstupuje přes sací potrubí. Na konci tuto akci ventil se uzavře. K otevření dojde na konci pracovního zdvihu.
- Výfukové plyny procházejí turbínou dieselového motoru a tím vyvíjejí tlak na rotor.
- V této fázi může rychlost otáčení turbíny dieselového motoru dosáhnout asi 1500 otáček za sekundu. To způsobí rotaci rotoru kompresoru přes hřídel.
Tento cyklus se neustále opakuje. Díky použití turbíny se zvyšuje výkon naftového motoru.
Důležité! Jak se vzduch ochlazuje, hustota vzduchu se zvyšuje.
Zvýšení hustoty vzduchu umožňuje jeho dodání do hodně více uvnitř motoru. Zvýšení průtoku přispívá k tomu, že palivo uvnitř systému zcela shoří.
Mezichladič a tryska
Při kompresi se zvyšuje nejen hustota vzduchu, ale i jeho teplota. Bohužel to velmi ovlivňuje životnost naftového motoru. Proto vědci vynalezli takové zařízení jako mezichladič. Účinně snižuje teplotu proudu vzduchu.
Důležité! Intercooler funguje tak, že ochlazuje vzduch přenosem tepla.
Zařízení může mít jednu nebo dvě trysky. Jejich úkolem je rozstřikovat a dávkovat palivo. Princip činnosti vstřikovače dieselového motoru je realizován díky vačce, která se pohybuje směrem od vačková hřídel.
Pozornost! Vstřikovače naftového motoru pracují v pulzní režim.
Výsledek
Díky použití nových technologií a přídavných komponent vám dieselový motor umožňuje dosáhnout úžasné míry účinnosti spalování paliva. Toto číslo dosahuje 40-50 procent. Což je skoro dvakrát tolik než u benzínového protějšku.
