در سپتامبر 1913، رودولف دیزل در میان مسافران کشتی درسدن به مقصد انگلستان بود. معلوم است که او سوار کشتی شد و ... هیچ کس دیگری او را ندید. ناپدید شدن اسرارآمیز مهندس مشهور آلمانی هنوز یکی از جذاب ترین و مرموزترین داستان های قرن بیستم است.
تولد و کودکی یک نابغه
در 18 مارس 1858، مهندس بزرگ آینده آلمانی در خانواده ای مهاجر از آلمان متولد شد. مردی که اختراعش او را در یک ردیف قرار داد افراد مشهوراواخر قرن 19 و اوایل قرن 20. به پاریس بود که تئودور دیزل و الیز استروبل از آگسبورگ (آلمان) نقل مکان کردند.
پدر رودولف صحافی موروثی بود، یکی از علایق او اختراع اسباب بازی بود. بنابراین، از اوایل کودکی، رودولف دیزل شروع به پیوستن به این کار کرد و کتاب‌های صحافی شده توسط پدرش را به مشتریان در سراسر پایتخت فرانسه تحویل داد. این احتمال وجود دارد که اولین آشنایی رودولف دیزل با دنیای فناوری در یک موزه فنی اتفاق افتاده باشد که در فاصله کمی از خانه او قرار داشت.
هر آخر هفته، پدر پسر را به سالن موزه می برد، جایی که موتورهای بخار وجود داشت، تاریخچه آن از سال 1770 شروع شد. زندگی طبق معمول، سنجیده و آرام ادامه داشت. خانواده آلمانی های زحمتکش ثروت زیادی نداشتند اما در فقر هم زندگی نمی کردند.
خروج اجباری
همه چیز در سال 1870 با شروع جنگ فرانسه و پروس پایان یافت. زندگی برای آلمانی های قومی در پاریس ناامن می شود. تئودور دیزل مجبور شد تمام دارایی خود را ترک کند و به همراه همسر و پسر 12 ساله اش رودولف به لندن نقل مکان کند. نیروهای آلمانی در آن زمان پایتخت فرانسه را به طور کامل اشغال کردند. پایتخت بریتانیا از ساکنان جدید استقبال غیر دوستانه کرد.
خانواده دیزل به شدت نیازمند بودند. هیچ کاری وجود نداشت، مجبور بودم با سفارشات تصادفی صحافی کتاب زنده بمانم. سپس، در سال 1871، خانواده تصمیم گرفتند رودولف دیزل جوان را برای ادامه تحصیل به آگسبورگ، نزد برادر مادرش، پروفسور ریاضیات کریستوف بارنکل، بفرستند.
رودولف دیزل: بیوگرافی مخترع آینده
رودولف قبل از رفتن قاطعانه به والدینش قول داد که پس از فارغ التحصیلی به خانه بازگردد تا به پدرش کمک کند. با این حال، به دنبال پسرش، دو سال بعد، والدینش به آگزبورگ نقل مکان کردند.
خانواده پروفسور بارنکل با برادرزاده خود با گرمی ملاقات کردند، پسر با مراقبت و توجه احاطه شده بود. توانایی های رودولف پروفسور را مجذوب خود کرد و عمویش به او اجازه داد تا از کتابخانه وسیع خود استفاده کند. اولین شغل رودولف در خانواده پروفسور صحافی تمام کتاب های قدیمی بود، هنری که پدرش به او آموخت. ارتباط با یکی از اقوام تحصیل کرده بدون شک به نفع جوان بود. امروز تمام دنیا می دانند چه کسی اختراع کرده است موتور دیزل. و بعد همه چیز تازه شروع شده بود.
پروفسور بارنکل با ورود برادرزاده اش به آلمان، پسر را در یک مدرسه واقعی ترتیب می دهد که رودولف دیزل به عنوان بهترین دانش آموز از آن فارغ التحصیل می شود. پس از تحصیلات ابتدایی، استعداد جوان در سال 1873 وارد مدرسه پلی تکنیک آگسبورگ شد و دو سال و نیم بعد از آن فارغ التحصیل شد. بالاترین امتیازها. قدم بعدی دانشمند جوان ورود به مدرسه عالی فنی مونیخ است که در سال 1880 با موفقیت به پایان رسید.
دانشگاه فنی مونیخ در بایرن (آلمان) هنوز نتایج امتحانات نهایی دانشجوی رودولف دیزل را در موزه خود نگه می دارد که هیچ دانشجویی در کل تاریخ تقریباً یک و نیم قرنی دانشگاه نمی تواند از آن پیشی بگیرد.
ملاقاتی که زندگی او را تغییر داد
رودولف دیزل در طول تحصیل خود با یک مهندس مشهور آلمانی، سازنده تجهیزات تبرید، پروفسور کارل فون لینده، آشنا شد. اینطور شد که به دلیل بیماری حصبه، دانش آموز دیزل نتوانست امتحانات را به موقع به استاد بدهد. رودولف مجبور شد برای مدتی دانشگاه را ترک کند و برای تمرین به سوئیس برود و در شرکت مهندسی برادران شولزر مشغول به کار شود.
یک سال بعد، دیزل به آلمان باز می‌گردد و در آنجا با گذراندن امتحانات نهایی نزد پروفسور کارل فون لینده، مراحل آموزشی را با موفقیت به پایان می‌رساند. در آن زمان، مربی تصمیم می گیرد تدریس را ترک کند و با آن کنار بیاید تحقیقات کاربردیدر شرکت یخچال های Linde که توسط او سازماندهی شده است. رودولف دیزل در شعبه پاریس این شرکت به عنوان مدیر کار می کند.
رودولف دیزل برای ده سال دانش خود را در زمینه ترمودینامیک ارتقا داده است. یک یخچال مکانیکی - این همان چیزی است که مخترعان آلمانی در تمام این مدت در شرکت کارل لینده روی آن کار کرده اند. اصل کار کارخانه تبرید تبخیر و میعانات آمونیاک با استفاده از پمپ مکانیکی بود.
حتی در حین تحصیل در دانشگاه، آر. دیزل نگران مشکل یک منبع برق مستقل برای تولید بود. انقلاب صنعتی بر اساس موتورهای بخار ناکارآمد و غیرقابل استفاده بود که ضریب عملکرد 10 درصد (COP) به وضوح نیازهای رو به رشد انرژی را برآورده نمی کرد. جهان به منابع انرژی فشرده و ارزان نیاز داشت.
موتور دیزل: اولین نسخه در حال کار
علاوه بر کار اصلی، رودولف دیزل رهبری کرد تحقیق علمیبرای ایجاد یک دستگاه حرارتی کارآمد که انرژی حرارتی را به انرژی مکانیکی تبدیل کند. رودولف در آزمایشات آزمایشگاهی خود در ابتدا از آمونیاک به عنوان مایع کار تاسیسات استفاده کرد. پودر زغال سنگ به عنوان سوخت استفاده شد.
طبق محاسبات نظری، موتور رودولف دیزل قرار بود از فشرده سازی در محفظه کار بدنه کار کند که در ترکیب با سوخت، دمای بحرانی برای احتراق ایجاد می شود.
قبلاً در طی آزمایشات، مشخص شد که نمونه های اولیه موتور دیزل نسبت به کارخانه های بخار برتری جزئی دارند. این الهام بخش مخترع برای کار و آزمایش های بیشتر شد.
یک روز، کار روی ایجاد یک موتور دیزل تقریباً برای مخترع آن کشنده شد. انفجار خودرو تقریباً منجر به مرگ رودولف دیزل شد. این مهندس آلمانی در یکی از کلینیک های پاریس بستری شد. در جریان انفجار، رودلف به کره چشم آسیب دید. این مشکل تا پایان عمر با مخترع همراه بود.
با نگاهی به آینده، باید توجه داشت که در سال 1896 رودولف دیزل اولین نسخه کاری خود را اختراع کرد که آن را به عموم ارائه کرد. با حمایت مالی برادران شولزر و فردریش کروپ، جهان موتوری با قدرت 20 را دید. قدرت اسببا راندمان 26 درصد با وزن واحد مکانیکی پنج تن. امروزه می توان این معجزه پیشرفت فناوری را در میان نمایشگاه های موزه ماشین سازی در شهر آگسبورگ (آلمان) مشاهده کرد.
شعبه برلین
رودولف پس از بازسازی نسبی بینایی در کلینیک پاریس، به دعوت معلمش کارل فون لیند، ریاست شعبه شرکت برلین را بر عهده گرفت. رودولف دیزل با الهام از موفقیت، یک طرح صنعتی از موتور ایجاد می کند که یک موفقیت تجاری بود. مخترع نیروگاه جدید را یک موتور گازی اتمسفر نامید.
با این حال، این نام برای مدت طولانی ریشه نداشت و این اختراع به افتخار سازنده واحد به سادگی "دیزل" نامیده شد. قراردادهای متعدد، جریان های مالی و تقاضای ثابت برای یک اختراع جدید، دیزل را مجبور می کند تا شعبه کارل فون لیند را ترک کند و کارخانه موتور دیزل خود را باز کند.
موفقیت مالی
آیا پدر و مادری که پسرشان را برای تحصیل نزد عمویش می فرستند، می توانستند تصور کنند که در سن 40 سالگی او را به تمام دنیا می شناسند؟ در پاییز 1900 در لندن ظاهر می شود شرکت جدیدبرای تولید صنعتی موتورهای دیزلی.
گاهشماری بعدی رویدادها به سرعت آشکار می شود:
- در سال 1903، جهان اولین کشتی را دید که توسط رودولف دیزل کار می کرد.
- در سال 1908، صنعت خودرو یک موتور دیزل فشرده برای وسایل نقلیه تجاری دریافت کرد.
- در سال 1910، اولین لوکوموتیو با موتور دیزل از انبار راه آهن انگلستان خارج شد.
- شرکت آلمانی "مرسدس" شروع به تولید خودروهای خود به طور انحصاری با موتورهای دیزلی کرد.
در آن زمان رودولف دیزل نه تنها در کار به موفقیت دست یافته بود. زندگی شخصی مخترع با موفقیت توسعه یافته است. همسر دوست داشتنیو سه فرزند او را به کار بیشتر تشویق کردند.
بحران جهانی
بزرگترین شرکت های مهندسی در اروپا و ایالات متحده آمریکا در صف کسب مجوز برای تولید موتورهای دیزلی بودند. مطبوعات جهانی به طور مداوم علاقه به اختراع رودولف دیزل را برانگیخت و ویژگی‌های چاپلوسی را به مزایای واحد جدید نسبت به سایر نیروگاه‌ها داد.
آر دیزل بسیار ثروتمند شد. آلفونس بوش، سرمایه دار آبجو آمریکایی، یک میلیون دلار برای حق ساخت موتور در ایالات متحده به طراح پیشنهاد داد. اما همه چیز یک شبه تمام شد.
در سال 1913، یک بحران جهانی آغاز شد. توزیع نامناسب جریان های مالی منجر به ورشکستگی تدریجی شرکت های دیزل شد.
رمز و راز ناپدید شدن
در 29 سپتامبر 1913 کشتی بخار درسدن آنتورپ را به مقصد لندن ترک کرد. در میان مسافران رودولف دیزل بود. چگونگی مرگ صنعتگر و مخترع بزرگ موتور هنوز یک راز است.
شناخته شده است که R. Diesel برای افتتاح کارخانه جدید Diesel Consolidated Manufacturing به انگلستان رفت، جایی که قرار بود موتورهای او تولید شوند. اما هیچ مسافری با نام خانوادگی دیزل در مقصد نهایی نبود ...
در همان سال با موفقیت آزمایش شد. دیزل به طور فعال درگیر فروش مجوز برای موتور جدید. با وجود راندمان بالا و سهولت استفاده در مقایسه با موتور بخار، استفاده عملی از چنین موتوری محدود بود: پایین تر از موتور بخارآن زمان از نظر اندازه و وزن.
اولین موتورهای دیزلی با روغن های گیاهی یا فرآورده های نفتی سبک کار می کردند. جالب اینجاست که او در ابتدا گرد و غبار زغال سنگ را به عنوان سوخت ایده آل پیشنهاد کرد. آزمایش‌ها همچنین عدم امکان استفاده از گرد و غبار زغال سنگ را به عنوان سوخت نشان دادند - در درجه اول به دلیل خواص سایشی بالای خود گرد و غبار و خاکستر حاصل از احتراق. نیز وجود داشت مشکلات بزرگبا تامین گرد و غبار به سیلندرها.
اصل عملیات
چرخه چهار سکته مغزی
- اندازه گیری 1. ورودی. مربوط به 0 تا 180 درجه چرخش میل لنگ است. از طریق دریچه ورودی باز 345-355 درجه، هوا وارد سیلندر می شود، در 190-210 درجه دریچه بسته می شود. حداقل تا 10-15 درجه چرخش میل لنگ، سوپاپ اگزوز به طور همزمان باز است، زمان باز شدن مشترک سوپاپ ها نامیده می شود. همپوشانی دریچه .
- ضرب دوم. فشرده سازی. مربوط به چرخش میل لنگ 180 تا 360 درجه است. پیستون که به سمت TDC (مرکز مرده بالا) حرکت می کند، هوا را 16 (در سرعت پایین) -25 (در سرعت بالا) بار فشرده می کند.
- ضرب 3. سکته مغزی کار، انبساط. مربوط به 360 درجه - 540 درجه چرخش میل لنگ است. وقتی سوخت به داخل پاشیده می شود هوای گرماحتراق سوخت آغاز می شود، یعنی تبخیر جزئی آن، تشکیل رادیکال های آزاد در لایه های سطحی قطرات و در بخارات، و در نهایت، شعله ور می شود و با خارج شدن از نازل، محصولات احتراق، منبسط شده، حرکت می کند. پیستون پایین تزریق و بر این اساس احتراق سوخت کمی زودتر از لحظه ای که پیستون به نقطه مرده می رسد به دلیل برخی از اینرسی فرآیند احتراق اتفاق می افتد. تفاوت زمان اشتعال در موتورهای بنزینی این است که تاخیر فقط به دلیل وجود زمان استارت ضروری است، که در هر موتور دیزلی خاص یک مقدار ثابت است و در حین کار قابل تغییر نیست. بنابراین احتراق سوخت در یک موتور دیزل برای مدت طولانی اتفاق می افتد، تا زمانی که تامین بخشی از سوخت از نازل ادامه داشته باشد. در نتیجه، فرآیند کار با فشار گاز نسبتاً ثابت پیش می‌رود و به همین دلیل موتور گشتاور زیادی ایجاد می‌کند. دو نتیجه مهم از این نتیجه حاصل می شود.
- 1. فرآیند احتراق در یک موتور دیزل دقیقاً به همان اندازه طول می کشد که برای تزریق یک بخش معین از سوخت طول می کشد، اما نه بیشتر از زمان کار.
- 2. نسبت سوخت به هوا در سیلندر دیزل می تواند به طور قابل توجهی با استوکیومتری متفاوت باشد، و بسیار مهم است که هوای اضافی ایجاد شود، زیرا شعله مشعل بخش کوچکی از حجم محفظه احتراق و محفظه احتراق را اشغال می کند. اتمسفر در محفظه باید حداکثر اکسیژن مورد نیاز را تامین کند. اگر این اتفاق نیفتد، انتشار گسترده ای از هیدروکربن های نسوخته با دوده وجود دارد - "لوکوموتیو دیزل" "خرس" می دهد).
- ضرب 4. رهایی. مربوط به 540 درجه - 720 درجه چرخش میل لنگ است. پیستون بالا می رود، از طریق دریچه اگزوز در دمای 520-530 درجه باز می شود، پیستون گازهای خروجی را از سیلندر خارج می کند.
بسته به طراحی محفظه احتراق، انواع مختلفی از موتورهای دیزل وجود دارد:
- دیزل با محفظه تقسیم نشده: محفظه احتراق در پیستون ساخته می شود و سوخت به فضای بالای پیستون تزریق می شود. مزیت اصلی حداقل مصرف سوخت است. نقص - افزایش نویز("کار سخت")، به ویژه در بیکار. در حال حاضر کار فشرده ای برای رفع این نقص در حال انجام است. به عنوان مثال، یک سیستم Common Rail از پیش تزریق (اغلب چند مرحله ای) برای کاهش سختی استفاده می کند.
- دیزل اتاق تقسیم: سوخت به محفظه اضافی عرضه می شود. در اکثر موتورهای دیزل، چنین محفظه ای (به آن گرداب یا پیش محفظه می گویند) توسط یک کانال مخصوص به سیلندر متصل می شود تا هنگام فشرده شدن، هوای ورودی به این محفظه به شدت بچرخد. این به اختلاط خوب سوخت تزریق شده با هوا و احتراق کاملتر سوخت کمک می کند. چنین طرحی برای مدت طولانی برای موتورهای دیزل سبک بهینه در نظر گرفته شده است و به طور گسترده در اتومبیل های سواری استفاده می شود. با این حال، به دلیل راندمان بدتر، در دو دهه گذشته به طور فعال چنین موتورهای دیزلی با موتورهای تک محفظه و سیستم های تامین سوخت Common Rail جایگزین شده است.
چرخه فشار
پاکسازی موتور دیزلی دو زمانه: در پایین - پنجره های تخلیه، دریچه اگزوز در بالا باز است
علاوه بر چرخه چهار زمانه که در بالا توضیح داده شد، می توان از چرخه دو زمانه در موتور دیزل استفاده کرد.
در طول حرکت کار، پیستون پایین می رود، پنجره های خروجی را در دیواره سیلندر باز می کند، گازهای خروجی از آنها خارج می شود، پنجره های ورودی همزمان یا کمی بعد باز می شوند، سیلندر با هوای تازه از دمنده دمیده می شود - انجام می شود. پاکسازی ترکیب سکته های ورودی و اگزوز. وقتی پیستون بالا می آید، تمام پنجره ها بسته می شوند. از لحظه بسته شدن پنجره های ورودی، فشرده سازی شروع می شود. درست قبل از رسیدن به TDC، سوخت از نازل پاشیده شده و روشن می شود. انبساط رخ می دهد - پیستون پایین می آید و دوباره همه پنجره ها را باز می کند و غیره.
پاکسازی ذاتی است پیوند ضعیفچرخه دو سکته مغزی زمان پاکسازی در مقایسه با سایر سیکل ها کم بوده و قابل افزایش نیست، در غیر این صورت به دلیل کوتاه شدن راندمان ضربه کاهش می یابد. در یک چرخه چهار زمانه، نیمی از چرخه به همان فرآیندها اختصاص می یابد. همچنین جدا کردن کامل اگزوز و شارژ هوای تازه غیرممکن است، بنابراین بخشی از هوا از بین می رود و مستقیماً به داخل می رود لوله اگزوز. اگر تغییر سیکل ها توسط همان پیستون تامین شود، مشکلی در ارتباط با تقارن باز و بسته شدن پنجره ها وجود دارد. برای تبادل بهتر گاز، باز و بسته شدن پیشاپیش پنجره های اگزوز سودمندتر است. سپس اگزوز، که زودتر شروع می شود، باعث کاهش فشار گازهای باقیمانده در سیلندر تا آغاز پاکسازی می شود. با بسته شدن زودتر پنجره های اگزوز و باز بودن پنجره های ورودی، سیلندر با هوا شارژ می شود و اگر دمنده فشار اضافی ایجاد کند، امکان فشار دادن وجود دارد.
پنجره ها را می توان هم برای گازهای خروجی و هم برای ورود هوای تازه استفاده کرد. چنین پاکسازی اسلات یا پنجره نامیده می شود. اگر گازهای خروجی از طریق یک سوپاپ در سرسیلندر تخلیه شوند و از پنجره ها فقط برای ورود هوای تازه استفاده شود، به این تخلیه، شکاف سوپاپ می گویند. موتورهایی وجود دارد که در هر سیلندر دو پیستون متحرک وجود دارد. هر پیستون پنجره های خود را کنترل می کند - یک ورودی، دیگری خروجی (سیستم Fairbanks-Morse - Junkers - Koreyvo: موتورهای دیزلی این سیستم از خانواده D100 در لوکوموتیوهای دیزلی TE3، TE10، موتورهای مخزن 4TPD، 5TD (F) (T) استفاده می شود. -64)، 6TD (T -80UD)، 6TD-2 (T-84)، در هوانوردی - در بمب افکن های Junkers (Jumo 204، Jumo 205).
که در موتور دو زمانهضربات کار دو بار بیشتر از یک چهار زمانه اتفاق می افتد، اما به دلیل وجود پاکسازی، یک موتور دیزل دو زمانه حداکثر 1.6-1.7 برابر قدرتمندتر از یک دیزل چهار زمانه با همان حجم است.
در حال حاضر کند حرکت می کند دیزل های دو زمانهبه طور گسترده در کشتی های دریایی بزرگ با درایو مستقیم (بدون دنده) استفاده می شود پروانه. با توجه به دو برابر شدن تعداد ضربات در همان سرعت، چرخه دو زمانه زمانی مفید است که افزایش سرعت غیرممکن باشد، علاوه بر این، موتور دیزل دو زمانه از نظر فنی راحت تر معکوس می شود. چنین موتورهای دیزلی با سرعت پایین تا 100000 اسب بخار قدرت دارند.
با توجه به اینکه سازماندهی پاکسازی محفظه گرداب (یا پیش محفظه) در یک چرخه دو زمانه دشوار است، موتورهای دیزلی دو زمانه فقط با محفظه های احتراق تقسیم نشده ساخته می شوند.
گزینه های طراحی
برای موتورهای دیزلی دو زمانه متوسط و سنگین، استفاده از پیستون های کامپوزیت معمول است که از سر فولادی و دامن دورالومین استفاده می کنند. هدف اصلی از این پیچیدگی طراحی کاهش است جرم کلپیستون با حفظ حداکثر مقاومت حرارتی ممکن پایین. طرح های خنک کننده مایع با روغن خنک اغلب استفاده می شود.
در یک گروه جداگانه هستند موتورهای چهار زمانه, شامل در طراحی کراس هد . در موتورهای کراس هد، شاتون به کراس هد متصل می شود - لغزنده ای که توسط میله (پین نورد) به پیستون متصل می شود. کراس هد روی راهنمای خود کار می کند - کراس هد، بدون ضربه دماهای بالا، از بین بردن کامل اثر نیروهای جانبی روی پیستون. این طرح برای سکته مغزی بلند معمولی است موتورهای دریایی، غالبا - عمل دوگانه، ضربه پیستون در آنها می تواند به 3 متر برسد. پیستون های صندوق عقب با چنین ابعادی اضافه وزن خواهند داشت، صندوق عقب با چنین منطقه اصطکاک به طور قابل توجهی بازده مکانیکی موتور دیزل را کاهش می دهد.
موتورهای برگشت پذیر
احتراق سوخت تزریق شده به سیلندر دیزل در حین تزریق اتفاق می افتد. زیرا موتور دیزل گشتاور بالایی تولید می کند دور پایین، که باعث می شود یک وسیله نقلیه دیزلی نسبت به همان وسیله نقلیه بنزینی در حرکت پاسخگوتر باشد. به همین دلیل و به دلیل راندمان بالاتر، اکثر کامیون ها در حال حاضر مجهز به موتورهای دیزلی هستند.. به عنوان مثال، در روسیه در سال 2007، تقریباً تمام کامیون ها و اتوبوس ها به موتورهای دیزلی مجهز شدند (انتقال نهایی این بخش خودرو از موتورهای بنزینی به موتورهای دیزلی برنامه ریزی شده بود تا سال 2009 تکمیل شود). این یک مزیت در موتورهای دریایی است، زیرا گشتاور بالا در دورهای پایین استفاده از توان موتور را آسان تر می کند و راندمان نظری بالاتر (به چرخه کارنو مراجعه کنید) بازده سوخت بالاتری را به همراه دارد.
در مقایسه با موتورهای بنزینی، گازهای خروجیموتورهای دیزلی تمایل به مونوکسید کربن (CO) کمتری دارند، اما اکنون به دلیل استفاده از مبدل های کاتالیزوری در موتورهای بنزینی، این مزیت چندان محسوس نیست. گازهای سمی اصلی که در مقادیر قابل توجهی در اگزوز وجود دارند، هیدروکربن ها (HC یا CH)، اکسیدها (اکسیدهای) نیتروژن (NOx) و دوده (یا مشتقات آن) به شکل دود سیاه هستند. آلاینده ترین وسایل نقلیه در روسیه دیزلی های کامیون و اتوبوس هستند که اغلب قدیمی و بدون کنترل هستند.
دیگر جنبه مهمیک نگرانی ایمنی این است که سوخت دیزل غیرفرار است (یعنی به راحتی تبخیر نمی شود) و بنابراین احتمال آتش گرفتن موتورهای دیزل بسیار کمتر است، به خصوص که از سیستم جرقه زنی استفاده نمی کنند. این امر همراه با راندمان بالای سوخت منجر به کاربرد گستردهموتورهای دیزل روی مخازن، زیرا در عملیات غیر جنگی روزمره خطر آتش سوزی در محفظه موتور به دلیل نشت سوخت کاهش می یابد. خطر آتش کمتر موتور دیزل در شرایط جنگی یک افسانه است، زیرا هنگام نفوذ به زره، پرتابه یا قطعات آن دمایی بسیار بالاتر از نقطه اشتعال بخارات سوخت دیزل دارند و همچنین می توانند به راحتی نشت شده را آتش بزنند. سوخت انفجار مخلوطی از بخارات سوخت دیزل با هوا در یک پانچ مخزن سوختدر عواقب آن، قابل مقایسه با انفجار مهمات است، به ویژه، در تانک های T-34، منجر به پارگی شد. جوش می دهدو کوبیدن قسمت جلویی بالایی بدنه زرهی. از طرفی موتور دیزلی در ساختمان مخزن از نظر قدرت خاص از کاربراتور پایین تر است و بنابراین در تعدادی از موارد ( قدرت بالابا حجم کمی از محفظه موتور) ممکن است استفاده از کاربراتور سودمندتر باشد واحد قدرت(اگرچه این برای واحدهای رزمی خیلی سبک معمول است).
البته معایبی نیز دارد که از جمله آنها می توان به ضربه زدن مشخصه موتور دیزل در حین کار آن اشاره کرد. با این حال ، آنها عمدتاً توسط صاحبان اتومبیل هایی با موتورهای دیزلی مورد توجه قرار می گیرند و برای افراد خارجی تقریباً نامرئی هستند.
معایب آشکار موتورهای دیزلی نیاز به استفاده از استارت است قدرت بالاکدورت و سخت شدن (واکس شدن) سوخت دیزل تابستانی در دماهای پایین، پیچیدگی و قیمت بالاتر در تعمیر تجهیزات سوخت، از آنجایی که پمپ ها فشار بالادستگاه های دقیق هستند همچنین موتورهای دیزلی نسبت به آلودگی سوخت با ذرات مکانیکی و آب بسیار حساس هستند. تعمیر موتورهای دیزل، به عنوان یک قاعده، بسیار گران تر از تعمیر موتورهای بنزینی کلاس مشابه است. ظرفیت لیتری موتورهای دیزلی نیز معمولاً کمتر از موتورهای بنزینی است، اگرچه موتورهای دیزلی دارای گشتاور یکنواخت و بالاتری در جابجایی خود هستند. عملکرد زیست محیطی موتورهای دیزلی تا همین اواخر به طور قابل توجهی پایین تر از موتورهای بنزینی بود. در موتورهای دیزل کلاسیک با تزریق مکانیکی کنترل شده، فقط می توان مبدل های اگزوز اگزوز اکسیداتیو را نصب کرد که در دمای گازهای خروجی بالای 300 درجه سانتیگراد کار می کنند، که تنها CO و CH را به دی اکسید کربن (CO 2) و آبی که برای انسان بی ضرر هستند اکسید می کنند. همچنین این مبدل ها به دلیل مسمومیت با ترکیبات گوگردی (میزان ترکیبات گوگردی در گازهای خروجی مستقیماً به میزان گوگرد موجود در سوخت دیزل بستگی دارد) و رسوب ذرات دوده روی سطح کاتالیزور از کار می افتادند. وضعیت فقط در سالهای اخیر در ارتباط با معرفی موتورهای دیزلی به اصطلاح سیستم راه آهن مشترک شروع به تغییر کرد. در این نوع موتورهای دیزل، تزریق سوخت توسط نازل های کنترل شده الکترونیکی انجام می شود. تامین یک پالس الکتریکی کنترلی توسط یک واحد کنترل الکترونیکی انجام می شود که سیگنال ها را از مجموعه ای از سنسورها دریافت می کند. سنسورها پارامترهای مختلف موتور را که بر مدت زمان و زمان پالس سوخت تأثیر می‌گذارند، نظارت می‌کنند. بنابراین، از نظر پیچیدگی، یک موتور دیزل مدرن - و دوستدار محیط زیست - به هیچ وجه از همتای بنزینی خود کم نیست و در تعدادی از پارامترها (پیچیدگی) به طور قابل توجهی از آن پیشی می گیرد. بنابراین، به عنوان مثال، اگر فشار سوخت در انژکتورهای یک موتور دیزل معمولی با تزریق مکانیکی از 100 تا 400 بار (تقریبا معادل "اتمسفر") باشد، سپس در جدیدترین سیستم ها"راه آهن مشترک" در محدوده 1000 تا 2500 بار است که مشکلات قابل توجهی را به دنبال دارد. همچنین، سیستم کاتالیزوری موتورهای دیزل حمل و نقل مدرن بسیار پیچیده تر از موتورهای بنزینی است، زیرا کاتالیزور باید بتواند در شرایط ترکیب ناپایدار کار کند. گازهای خروجیو در برخی موارد، معرفی به اصطلاح " فیلتر ذرات» (DPF - فیلتر ذرات). "فیلتر ذرات" شبیه به معمولی است مبدل کاتالیزوریساختار بین منیفولد اگزوزدیزل و کاتالیزور در جریان اگزوز. دمای بالایی در فیلتر ذرات ایجاد می شود که در آن ذرات دوده می توانند توسط اکسیژن باقیمانده موجود در گازهای خروجی اکسید شوند. با این حال، بخشی از دوده همیشه اکسید نمی شود و در "فیلتر ذرات" باقی می ماند، بنابراین برنامه واحد کنترل به طور دوره ای موتور را با اصطلاح "پس از تزریق" به حالت "تمیز کردن فیلتر ذرات" تغییر می دهد، یعنی: تزریق سوخت اضافی به سیلندرها در انتهای مرحله احتراق به منظور افزایش دمای گازها و بر این اساس با سوزاندن دوده انباشته شده فیلتر را تمیز می کند. استاندارد واقعی در طراحی موتورهای دیزل حمل و نقل به وجود یک توربوشارژر و در سالهای اخیر - و "اینترکولر" - دستگاهی تبدیل شده است که هوا را خنک می کند. بعد ازفشرده سازی توربوشارژر - به طوری که پس از خنک شدن به یک بزرگ می رسد جرمهوا (اکسیژن) در محفظه احتراق به طور همزمان پهنای باندکلکسیونرها وسوپرشارژر این امکان را فراهم می کند که ویژگی های قدرت ویژه موتورهای دیزل انبوه را افزایش دهد، زیرا اجازه می دهد هوای بیشتری در طول چرخه کاری از سیلندرها عبور کند.
اساساً طراحی موتور دیزلی شبیه موتور بنزینی است. با این حال، قطعات مشابه یک موتور دیزل، سنگین‌تر و در برابر فشارهای تراکمی بالا که در موتورهای دیزلی رخ می‌دهد، مقاوم‌تر هستند، به‌ویژه، سنگ‌زنی روی سطح آینه سیلندر خشن‌تر است، اما سختی دیواره‌های بلوک سیلندر بیشتر است. با این حال، سر پیستون ها به طور ویژه برای ویژگی های احتراق موتورهای دیزلی طراحی شده اند و تقریباً همیشه برای نسبت تراکم بالاتر طراحی شده اند. علاوه بر این، سر پیستون در موتور دیزل بالاتر است (برای دیزل خودرو) صفحه بالایی بلوک سیلندر. در برخی موارد - در موتورهای دیزلی قدیمی - سر پیستون حاوی یک محفظه احتراق ("تزریق مستقیم") است.
برنامه های کاربردی
موتورهای دیزلی برای راندن نیروگاه های ثابت، روی ریل (لوکوموتیوهای دیزلی، لوکوموتیوهای دیزلی، قطارهای دیزلی، واگن های ریلی) و بدون مسیر (اتومبیل، اتوبوس، کامیون) استفاده می شوند. وسیله نقلیهاوه، خودروهای خودکششیو مکانیزم ها (تراکتورها، غلتک آسفالتاسکراپر و غیره) و همچنین در کشتی سازی به عنوان موتورهای اصلی و کمکی.
افسانه ها در مورد موتورهای دیزلی
موتور دیزل توربوشارژ
- موتور دیزل خیلی کند است.
موتورهای دیزل توربوشارژ مدرن بسیار کارآمدتر از موتورهای قبلی خود هستند و گاهی اوقات بهتر از همتایان بنزینی تنفس طبیعی (غیر توربوشارژ) خود با همان جابجایی عمل می کنند. نمونه اولیه دیزلی آئودی R10 که در مسابقه 24 ساعته در لمانز پیروز شد و موتورهای جدید BMW که از نظر قدرت از موتورهای بنزینی تنفس طبیعی (غیر توربوشارژ) کم نیستند و در عین حال بسیار بزرگ هستند، گواه این موضوع است. گشتاور
- صدای موتور دیزل خیلی زیاد است.
صدای بلند عملکرد موتور نشان دهنده عملکرد نامناسب و نقص های احتمالی. در واقع، برخی از دیزل های قدیمی با تزریق مستقیمواقعا متفاوت کار بسیار سخت است. با ظهور سیستم های سوخت پرفشار معمولی ریل، موتورهای دیزلی قادر به کاهش قابل توجه نویز هستند، عمدتاً با تقسیم یک پالس تزریق به چند پالس (معمولاً از 2 تا 5 پالس).
- موتور دیزل بسیار مقرون به صرفه تر است.
اقتصاد اصلی به دلیل راندمان بالاتر موتور دیزل است. به طور متوسط، یک دیزل مدرن تا 30 درصد سوخت کمتری مصرف می کند. عمر مفید یک موتور دیزلی بیشتر از موتور بنزینی است و می تواند به 400-600 هزار کیلومتر برسد. قطعات یدکی موتورهای دیزل تا حدودی گران تر است، هزینه تعمیرات نیز بالاتر است، به خصوص برای تجهیزات سوخت. به دلایل فوق، هزینه کار با موتور دیزلی تا حدودی کمتر از موتور بنزینی است. صرفه جویی در مقایسه با موتورهای بنزینی به نسبت قدرت افزایش می یابد که محبوبیت موتورهای دیزلی در خودروهای تجاری و خودروهای سنگین را تعیین می کند.
- یک موتور دیزل را نمی توان برای استفاده از گاز ارزان تر به عنوان سوخت تبدیل کرد.
از اولین لحظات ساخت موتورهای دیزل، تعداد زیادی از آنها ساخته شده و در حال ساخت هستند که برای کار بر روی گاز با ترکیبات مختلف طراحی شده اند. اساساً دو راه برای تبدیل موتورهای دیزلی به گاز وجود دارد. روش اول این است که یک مخلوط گاز و هوا بدون چربی به سیلندرها وارد می شود، فشرده شده و توسط یک جت آزمایشی کوچک سوخت دیزل مشتعل می شود. موتوری که به این روش کار می کند موتور گازی-دیزلی نامیده می شود. راه دوم تبدیل یک موتور دیزل با کاهش نسبت تراکم، نصب سیستم جرقه زنی و در واقع ساخت موتور گازی به جای موتور دیزل بر اساس آن است.
رکوردداران
بزرگترین/قدرتمندترین موتور دیزل
پیکربندی - 14 سیلندر در خط
حجم کار - 25480 لیتر
قطر سیلندر - 960 میلی متر
حرکت پیستون - 2500 میلی متر
میانگین فشار موثر - 1.96 مگاپاسکال (19.2 کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع)
قدرت - 108920 اسب بخار در 102 دور در دقیقه (لگد در لیتر 4.3 اسب بخار)
گشتاور - 7 571 221 نیوتن متر
مصرف سوخت - 13724 لیتر در ساعت
وزن خشک - 2300 تن
ابعاد - طول 27 متر ارتفاع 13 متر
بزرگترین موتور دیزل برای یک کامیون
MTU 20V400برای نصب بر روی کامیون کمپرسی معدن BelAZ-7561 طراحی شده است.
قدرت - 3807 اسب بخار در 1800 دور در دقیقه ( مصرف خاصسوخت با توان نامی 198 گرم بر کیلووات * ساعت)
گشتاور - 15728 نیوتن متر
بزرگترین / قدرتمندترین موتور دیزل سریال برای یک ماشین سواری سریال
آئودی 6.0 V12 TDIاز سال 2008 روی آئودی Q7 نصب شده است.
پیکربندی - 12 سیلندر V شکل، زاویه 60 درجه.
حجم کار - 5934 cm³
قطر سیلندر - 83 میلی متر
سکته مغزی - 91.4 میلی متر
نسبت تراکم - 16
قدرت - 500 اسب بخار در 3750 دور در دقیقه (بازده در هر لیتر - 84.3 اسب بخار)
گشتاور - 1000 نیوتن متر در محدوده 1750-3250 دور در دقیقه.
اصل عملکرد آن بر اساس خودسوزی سوخت در هنگام قرار گرفتن در معرض هوای فشرده گرم است.
طراحی یک موتور دیزل به طور کلی تفاوت زیادی با موتور بنزینی ندارد، به جز اینکه موتور دیزلی به عنوان یک سیستم جرقه زنی ندارد، زیرا احتراق سوخت طبق اصل متفاوتی اتفاق می افتد. نه در اثر جرقه، مانند موتورهای بنزینی، بلکه از فشار بالا که هوا را فشرده می کند و باعث داغ شدن آن می شود. فشار بالا در محفظه احتراق الزامات خاصی را برای ساخت قطعات سوپاپ که برای تحمل بارهای جدی تر (از 20 تا 24 واحد) طراحی شده اند، تحمیل می کند.
موتورهای دیزلی نه تنها در کامیون ها، بلکه در بسیاری از مدل های خودرو نیز استفاده می شوند. دیزلی ها می توانند کار کنند انواع مختلفسوخت - روی کلزا و روغن نخل، روی مواد کسری و روی روغن خالص.
اصل کارکرد موتور دیزل
اصل کار یک موتور دیزل بر اساس اشتعال فشرده سازی سوختی است که وارد محفظه احتراق می شود و با توده هوای گرم مخلوط می شود. فرآیند کار یک موتور دیزل صرفاً به ناهمگونی مجموعه های سوخت (سوخت) بستگی دارد مخلوط هوا). عرضه مجموعه های سوخت در این نوع موتورها به صورت جداگانه انجام می شود.
ابتدا هوا تامین می شود که در طی فرآیند فشرده سازی تا دمای بالا (حدود 800 درجه سانتیگراد) گرم می شود، سپس سوخت تحت فشار بالا (10-30 مگاپاسکال) به محفظه احتراق می رسد و پس از آن خودسوخته می شود.
فرآیند احتراق سوخت خود همیشه با سطوح بالایی از لرزش و سر و صدا همراه است، بنابراین موتورها نوع دیزلینسبت به همتایان بنزینی خود پر سر و صداتر هستند.
یک اصل مشابه عملکرد موتور دیزل امکان استفاده از انواع سوخت مقرون به صرفه و ارزان تر (تا همین اواخر :)) را می دهد و سطح هزینه های نگهداری و سوخت گیری آن را کاهش می دهد.
دیزلی ها می توانند هر دو 2 و 4 حرکت کاری (مصرف، فشرده سازی، ضربه و اگزوز) داشته باشند. اکثر خودروها مجهز به موتورهای 4 زمانه دیزلی هستند.
انواع موتورهای دیزلی
با توجه به ویژگی های طراحی محفظه های احتراق، موتورهای دیزلی را می توان به سه نوع تقسیم کرد:
- دارای محفظه احتراق تقسیم شده در چنین دستگاه هایی، سوخت نه به اصلی، بلکه به اضافی، به اصطلاح عرضه می شود. یک محفظه چرخشی که در سر بلوک سیلندر قرار دارد و توسط یک کانال به سیلندر متصل می شود. هنگامی که وارد محفظه گرداب می شود، توده هوا تا حد امکان فشرده می شود و در نتیجه روند احتراق سوخت بهبود می یابد. فرآیند خود اشتعالی در محفظه گرداب شروع می شود و سپس به محفظه احتراق اصلی می رود.
- با محفظه احتراق تقسیم نشده در چنین موتورهای دیزلی، محفظه در پیستون قرار دارد و سوخت به فضای بالای پیستون می رسد. از یک طرف، محفظه های احتراق غیرقابل تفکیک باعث صرفه جویی در مصرف سوخت می شوند، از طرف دیگر سطح سر و صدا را در حین کار موتور افزایش می دهند.
- موتورهای پیش محفظه. چنین موتورهای دیزلی مجهز به یک پیش محفظه پلاگین هستند که توسط کانال های نازک به سیلندر متصل می شود. شکل و اندازه کانال ها تعیین کننده سرعت حرکت گازها در حین احتراق سوخت، کاهش سطح سر و صدا و سمیت و افزایش طول عمر موتور است.
سیستم سوخت در موتور دیزل
اساس هر موتور دیزلی سیستم سوخت آن است. وظیفه اصلی سیستم سوخت تامین به موقع مقدار مورد نیاز مخلوط سوخت تحت فشار کاری معین است.
عناصر مهم سیستم سوخت در موتور دیزل عبارتند از:
- پمپ سوخت فشار بالا (TNVD)؛
- فیلتر سوخت؛
- نازل ها
پمپ سوخت
پمپ وظیفه تامین سوخت انژکتورها را بر عهده دارد پارامترها را تنظیم کنید(بسته به سرعت، موقعیت عملکرد اهرم کنترل و فشار توربوشارژ). در موتورهای دیزلی مدرن می توان از دو نوع پمپ سوخت استفاده کرد - در خط (پیستون) و توزیع.
فیلتر بخش مهمی از موتور دیزل است. فیلتر سوخت کاملاً مطابق با نوع موتور انتخاب می شود. این فیلتر برای جداسازی و حذف آب از سوخت و هوای اضافی از سیستم سوخت طراحی شده است.
نازل ها
نازل ها به همان اندازه عناصر مهم سیستم سوخت در موتور دیزل هستند. تامین به موقع مخلوط سوخت به محفظه احتراق تنها با تعامل پمپ سوخت و انژکتورها امکان پذیر است. در موتورهای دیزل از دو نوع نازل استفاده می شود - با یک توزیع کننده چند سوراخ و فونت. توزیع کننده نازل شکل شعله را تعیین می کند و فرآیند خوداشتعالی کارآمدتری را ارائه می دهد.
موتور دیزل استارت سرد و توربوشارژ
شروع سرد مسئول مکانیسم است پیش گرم کردن. این توسط عناصر گرمایش الکتریکی تضمین می شود - شمع های درخشان، که مجهز به یک محفظه احتراق هستند. هنگام راه اندازی موتور، شمع های تابش به دمای 900 درجه می رسند و توده هوا را که وارد محفظه احتراق می شود گرم می کنند. شمع برق 15 ثانیه پس از روشن شدن موتور خاموش می شود. سیستم های گرمایش قبل از راه اندازی موتور آن را فراهم می کنند پرتاب ایمنحتی در دمای پایین اتمسفر.
توربوشارژ مسئول افزایش قدرت و کارایی موتور دیزل است. هوای بیشتری را برای فرآیند کارآمدتر احتراق مخلوط سوخت و افزایش قدرت کار موتور فراهم می کند. فراهم كردن فشار مورد نظرتحت فشار مخلوط هوا در تمام حالت های عملکرد موتور، از توربوشارژر مخصوص استفاده می شود.
فقط باید بگوییم که اختلاف بر سر اینکه چه چیزی برای یک راننده معمولی بهتر است انتخاب کند نیروگاهدر ماشین خود، بنزین یا گازوئیل، تا به حال فروکش نکنید. هر دو نوع موتور مزایا و معایبی دارند و انتخاب بر اساس شرایط کاری خاص خودرو ضروری است.
در خودروها بسیار رایج است. 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 عملیاتی است که مبتنی بر خوداشتعالی سوخت اتمیزه شده از گرما یا فشرده سازی است.
ویژگی های طراحی
موتور بنزینی هم همینطوره عناصر ساختاریبه عنوان دیزل طرح عملکرد به طور کلی نیز مشابه است. تفاوت در فرآیندهای تشکیل مخلوط هوا و سوخت و احتراق آن نهفته 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
با توجه به طراحی محفظه احتراق، موتورهای دیزل به گزینه هایی با محفظه احتراق مجزا و با تزریق مستقیم تقسیم می شوند.
در حالت اول، 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 اتومبیل های سواری متداول بودند زیرا آنها با کاهش سطح سر و صدا و دامنه سرعت زیاد از گزینه های مورد بحث در زیر متمایز می شدند.
در 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 ارتعاش و جریان کمسوخت بعدها با ظهور کنترل الکترونیکیو با بهینه سازی فرآیند احتراق، طراحان به عملکرد پایدار تا 4500 دور در دقیقه دست یافته اند. علاوه بر این، افزایش راندمان، کاهش سطح سر و صدا و ارتعاش. از جمله اقدامات برای کاهش سفتی کار، تزریق چند مرحله ای پیش است. به همین دلیل موتورهای این نوع در دو دهه اخیر رواج زیادی یافته اند.
بر اساس اصل کار، موتورهای دیزلی به چهار زمانه و دو زمانه و همچنین موتورهای بنزینی تقسیم می شوند. ویژگی های آنها در زیر مورد بحث قرار گرفته است.
اصول کارکرد، اصول جراحی، اصول عملکرد
برای درک اینکه موتور دیزل چیست و چه چیزی ویژگی های عملکردی آن را تعیین می کند، لازم است اصل کار را در نظر بگیریم. طبقه بندی فوق موتورهای احتراق داخلی پیستونی بر اساس تعداد ضربات موجود در چرخه کار است که با بزرگی زاویه چرخش میل لنگ متمایز می شود.
بنابراین شامل 4 فاز می باشد.
- ورودی.زمانی رخ می دهد که میل لنگ از 0 تا 180 درجه می چرخد. در این حالت، هوا از طریق دریچه ورودی باز در 345-355 درجه به داخل سیلندر می رود. در همان زمان، در طول چرخش میل لنگ 10-15 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 چرخه (در 190-210 درجه) بسته می شود.
- گردش کار، توسعه.در 360-540 درجه رخ می دهد. در ابتدای ضربه تا رسیدن پیستون بالا مردهنقطه، سوخت به هوای گرم تزریق می شود و مشتعل می شود. این ویژگی 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 می راند. 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.
- رهایی.در 540-720 درجه چرخش میل لنگ، دریچه اگزوز باز، پیستون در حال حرکت به سمت بالا، گازهای خروجی را جابجا می کند.
چرخه دو زمانه با فازهای کوتاه شده و یک فرآیند واحد تبادل گاز در سیلندر (پاکسازی) که بین پایان سکته مغزی و شروع فشرده سازی اتفاق می افتد، متمایز می شود. هنگامی که پیستون به سمت پایین حرکت می کند، محصولات احتراق از طریق دریچه های اگزوز 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. کمی قبل از رسیدن به TDC، سوخت تزریق شده و مشتعل می شود و انبساط شروع می شود.
به دلیل سختی تمیز کردن محفظه چرخش، موتورهای دو زمانه فقط با تزریق مستقیم در دسترس هستند.
عملکرد چنین موتورهایی 1.6-1.7 برابر بیشتر از ویژگی های یک موتور دیزل چهار زمانه است. رشد آن با اجرای دوبرابر ضربات کاری تضمین می شود، اما به دلیل اندازه کوچکتر و دمیدن آنها تا حدی کاهش می یابد. با توجه به دو برابر شدن تعداد ضربات کار، چرخه دو زمانه مخصوصاً در صورتی که افزایش سرعت غیرممکن باشد، مهم است.
مشکل اصلی این گونه موتورها، اسکراب به دلیل مدت زمان کوتاه آن است که بدون کاهش راندمان با کوتاه کردن سکته 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 با ارائه پنجره های اگزوز پیشرفته قابل حل است. در این حالت، گازها قبل از پاکسازی شروع به برداشتن می کنند و پس از بسته شدن خروجی، سیلندر با هوای تازه تکمیل می شود.
علاوه بر این، هنگام استفاده از یک سیلندر، مشکلاتی در هماهنگی باز و بسته شدن پنجره ها ایجاد می شود، بنابراین موتورهایی (PDP) وجود دارند 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.
با توجه به مکانیسم اجرا، پاکسازی به شکاف (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 یک سوپاپ در سر سیلندر برای اگزوز استفاده می شود.
به طور معمول، موتورهای دیزلی 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، نازل، فیلتر.
سیستم تامین سوخت با کنترل کامپیوتری (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 به میزان 25 درصد، کاهش مصرف سوخت تا 20 درصد و میزان دوده در گازهای خروجی از اگزوز می شود.
توربو شارژ
توربین ها به طور گسترده ای در موتورهای دیزلی استفاده می شوند. این به دلیل فشار بیشتر (1.5-2) بار گازهای خروجی است که توربین را می چرخانند، که باعث می شود با ایجاد بوست از دورهای پایین تر از تاخیر توربو جلوگیری شود.
شروع سرد
شما می توانید بررسی های زیادی پیدا کنید که در دماهای پایین دشواری 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 تابش قرار داده شده در محفظه های احتراق 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 دیزلی در دمای -30 ... -25 درجه سانتیگراد راه اندازی می شوند.
ویژگی های سرویس
برای اطمینان از دوام در حین کار، لازم است بدانید که موتور دیزل چیست و چگونه از آن نگهداری کنید. شیوع نسبتاً کم موتورهای مورد بررسی در مقایسه با موتورهای بنزینی، در میان چیزهای دیگر، با تعمیر و نگهداری پیچیده تر توضیح داده می شود.
اول از همه، این مربوط به سیستم سوخت با پیچیدگی بالا است. 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 گران تر است.
در مورد توربین، الزامات کیفی نیز بالاست. روغن موتور. منبع آن معمولا 150 هزار کیلومتر است و هزینه آن بالا است.
در هر صورت، روغن موتورهای دیزلی باید بیشتر از موتورهای بنزینی (2 برابر استانداردهای اروپایی) تعویض شود.
همانطور که اشاره شد، این موتورها در دمای پایین دچار مشکلات استارت سرد می شوند که در برخی موارد به دلیل استفاده از سوخت نامناسب ایجاد می شود (بسته به فصل، درجات مختلفی در این موتورها استفاده می شود، زیرا سوخت تابستانیدر دمای پایین جامد می شود).
کارایی
علاوه بر این، بسیاری از موتورهای دیزلی مانند قدرت کمتر و محدوده سرعت عملیاتی، نویز و سطح ارتعاش بالاتر را دوست ندارند.
یک موتور بنزینی در واقع معمولاً از نظر عملکرد، از جمله قدرت لیتر، نسبت به دیزل مشابه برتر است. موتور از نوع مورد نظر در عین حال منحنی گشتاور بالاتر و یکنواختی دارد. 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 بر روی خودرو تأثیر می گذارد.
محدوده کوچکی از سرعت های عملیاتی به دلیل احتراق طولانی تر سوخت است که در نتیجه آن دورهای بالانمی سوزد
افزایش سطح سر و صدا و لرزش باعث افزایش شدید فشار در سیلندر در هنگام احتراق می شود.
از مزایای اصلی موتورهای دیزل می توان به کشش بیشتر، راندمان و سازگاری با محیط زیست اشاره کرد.
Tyagovity، یعنی گشتاور بالا در سرعت های پایین، با احتراق سوخت در هنگام تزریق توضیح داده می شود. این پاسخگویی بیشتر را فراهم می کند و استفاده کارآمد از قدرت را تسهیل می کند.
مقرون به صرفه بودن هم به دلیل مصرف کم و هم ارزان بودن سوخت دیزل 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، موتورهای دیزلی در مقایسه با موتورهای بنزینی و بر روی مخلوط های بدون چربی کار می کنند درجه بالافشرده سازی دومی اتلاف حرارت کمتری را با گازهای خروجی 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 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 سیستم های تمیز کننده پیچیده به دست می آید که به لطف آنها موتور بنزینی اکنون به همان اندازه عمل می کند مقررات زیست محیطیبه عنوان دیزل موتوری از این نوع قبلاً از این نظر به طور قابل توجهی پایین تر از بنزین بود.
کاربرد
همانطور که مشخص است موتور دیزل چیست و چه ویژگی هایی دارد، چنین موتورهایی برای مواردی که به کشش زیاد در دورهای پایین نیاز است، مناسب هستند. بنابراین تقریباً به تمام اتوبوس ها، کامیون ها و تجهیزات ساخت و ساز. در مورد وسایل نقلیه شخصی، در میان آنها، چنین پارامترهایی برای SUV ها مهم هستند. 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.
ارزش شروع با این واقعیت را دارد که راندمان موتور دیزل بسیار بالاتر از همتای بنزینی است. به عبارت ساده، این موتور سوخت بسیار کمتری مصرف می کند. طراحان با ایجاد طرحی منحصربفرد توانستند به نتیجه ای مشابه دست یابند.
مهم! اصل کار یک موتور دیزلی با موتور بنزینی بسیار متفاوت است.
البته موتورهای بنزینی مدرن دارای تنوع گسترده ای از نوآوری های تکنولوژیکی هستند. کافی است تزریق مستقیم را یادآوری کنید. با وجود این، راندمان یک موتور بنزینی حدود 30 درصد است. برای یک موتور دیزل، این پارامتر به 40 می رسد. اگر توربوشارژ را به یاد بیاوریم، این رقم می تواند تا 50٪ برسد.
جای تعجب نیست که موتورهای دیزلی به تدریج اروپا را فتح می کنند. گرانی بنزین خریداران را تشویق به خرید بیشتر می کند ماشین های اقتصادی. تولیدکنندگان تغییرات در ترجیحات مصرف کننده را در زمان واقعی نظارت می کنند و تنظیمات مناسبی را برای فرآیند تولید ارائه می دهند.
متأسفانه طراحی موتور دیزلی خالی از ایراد نیست. یکی از مهمترین آنها وزن زیاد است. البته مهندسان راه زیادی را طی کرده اند و به تدریج وزن موتور را کاهش داده اند، اما هر چیزی حدی دارد.
واقعیت این است که در دستگاه یک موتور دیزل، تمام قطعات باید تا حد امکان با یکدیگر دقیق تنظیم شوند. اگر در آنالوگ های بنزین امکان واکنش خفیف وجود داشته باشد، در اینجا همه چیز متفاوت است. در نتیجه در همان ابتدای معرفی فناوری واحدهای دیزلینصب شده فقط بر روی ماشین های بزرگ. کافی است همان کامیون های ابتدای قرن گذشته را به یاد بیاوریم.
تاریخچه خلقت
تصورش سخت است، اما اولین موتور دیزلی قابل کار توسط مهندس رودولف دیزل در قرن نوزدهم طراحی شد. سپس از نفت سفید معمولی به عنوان سوخت استفاده شد.
با پیشرفت تکنولوژی، دانشمندان شروع به آزمایش کردند. در نتیجه کدام نوع سوخت برای دستیابی به بهترین نتایج مورد استفاده قرار نگرفت. به عنوان مثال، برای مدتی موتورها با روغن کلزا و حتی نفت خام سوخت می گرفتند. البته چنین رویکردی نمی تواند دستاوردهای واقعاً جدی داشته باشد.
سالها تحقیق دانشمندان را به ایده استفاده از نفت کوره و سوخت دیزل سوق داد. هزینه کم و اشتعال پذیری خوب آنها امکان رقابت جدی را فراهم کرد. آنالوگ های بنزین.
توجه! نفت کوره و سوخت دیزل بدون استفاده از کمپلکس ساخته می شوند فرآیندهای تکنولوژیکی. دلیل قیمت پایین آنها نیز همین است. در واقع آنها نماینده هستند محصول جانبیاز پالایش نفت
در ابتدا، سیستم های تزریق سوخت در موتورهای دیزلی بسیار ناقص بودند. این اجازه استفاده از واحدها را در ماشین هایی که با سرعت بالا کار می کردند را نمی داد.
اولین نمونه های خودروهای مجهز به موتورهای دیزلی در دهه 20 قرن گذشته ظاهر شدند. یک کامیون بود و حمل و نقل عمومی. پیش از این، موتورهای این کلاس فقط در ماشین‌های ثابت یا کشتی‌ها استفاده می‌شد.
تنها 15 سال بعد، اولین خودروهایی ظاهر شدند که با موتور دیزلی کار می کردند. با وجود این، برای مدت بسیار طولانی، دیزل، که قدرتمند و مصون از انفجار بود، به طور گسترده در صنعت خودرو استفاده نمی شد. نکته این است که اگر وجود دارد مزایای قابل توجهواحد داشت کل خطمعایب، مانند افزایش صدا در حین کار و وزن زیاد.
تنها در دهه 1970، زمانی که قیمت نفت شروع به افزایش کرد، همه چیز به طور چشمگیری تغییر کرد. خودروسازان و مصرف کنندگان در چیدمان خودروها با داشتن موتورهای دیزلی چشم خود را معطوف کرده اند. پس از آن بود که موتورهای دیزل فشرده برای اولین بار ظاهر شدند.
موتور دیزل
دستگاه موتور دیزل
دستگاه موتور دیزل از چهار عنصر اصلی تشکیل شده است:
- سیلندرها،
- پیستون ها
- تزریق کننده ی سوخت،
- شیر ورودی و خروجی.
هر عنصر ساختاری وظیفه خود را انجام می دهد و ویژگی های طراحی خاص خود را دارد. در روند توسعه، این فناوری با جزئیات زیادی تکمیل شد که امکان دستیابی به بهره وری بسیار بیشتر را فراهم کرد، در اینجا موارد اصلی وجود دارد:
- مشعل سوخت,
- اینترکولر
هر یک از این قسمت ها کارایی موتور دیزل را به میزان قابل توجهی افزایش داده است.
اصل عملیات
موتور دیزل با فشرده سازی کار می کند. از طریق این فرآیند، مایع تحت فشار وارد محفظه احتراق می شود. عناصر عبوری نازل های انژکتوری هستند.
مهم! سوخت تنها زمانی وارد داخل می شود که هوا دارای نیروی فشرده سازی مناسب و دمای بالا باشد.
هوا باید به اندازه کافی گرم باشد تا سوخت مشتعل شود. مایع قبل از ورود به داخل، از یک سری فیلترها عبور می کند که ذرات خارجی را که می تواند به سیستم آسیب برساند، به دام می اندازد.
برای درک اصل عملکرد یک موتور دیزل، باید کل فرآیند تامین و احتراق سوخت را از ابتدا تا انتها در نظر بگیرید. در مرحله اولیه، هوا از طریق دریچه ورودی تامین می شود. در این حالت پیستون به سمت پایین حرکت می کند.
برخی از سیستم های ورودی به علاوه مجهز به دمپر هستند. به لطف آنها، دو کانال در طراحی ایجاد می شود که از طریق آنها هوا وارد می شود. در نتیجه این فرآیند، چرخشی از توده های هوا رخ می دهد.
توجه! دریچه های ورودی فقط با سرعت بالای میل لنگ باز می شوند.
وقتی پیستون رسید نقطه بالا,هوا 20 بار فشرده می شود.حداکثر فشار حدود 40 کیلوگرم بر سانتی متر مربع است. در این حالت دما به 500 درجه می رسد.
نازل سوخت را به مقدار مشخصی به داخل محفظه تزریق می کند. اشتعال فقط به دلیل دمای بالا رخ می دهد. این واقعیت است که این واقعیت را توضیح می دهد که هیچ شمع در دستگاه موتور دیزل وجود ندارد. علاوه بر این، هیچ سیستم جرقه زنی وجود ندارد.
عدم وجود در طراحی سوپاپ دریچه گازبه شما امکان می دهد گشتاور زیادی ایجاد کنید. اما تعداد انقلاب ها در همان زمان به طور مداوم در سطح پایینی است. در یک چرخه، چندین تزریق مایع را می توان انجام داد.
به پایین پیستون فشار گازهای در حال انبساط را فشار می دهد. نتیجه این فرآیند چرخش میل لنگ است. حلقه اتصال در این ریز فرآیند، شاتون است.
پس از رسیدن به نقطه پایین، پیستون دوباره بالا می رود و در نتیجه گازهای خروجی از قبل را خارج می کند.آنها از طریق دریچه اگزوز خارج می شوند. این چرخه بارها و بارها در موتورهای دیزلی تکرار می شود.
برای کاهش درصد دوده در گازهایی که از سیستم اگزوز خارج می شوند، فیلتر مخصوصی وجود دارد. این به شما امکان می دهد تا به طور قابل توجهی آسیب های وارده به محیط را کاهش دهید.
گره های اضافی
چگونه یک توربین کار می کند
توربین موجود در دستگاه موتور دیزل می تواند عملکرد کلی سیستم را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. با این اوصاف مهندسان خودروبلافاصله به این تصمیم نرسید.
انگیزه ایجاد توربین و اجرای آن در دستگاه عمومیموتور دیزل همین بود در حالی که پیستون به سمت نقطه مرده حرکت می کند، سوخت زمان لازم برای سوختن کامل را ندارد.
اصل عملکرد توربین در موتور دیزل این است که این عنصر ساختاری به شما امکان می دهد به آن دست پیدا کنید احتراق کاملسوخت در نتیجه قدرت موتور به میزان قابل توجهی افزایش می یابد.
دستگاه توربوشارژر از عناصر زیر تشکیل شده است:
- دو پوشش - یکی به توربین وصل شده است، دومی به کمپرسور.
- بلبرینگ ها تکیه گاه مجموعه هستند.
- عملکرد محافظتی توسط یک توری فولادی انجام می شود.
کل چرخه توربین موتور دیزل شامل مراحل زیر است:
- هوا توسط کمپرسور مکش می شود.
- روتور متصل است که توسط روتور توربین به حرکت در می آید.
- اینترکولر هوا را خنک می کند.
- هوا از چندین فیلتر عبور می کند و از منیفولد ورودی وارد می شود. در پایان این اقدامدریچه بسته می شود باز شدن در پایان سکته مغزی رخ می دهد.
- گازهای خروجی از توربین موتور دیزل عبور می کنند و در نتیجه روی روتور فشار وارد می کنند.
- در این مرحله سرعت چرخش توربین یک موتور دیزلی می تواند به حدود 1500 دور در ثانیه برسد. این باعث می شود که روتور کمپرسور از طریق شفت بچرخد.
این چرخه بارها و بارها تکرار می شود. به لطف استفاده از توربین، قدرت موتور دیزل افزایش می یابد.
مهم! با سرد شدن هوا، چگالی هوا افزایش می یابد.
افزایش چگالی هوا اجازه می دهد تا آن را به مقدار زیادی تحویل داده شود بیشترداخل موتور افزایش جریان به این واقعیت کمک می کند که سوخت داخل سیستم کاملاً می سوزد.
اینترکولر و نازل
در طول فشرده سازی، نه تنها چگالی هوا، بلکه دمای آن نیز افزایش می یابد. متأسفانه این امر به شدت بر دوام موتور دیزل تأثیر می گذارد. بنابراین، دانشمندان چنین وسیله ای را به عنوان خنک کننده داخلی اختراع کردند. به طور موثر دمای جریان هوا را کاهش می دهد.
مهم! اینترکولر با خنک کردن هوا از طریق انتقال حرارت کار می کند.
دستگاه ممکن است یک یا دو نازل داشته باشد. وظیفه آنها سمپاشی و دوز سوخت است. اصل عملکرد انژکتور موتور دیزل به دلیل بادامک اجرا می شود که از آن دور می شود میل بادامک.
توجه! انژکتورهای موتور دیزل کار می کنند حالت پالس.
نتایج
با استفاده از فن آوری های جدید و اجزای اضافی، یک موتور دیزل به شما امکان می دهد تا به نرخ شگفت انگیزی از بازده از احتراق سوخت دست یابید. این رقم به 40-50 درصد می رسد. که تقریبا دو برابر همتای بنزینی است.
