1913. gada septembrī Rūdolfs Dīzels bija starp pasažieriem uz Drēzdenes prāmja, kas devās uz Angliju. Ir zināms, ka viņš uzkāpa uz kuģa, un ... neviens cits viņu neredzēja. Slavenā vācu inženiera noslēpumainā pazušana joprojām ir viens no intriģējošākajiem un noslēpumainākajiem 20. gadsimta stāstiem.
Ģēnija dzimšana un bērnība
1858. gada 18. martā Vācijas emigrantu ģimenē piedzima topošais izcilais vācu inženieris. Cilvēks, kura izgudrojums viņu nostādīja līdzvērtīgi slaveni cilvēki 19. gadsimta beigas un 20. gadsimta sākums. Tieši uz Parīzi Teodors Dīzels un Elise Strobel pārcēlās no Augsburgas (Vācija).
Rūdolfa tēvs bija iedzimts grāmatsējējs, viena no viņa kaislībām bija rotaļlietu izgudrošana. Tāpēc jau no agras bērnības darbam sāk pievienoties Rūdolfs Dīzels, piegādājot viņa tēva iesētās grāmatas klientiem visā Francijas galvaspilsētā. Iespējams, Rūdolfa Dīzela pirmā iepazīšanās ar tehnoloģiju pasauli notika tehnikas muzejā, kas atradās netālu no viņa mājām.
Katru nedēļas nogali tēvs veda zēnu uz muzeja zāli, kur atradās tvaika mašīnas, kuru vēsture aizsākās 1770. gadā. Dzīve ritēja kā parasti, mēreni un mierīgi. Strādīgo vāciešu ģimenei nebija lielas bagātības, taču viņi arī nedzīvoja nabadzībā.
Piespiedu izbraukšana
Tas viss beidzās 1870. gadā, kad sākās Francijas un Prūsijas karš. Etniskajiem vāciešiem Parīzē kļūst nedroši dzīvot. Teodors Dīzels bija spiests atstāt visu savu īpašumu un kopā ar sievu un 12 gadus veco dēlu Rūdolfu pārcelties uz dzīvi Londonā. Vācu karaspēks tajā laikā pilnībā ieņēma Francijas galvaspilsētu. Lielbritānijas galvaspilsēta jaunos iedzīvotājus sagaidīja nedraudzīgi.
Dīzeļu ģimenei bija liela vajadzība. Darba nebija, nācās izdzīvot pēc nejaušiem pasūtījumiem grāmatu iesiešanai. Tad 1871. gadā ģimene nolēma sūtīt jauno Rūdolfu Dīzelu uz Augsburgu, lai turpinātu studijas pie viņa mātes brāļa, matemātikas profesora Kristofa Bārnekela.
Rūdolfs Dīzelis: topošā izgudrotāja biogrāfija
Pirms aizbraukšanas Rūdolfs stingri apsolīja saviem vecākiem, ka pēc skolas beigšanas atgriezīsies mājās, lai palīdzētu tēvam. Tomēr pēc dēla divus gadus vēlāk viņa vecāki pārcēlās uz Augsburgu.
Profesora Barnekela ģimene savu brāļadēlu sagaidīja ar siltumu, zēnu apņēma rūpes un uzmanība. Rūdolfa spējas aizrāva profesoru, kam onkulis ļāva izmantot savu plašo bibliotēku. Pirmā Rūdolfa nodarbošanās profesora ģimenē bija visu veco grāmatu iesiešana, māksla, ko viņam iemācījis tēvs. Saziņa ar izglītotu radinieku neapšaubāmi nākusi par labu jauneklim. Šodien visa pasaule zina, kurš izgudroja dīzeļdzinējs. Un tad viss tikai sākās.
Pēc brāļa dēla ierašanās Vācijā, profesors Bārnekels iekārto zēnu reālskolā, kuru Rūdolfs Dīzels absolvē kā labākais skolnieks. Pēc pamatizglītības jaunais talants 1873. gadā iestājās Augsburgas Politehniskajā skolā, kuru pēc divarpus gadiem absolvēja. augstākie rādītāji. Nākamais solis jaunajam zinātniekam ir iestāšanās Minhenes Augstākajā tehniskajā skolā, kas tika veiksmīgi pabeigta 1880. gadā.
Minhenes Tehniskā universitāte Bavārijā (Vācija) joprojām savā muzejā glabā studenta Rūdolfa Dīzela noslēguma eksāmenu rezultātus, kurus nevar pārspēt neviens students visā universitātes gandrīz pusotra gadsimta vēsturē.
Tikšanās, kas mainīja viņa dzīvi
Studiju laikā Rūdolfs Dīzels iepazinās ar slavenu vācu inženieri, saldēšanas iekārtu izstrādātāju, profesoru Karlu fon Lindi. Sagadījās, ka tīfa slimības dēļ students Dīzelis nepaguva laikus nokārtot eksāmenus pie profesora. Rūdolfs bija spiests uz laiku pamest universitāti un doties praksē uz Šveici, iegūstot darbu brāļu Šulceru inženieru uzņēmumā.
Gadu vēlāk Dīzels atgriežas Vācijā, kur veiksmīgi pabeidz izglītības procesu, nokārtojot gala eksāmenus pie profesora Karla fon Lindes. Līdz tam laikam mentors nolemj pamest mācīšanu un tikt galā ar to lietišķo pētījumu viņa organizētajā uzņēmumā Linde Refrigerators. Rūdolfs Dīzels iegūst darbu uzņēmuma Parīzes filiālē par vadītāju.
Desmit gadus Rūdolfs Dīzels ir papildinājis savas zināšanas termodinamikas jomā. Mehāniskais ledusskapis – pie tā visu šo laiku ir strādājuši vācu izgudrotāji Karla Lindes sabiedrībā. Saldēšanas iekārtas darbības princips bija amonjaka iztvaicēšana un kondensāts, izmantojot mehānisko sūkni.
Pat studējot Universitātē, R. Dīzelu uztrauca autonoma enerģijas avota problēma ražošanai. Industriālās revolūcijas pamatā bija neefektīvi un smagnēji tvaika dzinēji, kuru 10 procentu veiktspējas koeficients (COP) nepārprotami neatbilda pieaugošajām enerģijas vajadzībām. Pasaulei bija vajadzīgi kompakti un lēti enerģijas avoti.
Dīzeļdzinējs: pirmais darba eksemplārs
Papildus galvenajam darbam Rūdolfs Dīzelis vadīja Zinātniskie pētījumi izveidot efektīvu siltumierīci, kas pārvērstu siltumenerģiju mehāniskajā enerģijā. Savos laboratorijas eksperimentos Rūdolfs sākotnēji izmantoja amonjaku kā rūpnīcas darba šķidrumu. Kā degvielu izmantoja ogļu pulveri.
Pēc teorētiskajiem aprēķiniem Rūdolfa Dīzeļa dzinējam bija jāstrādā no kompresijas korpusa darba kamerā, kas, apvienojot ar degvielu, radītu aizdedzes kritisko temperatūru.
Jau eksperimentu laikā tika konstatēts, ka dīzeļdzinēju prototipiem ir nelielas priekšrocības salīdzinājumā ar tvaika ražotnēm. Tas iedvesmoja izgudrotāju turpmākam darbam un eksperimentiem.
Kādu dienu darbs pie dīzeļdzinēja izveides tā izgudrotājam gandrīz kļuva liktenīgs. Automašīnas sprādziens gandrīz izraisīja Rūdolfa Dīzela nāvi. Vācu inženieris tika ievietots slimnīcā vienā no Parīzes klīnikām. Sprādziena laikā Rūdolfs guva acs ābola bojājumus. Līdz pat mūža beigām šī problēma pavadīja izgudrotāju.
Raugoties nākotnē, jāatzīmē, ka 1896. gadā Rūdolfs Dīzels izgudroja savu pirmo darba eksemplāru, ko viņš iepazīstināja ar sabiedrību. Ar brāļu Šulceru un Frīdriha Krupa finansiālu atbalstu pasaule ieraudzīja dzinēju ar 20 jaudu Zirgu spēks ar efektivitāti 26% ar mehāniskās vienības svaru piecas tonnas. Mūsdienās šo tehnoloģiskā progresa brīnumu var aplūkot Augsburgas pilsētas (Vācijā) Mašīnbūves muzeja eksponātu vidū.
Berlīnes filiāle
Pēc daļējas redzes atjaunošanas Parīzes klīnikā Rūdolfs pēc skolotāja Karla fon Linda uzaicinājuma vadīja uzņēmuma Berlīnes filiāli. Panākumu iedvesmots, Rūdolfs Dīzelis izveido dzinēja rūpniecisku dizainu, kas bija komerciāli veiksmīgs. Izgudrotājs jauno spēkstaciju nosauca par atmosfēras gāzes dzinēju.
Tomēr šis nosaukums ilgu laiku neiesakņojās, un izgudrojums tika vienkārši nosaukts par "dīzeli" par godu vienības radītājam. Daudzi līgumi, finanšu plūsmas un pastāvīgais pieprasījums pēc jauna izgudrojuma liek Diesel pamest Karla fon Linda filiāli un atvērt savu dīzeļdzinēju rūpnīcu.
finansiāli panākumi
Vai vecāki, sūtot dēlu mācīties pie tēvoča, varēja iedomāties, ka līdz 40 gadu vecumam viņš kļūs pazīstams visai pasaulei? 1900. gada rudenī Londonā parādās jauns uzņēmums dīzeļdzinēju rūpnieciskai ražošanai.
Tālākā notikumu hronoloģija attīstās ļoti strauji:
- 1903. gadā pasaule ieraudzīja pirmo kuģi, ko darbināja Rūdolfs Dīzelis.
- 1908. gadā automobiļu rūpniecība saņēma kompaktu dīzeļdzinēju komerciālajiem transportlīdzekļiem.
- 1910. gadā pirmā lokomotīve ar dīzeļdzinēju atstāja dzelzceļa depo Anglijā.
- Vācu kompānija "Mercedes" sāka ražot savas automašīnas tikai ar dīzeļdzinējiem.
Līdz tam laikam Rūdolfs Dīzels bija guvis panākumus ne tikai darbā. Izgudrotāja personīgā dzīve ir attīstījusies diezgan veiksmīgi. mīloša sieva un trīs bērni viņu iedvesmoja turpmākam darbam.
pasaules krīze
Lielākie mašīnbūves uzņēmumi Eiropā un Amerikas Savienotajās Valstīs gatavojās iegūt licences dīzeļdzinēju ražošanai. Pasaules prese pastāvīgi izraisīja interesi par Rūdolfa dīzeļa izgudrojumu, piešķirot jaunā bloka priekšrocībām salīdzinājumā ar citām spēkstacijām glaimojošas īpašības.
R. Dīzelis kļuva ļoti bagāts. Amerikāņu alus magnāts Alfons Bušs piedāvāja dizainerim vienu miljonu dolāru par tiesībām ražot dzinējus ASV. Bet tas viss beidzās vienā naktī.
1913. gadā sākās globāla krīze. Neatbilstošā finanšu plūsmu sadale noveda pie pakāpeniskas Diesel uzņēmumu bankrota.
Pazušanas noslēpums
1913. gada 29. septembrī Drēzdenes tvaikonis no Antverpenes devās uz Londonu. Starp pasažieriem bija Rūdolfs Dīzels. Kā nomira izcilais rūpnieks un dzinēja izgudrotājs, joprojām ir noslēpums.
Zināms, ka R. Dīzelis devās uz Angliju, lai atvērtu jaunu Consolidated Diesel Manufacturing rūpnīcu, kur bija paredzēts ražot viņa dzinējus. Tomēr galapunktā nebija pasažiera ar uzvārdu Dīzelis ...
Tajā pašā gadā tas tika veiksmīgi pārbaudīts. Dīzelis aktīvi nodarbojas ar licenču pārdošanu jauns dzinējs. Neskatoties uz augsto efektivitāti un lietošanas vienkāršību salīdzinājumā ar tvaika dzinēju, šāda dzinēja praktiskā izmantošana bija ierobežota: tas bija zemāks par tvaika dzinēji tā laika izmēra un svara ziņā.
Pirmie dīzeļdzinēji darbojās ar augu eļļām vai vieglajiem naftas produktiem. Interesanti, ka viņš sākotnēji ierosināja ogļu putekļus kā ideālu degvielu. Eksperimenti arī parādīja, ka ogļu putekļus nav iespējams izmantot kā degvielu — galvenokārt gan pašu putekļu, gan degšanas rezultātā radušos pelnu augsto abrazīvo īpašību dēļ; bija arī lielas problēmas ar putekļu padevi cilindriem.
Darbības princips
Četru taktu cikls
- 1. pasākums. Ieplūde. Atbilst kloķvārpstas rotācijai par 0° - 180°. Caur atvērto ~345-355° ieplūdes vārstu balonā ieplūst gaiss, pie 190-210° vārsts aizveras. Vismaz līdz 10-15 ° kloķvārpstas griešanās, izplūdes vārsts ir vienlaikus atvērts, vārstu savienojuma atvēršanas laiks tiek saukts vārstu pārklāšanās .
- 2. sitiens. Saspiešana. Atbilst 180° - 360° kloķvārpstas rotācijai. Virzulis, virzoties uz TDC (augšējais mirušais centrs), saspiež gaisu 16 (mazā ātrumā) -25 (lielā ātrumā) reizes.
- 3. sitiens. Darba gājiens, pagarinājums. Atbilst 360° - 540° kloķvārpstas rotācijai. Kad degviela tiek izsmidzināta karsts gaiss tiek uzsākta degvielas sadegšana, tas ir, tās daļēja iztvaikošana, brīvo radikāļu veidošanās pilienu virsmas slāņos un tvaikos, un, visbeidzot, tā uzliesmo un izdeg, nākot no sprauslas, sadegšanas produktiem, izplešoties, pārvietojot virzulis uz leju. Degvielas iesmidzināšana un attiecīgi aizdegšanās notiek nedaudz agrāk nekā brīdī, kad virzulis sasniedz mirušo punktu, pateicoties degšanas procesa inercei. Atšķirība no aizdedzes laika benzīna dzinējiem ir tāda, ka aizkave ir nepieciešama tikai iedarbināšanas laika klātbūtnes dēļ, kas katrā konkrētajā dīzeļdzinējā ir nemainīga vērtība un to nevar mainīt darbības laikā. Tādējādi degvielas sadegšana dīzeļdzinējā notiek ilgu laiku, kamēr ilgst degvielas daļas padeve no sprauslas. Rezultātā darba process norit pie relatīvi nemainīga gāzes spiediena, kā rezultātā dzinējs attīsta lielu griezes momentu. No tā izriet divi svarīgi secinājumi.
- 1. Degšanas process dīzeļdzinējā ilgst tieši tik ilgi, cik nepieciešams, lai iesmidzinātu noteiktu degvielas daudzumu, bet ne ilgāk par darba gājienu.
- 2. Degvielas/gaisa attiecība dīzeļdegvielas cilindrā var būtiski atšķirties no stehiometriskā, un ir ļoti svarīgi nodrošināt gaisa pārpalikumu, jo degļa liesma aizņem nelielu daļu no sadegšanas kameras tilpuma un atmosfērā kamerā ir jānodrošina nepieciešamais skābekļa saturs līdz pēdējam. Ja tas nenotiek, notiek masveida nesadegušo ogļūdeņražu izdalīšanās ar sodrējiem - "dīzeļlokomotīve" dod "lāci".).
- 4. sitiens. Atbrīvot. Atbilst 540° - 720° kloķvārpstas rotācijai. Virzulis iet uz augšu, caur izplūdes vārstu atverot 520-530 °, virzulis izspiež izplūdes gāzes no cilindra.
Atkarībā no sadegšanas kameras konstrukcijas ir vairāki dīzeļdzinēju veidi:
- Dīzelis ar nedalītu kameru: sadegšanas kamera ir izgatavota virzulī, un degviela tiek ievadīta telpā virs virzuļa. Galvenā priekšrocība ir minimālais degvielas patēriņš. Trūkums - paaugstināts troksnis("smags darbs"), īpaši uz Tukšgaita. Šobrīd notiek intensīvs darbs, lai šo trūkumu novērstu. Piemēram, Common Rail sistēma izmanto (bieži vien vairāku posmu) iepriekšēju iesmidzināšanu, lai samazinātu skarbumu.
- Dalītās kameras dīzelis: degviela tiek piegādāta papildu kamerā. Lielākajā daļā dīzeļdzinēju šāda kamera (to sauc par virpuli vai priekškameru) ir savienota ar cilindru ar īpašu kanālu, lai, saspiežot, gaiss, kas nonāk šajā kamerā, intensīvi virpuļo. Tas veicina labu iesmidzinātās degvielas sajaukšanos ar gaisu un pilnīgāku degvielas sadegšanu. Šāda shēma jau sen tika uzskatīta par optimālu vieglajiem dīzeļdzinējiem un ir plaši izmantota vieglajos automobiļos. Tomēr sliktākas efektivitātes dēļ pēdējos divos gadu desmitos šādi dīzeļdzinēji aktīvi tiek aizstāti ar vienas kameras dzinējiem un Common Rail degvielas padeves sistēmām.
push cikls
Divtaktu dīzeļdzinēja iztīrīšana: apakšā - iztīriet logus, izplūdes vārsts augšpusē ir atvērts
Papildus iepriekš aprakstītajam četrtaktu ciklam dīzeļdzinējā var izmantot arī divtaktu ciklu.
Darba gājiena laikā virzulis iet uz leju, atverot izplūdes logus cilindra sienā, pa tiem izplūst izplūdes gāzes, vienlaikus vai nedaudz vēlāk atveras ieplūdes logi, cilindrs tiek izpūsts ar svaigu gaisu no pūtēja - veic attīrīšana apvienojot ieplūdes un izplūdes gājienus. Kad virzulis paceļas, visi logi aizveras. No brīža, kad ieplūdes logi aizveras, sākas saspiešana. Tieši pirms TDC sasniegšanas no sprauslas tiek izsmidzināta degviela un iedegas. Notiek izplešanās - virzulis nolaižas un atkal atver visus logus utt.
Attīrīšana ir iedzimta vājais posms divtaktu cikls. Iztīrīšanas laiks, salīdzinot ar citiem cikliem, ir mazs un to nevar palielināt, pretējā gadījumā gājiena efektivitāte samazināsies tā saīsināšanas dēļ. Četrtaktu ciklā puse cikla tiek atvēlēta tiem pašiem procesiem. Tāpat nav iespējams pilnībā atdalīt izplūdes un svaigā gaisa lādiņu, tāpēc daļa gaisa tiek zaudēta, nonākot tieši iekšā izpūtējs. Ja ciklu maiņu nodrošina viens un tas pats virzulis, rodas problēma, kas saistīta ar logu atvēršanas un aizvēršanas simetriju. Labākai gāzes apmaiņai izdevīgāk ir iepriekšēja izplūdes logu atvēršana un aizvēršana. Tad izplūdes gāze, kas sākas agrāk, nodrošinās atlikušo gāzu spiediena samazināšanos cilindrā līdz attīrīšanas sākumam. Kad izplūdes logi ir aizvērti agrāk un ieplūdes logi joprojām ir atvērti, cilindrs tiek uzlādēts ar gaisu, un, ja pūtējs nodrošina pārmērīgu spiedienu, ir iespējams izveidot spiedienu.
Logus var izmantot gan izplūdes gāzēm, gan svaiga gaisa ieplūdei; šādu iztīrīšanu sauc par slotu vai logu. Ja izplūdes gāzes tiek izvadītas caur vārstu cilindra galvā un logi tiek izmantoti tikai svaiga gaisa ieplūšanai, attīrīšanu sauc par vārsta spraugu. Ir dzinēji, kur katrā cilindrā ir divi pretēji kustīgi virzuļi; katrs virzulis kontrolē savus logus - vienu ieplūdi, otru izeju (Fērbenks-Mors - Junkers - Koreyvo sistēma: šīs D100 saimes sistēmas dīzeļdzinēji tika izmantoti dīzeļlokomotīvēm TE3, TE10, cisternas dzinējiem 4TPD, 5TD (F) (T -64), 6TD (T -80UD), 6TD-2 (T-84), aviācijā - uz Junkers bumbvedējiem (Jumo 204, Jumo 205).
IN divtaktu dzinējs darba gājieni notiek divreiz biežāk nekā četrtaktu gadījumā, taču attīrīšanas dēļ divtaktu dīzeļdzinējs ir jaudīgāks par tāda paša tilpuma četrtaktu dīzeli, maksimāli 1,6-1,7 reizes.
Pašlaik lēni kustas divtaktu dīzeļiļoti plaši izmanto lieliem jūras kuģiem ar tiešu (bezpārvadu) piedziņu dzenskrūve. Tā kā pie vienāda ātruma tiek dubultots gājienu skaits, divtaktu cikls ir izdevīgs, ja nav iespējams palielināt ātrumu, turklāt divtaktu dīzeļdzinēju ir tehniski vieglāk apgriezt atpakaļ; šādiem zema ātruma dīzeļdzinējiem jauda ir līdz 100 000 ZS.
Sakarā ar to, ka ir grūti organizēt virpuļkameras (vai priekškameras) attīrīšanu divtaktu ciklā, divtaktu dīzeļdzinēji tiek būvēti tikai ar nesadalītām sadegšanas kamerām.
Dizaina iespējas
Vidējiem un smagiem divtaktu dīzeļdzinējiem ir raksturīga kompozītmateriālu virzuļu izmantošana, kas izmanto tērauda galvu un duralumīnija apmales. Šīs dizaina sarežģītības galvenais mērķis ir samazināt kopējais svars virzuli, vienlaikus saglabājot maksimāli iespējamo dibena karstumizturību. Ļoti bieži tiek izmantoti ar eļļu dzesēšanas šķidrumi dzesēšanas modeļi.
Atsevišķā grupā ir četrtaktu dzinēji, kas satur krustgalvas dizainā . Šķērsgalvas dzinējos savienojošais stienis ir savienots ar šķērsgalvu - slīdni, kas savienots ar virzuli ar stieni (ritošo tapu). Krustgalva darbojas uz tās vadotnes - krustgalvas, bez trieciena paaugstinātas temperatūras, pilnībā novēršot sānu spēku ietekmi uz virzuli. Šis dizains ir raksturīgs lielam garam gājienam kuģu dzinēji, bieži - dubultā darbība, virzuļa gājiens tajos var sasniegt 3 metrus; šādu izmēru stumbru virzuļiem būtu liekais svars, stumbriem ar šādu berzes laukumu būtiski samazinātos dīzeļdzinēja mehāniskā efektivitāte.
Reversīvie motori
Dīzeļdegvielas cilindrā iesmidzinātās degvielas sadegšana notiek tās iesmidzināšanas laikā. Tā kā dīzeļdzinējs rada lielu griezes momentu pie zemi apgriezieni, kas padara ar dīzeļdzinēju darbināmu transportlīdzekli atsaucīgāku kustībā nekā tāda paša benzīna transportlīdzekļa. Šī iemesla dēļ un augstākas efektivitātes dēļ lielākā daļa kravas automašīnu pašlaik ir aprīkotas ar dīzeļdzinējiem.. Piemēram, Krievijā 2007. gadā gandrīz visas kravas automašīnas un autobusi bija aprīkoti ar dīzeļdzinējiem (šī transportlīdzekļu segmenta galīgo pāreju no benzīna dzinējiem uz dīzeļdzinējiem bija plānots pabeigt līdz 2009. gadam). Tā ir priekšrocība arī kuģu dzinējos, jo liels griezes moments pie zemiem apgriezieniem ļauj vieglāk efektīvi izmantot dzinēja jaudu, un augstāka teorētiskā efektivitāte (skat. Kārno ciklu) nodrošina lielāku degvielas efektivitāti.
Salīdzinot ar benzīna dzinējiem, izplūdes gāzes dīzeļdzinējos mēdz būt mazāk oglekļa monoksīda (CO), taču tagad, pateicoties katalītisko neitralizatoru izmantošanai benzīna dzinējos, šī priekšrocība nav tik pamanāma. Galvenās toksiskās gāzes, kas ievērojamā daudzumā atrodas izplūdes gāzēs, ir ogļūdeņraži (HC vai CH), slāpekļa oksīdi (oksīdi) (NOx) un kvēpi (vai tā atvasinājumi) melnu dūmu veidā. Visvairāk piesārņojošie transportlīdzekļi Krievijā ir kravas automašīnu un autobusu dīzeļi, kas bieži vien ir veci un neregulēti.
Cits svarīgs aspekts Drošības apsvērumi ir saistīti ar to, ka dīzeļdegviela nav gaistoša (t.i., tā viegli neiztvaiko), un tādējādi dīzeļdzinēji daudz retāk aizdegas, jo īpaši tāpēc, ka tajos netiek izmantota aizdedzes sistēma. Kopā ar augstu degvielas efektivitāti tas ir novedis pie plašs pielietojums dīzeļdzinēji uz tvertnēm, jo ikdienas ne-kaujas operācijās tika samazināts ugunsgrēka risks motora nodalījumā degvielas noplūdes dēļ. Dīzeļdzinēja mazākā ugunsbīstamība kaujas apstākļos ir mīts, jo, iekļūstot bruņās, šāviņam vai tā fragmentiem ir temperatūra, kas ir daudz augstāka par dīzeļdegvielas tvaiku uzliesmošanas temperatūru un var arī diezgan viegli aizdedzināt noplūdušos. degviela. Dīzeļdegvielas tvaiku maisījuma ar gaisu detonācija štancētā degvielas tvertne pēc sekām tas ir salīdzināms ar munīcijas sprādzienu, jo īpaši T-34 tankos, tas izraisīja plīsumu metinātās šuves un bruņu korpusa augšējo frontālo daļu izsitot. No otras puses, dīzeļdzinējs tvertnes ēkā ir zemāks par karburatoru īpatnējās jaudas ziņā, un tāpēc vairākos gadījumos ( liela jauda ar nelielu motora nodalījuma tilpumu) var būt izdevīgāk izmantot karburatoru spēka agregāts(lai gan tas ir raksturīgi pārāk vieglām kaujas vienībām).
Protams, ir arī trūkumi, starp kuriem ir raksturīga dīzeļdzinēja klauvēšana tā darbības laikā. Taču tos pamana galvenokārt automašīnu ar dīzeļdzinēju īpašnieki, un tie ir gandrīz nemanāmi ārējam.
Acīmredzamie dīzeļdzinēju trūkumi ir nepieciešamība izmantot starteri liela jauda, vasaras dīzeļdegvielas duļķainība un sacietēšana (vaskošana) zemā temperatūrā, degvielas iekārtu remonta sarežģītība un augstāka cena, jo sūkņi augstspiediena ir precīzas ierīces. Arī dīzeļdzinēji ir ārkārtīgi jutīgi pret degvielas piesārņojumu ar mehāniskām daļiņām un ūdeni. Dīzeļdzinēju remonts, kā likums, ir daudz dārgāks nekā līdzīgas klases benzīna dzinēju remonts. Arī dīzeļdzinēju litru tilpums parasti ir zemāks par benzīna dzinējiem, lai gan dīzeļdzinējiem ir vienmērīgāks un lielāks griezes moments to darba tilpumā. Dīzeļdzinēju ekoloģiskās īpašības vēl nesen bija ievērojami zemākas par benzīna dzinējiem. Klasiskajos dīzeļdzinējos ar mehāniski kontrolētu iesmidzināšanu ir iespējams uzstādīt tikai oksidatīvos izplūdes gāzu pārveidotājus, kas darbojas izplūdes gāzu temperatūrā virs 300 ° C, kas oksidē tikai CO un CH līdz oglekļa dioksīdam (CO 2) un ūdenim, kas ir nekaitīgs cilvēkiem. Tāpat šie pārveidotāji savulaik sabojājās saindēšanās ar sēra savienojumiem (sēra savienojumu daudzums izplūdes gāzēs ir tieši atkarīgs no sēra daudzuma dīzeļdegvielā) un sodrēju daļiņu nogulsnēšanās dēļ uz katalizatora virsmas. Situācija sāka mainīties tikai pēdējos gados saistībā ar tā sauktās Common rail sistēmas dīzeļdzinēju ieviešanu. Šāda veida dīzeļdzinējos degvielas iesmidzināšanu veic ar elektroniski vadāmām sprauslām. Vadības elektriskā impulsa padevi veic elektronisks vadības bloks, kas saņem signālus no sensoru komplekta. Sensori uzrauga dažādus dzinēja parametrus, kas ietekmē degvielas impulsa ilgumu un laiku. Tātad sarežģītības ziņā moderns - un tikpat videi draudzīgs kā benzīns - dīzeļdzinējs nekādā ziņā nav zemāks par benzīna līdzinieku, un vairākos parametros (sarežģītībā) tas to ievērojami pārspēj. Tā, piemēram, ja parastā dīzeļdzinēja ar mehānisko iesmidzināšanu sprauslās degvielas spiediens ir no 100 līdz 400 bāriem (aptuveni līdzvērtīgi "atmosfērām"), tad jaunākās sistēmas"Common-rail" tas ir diapazonā no 1000 līdz 2500 bāriem, kas rada ievērojamas problēmas. Arī mūsdienu transporta dīzeļdzinēju katalītiskā sistēma ir daudz sarežģītāka nekā benzīna dzinējiem, jo katalizatoram jāspēj darboties nestabila sastāva apstākļos. izplūdes gāzes, un dažos gadījumos ieviešot tā saukto " daļiņu filtrs» (DPF - makrodaļiņu filtrs). "Daļiņu filtrs" ir līdzīgs parastajam katalizators struktūra starp izplūdes kolektors dīzeļdegviela un katalizators izplūdes gāzu plūsmā. Makrodaļiņu filtrā veidojas augsta temperatūra, kurā kvēpu daļiņas var oksidēties ar skābekļa atlikumu, kas atrodas izplūdes gāzēs. Tomēr daļa kvēpu ne vienmēr tiek oksidēta un paliek "daļiņu filtrā", tāpēc vadības bloka programma periodiski pārslēdz dzinēju uz "daļiņu filtra tīrīšanas" režīmu ar tā saukto "pēcinjekciju", tas ir, papildu degvielas iesmidzināšana cilindros degšanas fāzes beigās, lai paaugstinātu gāzu temperatūru, un attiecīgi iztīrītu filtru, sadedzinot uzkrātos kvēpus. Par de facto standartu transporta dīzeļdzinēju projektēšanā ir kļuvis turbokompresora klātbūtne, bet pēdējos gados - un "starpdzesētāja" - ierīce, kas atdzesē gaisu. pēc turbokompresora kompresija - lai pēc atdzesēšanas iegūtu lielu masu gaiss (skābeklis) sadegšanas kamerā tajā pašā joslas platums kolekcionāri un Kompresors ļāva paaugstināt masveida dīzeļdzinēju īpatnējās jaudas raksturlielumus, jo tas darba cikla laikā ļauj vairāk gaisa iziet cauri cilindriem.
Būtībā dīzeļdzinēja konstrukcija ir līdzīga benzīna dzinējam. Tomēr līdzīgas dīzeļdzinēja daļas ir smagākas un izturīgākas pret augstu kompresijas spiedienu, kas rodas dīzeļdzinējā, jo īpaši cilindra spoguļa virsmas slīpums ir raupjāks, bet cilindru bloka sieniņu cietība ir augstāka. Tomēr virzuļu galviņas ir īpaši izstrādātas dīzeļdzinēju sadegšanas īpašībām un gandrīz vienmēr ir paredzētas lielākai kompresijas pakāpei. Turklāt dīzeļdzinēja virzuļu galvas ir augstākas (par automobiļu dīzelis) no cilindru bloka augšējās plaknes. Dažos gadījumos - vecākiem dīzeļdzinējiem - virzuļu galvās ir sadegšanas kamera ("tiešā iesmidzināšana").
Lietojumprogrammas
Dīzeļdzinējus izmanto, lai vadītu stacionāras spēkstacijas, pa dzelzceļu (dīzeļlokomotīves, dīzeļlokomotīves, dīzeļvilcieni, motorvagoni) un bezceļu (automašīnas, autobusi, kravas automašīnas) Transportlīdzeklis Ak, pašgājēji transportlīdzekļi un mehānismi (traktori, asfalta veltņi, skrāpji utt.), kā arī kuģu būvē kā galvenie un palīgdzinēji.
Mīti par dīzeļdzinējiem
Dīzeļdzinējs ar turbokompresoru
- Dīzeļdzinējs ir pārāk lēns.
Mūsdienu dīzeļdzinēji ar turbokompresoru ir daudz efektīvāki nekā to priekšgājēji, un dažkārt pārspēj to atmosfērisko (bez turbokompresoru) benzīna kolēģus ar tādu pašu darba tilpumu. Par to liecina Audi R10 dīzeļa prototips, kas uzvarēja Lemānas 24 stundu sacīkstēs, un jaunie BMW dzinēji, kas pēc jaudas neatpaliek no atmosfēriskiem (bez turbokompresoriem) benzīna dzinējiem un tajā pašā laikā ir milzīgi. griezes moments.
- Dīzeļdzinējs ir pārāk skaļš.
Skaļa dzinēja darbība norāda uz nepareizu darbību un iespējamie darbības traucējumi. Patiesībā daži veci dīzeļi ar tiešā injekcija tiešām atšķirīgs ļoti smags darbs. Līdz ar augstspiediena Common-Rail degvielas sistēmu parādīšanos dīzeļdzinēji ir spējuši ievērojami samazināt troksni, galvenokārt sadalot vienu iesmidzināšanas impulsu vairākos (parasti no 2 līdz 5 impulsiem).
- Dīzeļdzinējs ir daudz ekonomiskāks.
Galvenā ekonomika ir saistīta ar dīzeļdzinēja augstāku efektivitāti. Vidēji moderns dīzelis patērē līdz pat 30% mazāk degvielas. Dīzeļdzinēja kalpošanas laiks ir garāks nekā benzīna dzinējam un var sasniegt 400-600 tūkstošus kilometru. Dīzeļdzinēju rezerves daļas ir nedaudz dārgākas, arī remonta izmaksas ir lielākas, īpaši degvielas aprīkojumam. Iepriekš minēto iemeslu dēļ dīzeļdzinēja ekspluatācijas izmaksas ir nedaudz mazākas nekā benzīna dzinēja izmaksas. Ietaupījumi salīdzinājumā ar benzīna dzinējiem pieaug proporcionāli jaudai, kas nosaka dīzeļdzinēju popularitāti komerctransportā un smagajos transportlīdzekļos.
- Dīzeļdzinēju nevar pārveidot, lai par degvielu izmantotu lētāku gāzi.
No pirmajiem dīzeļdzinēju būvniecības mirkļiem tika uzbūvēts un tiek būvēts milzīgs skaits no tiem, kas paredzēti darbam ar dažāda sastāva gāzi. Pamatā ir divi veidi, kā pārveidot dīzeļdzinējus par gāzi. Pirmā metode ir tāda, ka uz cilindriem tiek piegādāts liesās gāzes un gaisa maisījums, kas tiek saspiests un aizdedzināts ar nelielu dīzeļdegvielas pilotstrūklu. Dzinēju, kas darbojas šādā veidā, sauc par gāzes dīzeļdzinēju. Otrs veids ir pārveidot dīzeļdzinēju ar kompresijas pakāpes samazinājumu, uzstādīt aizdedzes sistēmu un faktiski uz tā bāzes uzbūvēt gāzes dzinēju, nevis dīzeļdzinēju.
rekordisti
Lielākais/jaudīgākais dīzeļdzinējs
Konfigurācija - 14 cilindri rindā
Darba tilpums - 25 480 litri
Cilindra diametrs - 960 mm
Virzuļa gājiens - 2500 mm
Vidējais efektīvais spiediens - 1,96 MPa (19,2 kgf / cm²)
Jauda - 108 920 ZS pie 102 apgr./min. (atsitiens uz litru 4,3 ZS)
Griezes moments - 7 571 221 Nm
Degvielas patēriņš - 13 724 litri stundā
Sausais svars - 2300 tonnas
Izmēri - garums 27 metri, augstums 13 metri
Lielākais kravas automašīnas dīzeļdzinējs
MTU 20V400 paredzēts uzstādīšanai uz kalnrūpniecības pašizgāzēja BelAZ-7561.
Jauda - 3807 ZS pie 1800 apgr./min. ( Specifiskais patēriņš degviela ar nominālo jaudu 198 g/kW*h)
Griezes moments - 15728 Nm
Lielākais/jaudīgākais sērijveida dīzeļdzinējs sērijveida vieglajam auto
Audi 6.0 V12 TDI kopš 2008. gada tas ir uzstādīts uz Audi Q7.
Konfigurācija - 12 cilindri V-veida, izliekuma leņķis 60 grādi.
Darba tilpums - 5934 cm³
Cilindra diametrs - 83 mm
Gājiens - 91,4 mm
Kompresijas pakāpe - 16
Jauda - 500 zs pie 3750 apgr./min. (atdeve uz litru - 84,3 ZS)
Griezes moments - 1000 Nm diapazonā no 1750-3250 apgr./min.
Kuru darbības princips ir balstīts uz degvielas pašaizdegšanos, pakļaujoties karstam saspiestam gaisam.
Dīzeļdzinēja dizains kopumā daudz neatšķiras no benzīna dzinēja, izņemot to, ka dīzeļdzinējam nav aizdedzes sistēmas kā tāda, jo degvielas aizdegšanās notiek pēc cita principa. Nevis no dzirksteles, kā benzīna dzinējā, bet no augsta spiediena, kas saspiež gaisu, liekot tam ļoti uzkarst. Augstais spiediens sadegšanas kamerā izvirza īpašas prasības vārstu detaļu ražošanai, kas ir paredzētas, lai izturētu nopietnākas slodzes (no 20 līdz 24 vienībām).
Dīzeļdzinēji tiek izmantoti ne tikai kravas automašīnās, bet arī daudzos vieglo automašīnu modeļos. Dīzeļi var darboties dažādi veidi degviela - uz rapšu un palmu eļļas, uz frakcionētām vielām un uz tīru eļļu.
Dīzeļdzinēja darbības princips
Dīzeļdzinēja darbības princips ir balstīts uz degvielas kompresijas aizdedzi, kas nonāk sadegšanas kamerā un sajaucas ar karstā gaisa masu. Dīzeļdzinēja darba process ir atkarīgs tikai no degvielas komplektu (degvielas) neviendabīguma gaisa maisījums). Degvielas komplektu padeve šāda veida dzinējos notiek atsevišķi.
Vispirms tiek padots gaiss, kas saspiešanas procesā tiek uzkarsēts līdz augstām temperatūrām (apmēram 800 grādi pēc Celsija), pēc tam degkamerā zem augsta spiediena (10-30 MPa) tiek piegādāta degviela, pēc kuras tā pašaizdegas.
Pats degvielas aizdegšanās process vienmēr ir saistīts ar augstu vibrācijas un trokšņa līmeni, tāpēc dzinēji dīzeļa tips ir trokšņaināki nekā benzīna kolēģi.
Līdzīgs dīzeļdzinēja darbības princips ļauj izmantot pieejamākus un lētākus (līdz nesen :)) degvielas veidus, samazinot tā uzturēšanas un degvielas uzpildes izmaksu līmeni.
Dīzeļiem var būt gan 2, gan 4 darba gājieni (ieplūde, kompresija, gājiens un izplūde). Lielākā daļa automašīnu ir aprīkotas ar 4-taktu dīzeļdzinējiem.
Dīzeļdzinēju veidi
Saskaņā ar sadegšanas kameru konstrukcijas iezīmēm dīzeļdzinējus var iedalīt trīs veidos:
- Ar dalītu sadegšanas kameru. Šādās ierīcēs degviela tiek piegādāta nevis galvenajai, bet papildu, tā sauktajai. virpuļkamera, kas atrodas cilindru bloka galvā un ir savienota ar cilindru ar kanālu. Kad tā nonāk virpuļkamerā, gaisa masa tiek maksimāli saspiesta, tādējādi uzlabojot degvielas aizdegšanās procesu. Pašaizdegšanās process sākas virpuļkamerā, pēc tam pāriet galvenajā sadegšanas kamerā.
- Ar nesadalītu sadegšanas kameru. Šādos dīzeļdzinējos kamera atrodas virzulī, un degviela tiek piegādāta telpā virs virzuļa. No vienas puses, neatdalāmās sadegšanas kameras ļauj ietaupīt degvielas patēriņu, no otras puses, paaugstina trokšņa līmeni dzinēja darbības laikā.
- Priekškameru dzinēji. Šādi dīzeļdzinēji ir aprīkoti ar spraudņa priekškameru, kas ir savienota ar cilindru ar plāniem kanāliem. Kanālu forma un izmērs nosaka gāzu kustības ātrumu degvielas sadegšanas laikā, samazinot trokšņa līmeni un toksicitāti, palielinot dzinēja kalpošanas laiku.
Degvielas sistēma dīzeļdzinējā
Jebkura dīzeļdzinēja pamatā ir tā degvielas sistēma. Degvielas sistēmas galvenais uzdevums ir savlaicīga vajadzīgā degvielas maisījuma daudzuma piegāde noteiktā darba spiedienā.
Svarīgi degvielas sistēmas elementi dīzeļdzinējā ir:
- augstspiediena degvielas sūknis (TNVD);
- degvielas filtrs;
- sprauslas
Degvielas sūknis
Sūknis ir atbildīgs par degvielas piegādi sprauslām iestatīt parametrus(atkarībā no ātruma, vadības sviras darbības stāvokļa un turbokompresora spiediena). Mūsdienu dīzeļdzinējos var izmantot divu veidu degvielas sūkņus - in-line (virzuļa) un sadales sūkņus.
Filtrs ir svarīga dīzeļdzinēja sastāvdaļa. Degvielas filtrs tiek izvēlēts stingri atbilstoši dzinēja tipam. Filtrs ir paredzēts, lai izolētu un noņemtu ūdeni no degvielas un lieko gaisu no degvielas sistēmas.
sprauslas
Sprauslas ir vienlīdz svarīgi degvielas sistēmas elementi dīzeļdzinējā. Savlaicīga degvielas maisījuma padeve sadegšanas kamerā ir iespējama tikai ar degvielas sūkņa un inžektoru mijiedarbību. Dīzeļdzinējos tiek izmantoti divu veidu sprauslas - ar vairāku caurumu un fontu sadalītāju. Sprauslas sadalītājs nosaka liesmas formu, nodrošinot efektīvāku pašaizdegšanās procesu.
Aukstās palaišanas un turbokompresora dīzeļdzinējs
Aukstā palaišana ir atbildīga par mehānismu priekšsildīšana. To nodrošina elektriskie sildelementi – kvēlsveces, kas aprīkotas ar degkameru. Iedarbinot dzinēju, kvēlsveces sasniedz 900 grādu temperatūru, sasildot gaisa masu, kas nonāk sadegšanas kamerā. Kvēlsvece tiek atslēgta 15 sekundes pēc dzinēja iedarbināšanas. Apkures sistēmas pirms dzinēja iedarbināšanas to nodrošina droša palaišana pat zemā atmosfēras temperatūrā.
Turbokompresors ir atbildīgs par dīzeļdzinēja jaudas un efektivitātes palielināšanu. Tas nodrošina vairāk gaisa padevi efektīvākam degvielas maisījuma sadegšanas procesam un palielina dzinēja darba jaudu. Nodrošināt vēlamo spiedienu gaisa maisījuma spiediena paaugstināšana visos dzinēja darbības režīmos, tiek izmantots īpašs turbokompresors.
Atliek tikai teikt, ka strīdi par to, ko labāk izvēlēties parastam autobraucējam elektrostacija savā automašīnā, benzīns vai dīzeļdegviela, nesamazinās līdz šim. Abiem dzinēju veidiem ir priekšrocības un trūkumi, un tas ir jāizvēlas, pamatojoties uz konkrētajiem automašīnas ekspluatācijas apstākļiem.
Ļoti bieži sastopams automašīnās. Daudziem modeļiem ir vismaz viena iespēja motoru klāstā. Un tas ir, neņemot vērā kravas automašīnas, autobusus un celtniecības tehniku, kur tos izmanto visur. Tālāk mēs apsveram, kas ir dīzeļdzinējs, dizains, darbības princips, īpašības.
Definīcija
Šīs vienības darbības pamatā ir izsmidzinātās degvielas pašaizdegšanās no apkures vai saspiešanas.
Dizaina iezīmes
Benzīna dzinējam ir tas pats strukturālie elementi kā dīzelis. Līdzīga ir arī funkcionēšanas shēma kopumā. Atšķirība slēpjas gaisa un degvielas maisījuma veidošanās procesos un tā sadegšanas procesos. Turklāt dīzeļdzinēji ir izturīgākas detaļas. Tas ir saistīts ar aptuveni divreiz lielāku kompresijas pakāpi nekā benzīna dzinējiem (19-24 pret 9-11).
Klasifikācija
Saskaņā ar sadegšanas kameras konstrukciju dīzeļdzinēji ir sadalīti opcijās ar atsevišķu sadegšanas kameru un ar tiešu iesmidzināšanu.
Pirmajā gadījumā sadegšanas kamera ir atdalīta no cilindra un savienota ar to ar kanālu. Saspiežot, virpuļveida kamerā ieplūstošais gaiss tiek savīts, kas uzlabo maisījuma veidošanos un pašaizdegšanos, kas sākas tur un turpinās galvenajā kamerā. Šāda veida dīzeļdzinēji iepriekš bija izplatīti vieglajos automobiļos, jo tie izcēlās ar samazinātu trokšņa līmeni un lielu ātrumu diapazonu no tālāk aplūkotajām iespējām.
Tiešās iesmidzināšanas gadījumā sadegšanas kamera atrodas virzulī, un degviela tiek piegādāta virsvirzuļa telpā. Šis dizains sākotnēji tika izmantots zema ātruma liela apjoma dzinējiem. Tiem bija raksturīgs augsts trokšņa un vibrācijas līmenis un zema plūsma degviela. Vēlāk, līdz ar parādīšanos elektroniskā vadība un optimizējot degšanas procesu, dizaineri ir panākuši stabilu darbību līdz pat 4500 apgr./min. Turklāt paaugstināta efektivitāte, samazināts trokšņa un vibrācijas līmenis. Starp pasākumiem, lai samazinātu darba stingrību, ir daudzpakāpju iepriekšēja injekcija. Pateicoties tam, šāda veida dzinēji ir kļuvuši plaši izplatīti pēdējo divu desmitgažu laikā.
Pēc darbības principa dīzeļdzinējus iedala četrtaktu un divtaktu, kā arī benzīna dzinējos. To īpašības ir apskatītas tālāk.
Darbības princips
Lai saprastu, kas ir dīzeļdzinējs un kas nosaka tā funkcionālās īpašības, ir jāņem vērā darbības princips. Iepriekš minētā virzuļu iekšdedzes dzinēju klasifikācija ir balstīta uz darba ciklā iekļauto gājienu skaitu, kas atšķiras ar kloķvārpstas griešanās leņķa lielumu.
Tāpēc tas ietver 4 fāzes.
- Ieplūde. Rodas, kad kloķvārpsta griežas no 0 līdz 180°. Šajā gadījumā gaiss nokļūst cilindrā caur ieplūdes vārstu, kas atvērts 345-355 ° leņķī. Tajā pašā laikā, pagriežot kloķvārpstu par 10-15 °, tiek atvērts izplūdes vārsts, ko sauc par pārklāšanos.
- Saspiešana. Virzulis, virzoties uz augšu par 180-360°, saspiež gaisu 16-25 reizes (saspiešanas pakāpe), un cikla sākumā (pie 190-210°) ieplūdes vārsts aizveras.
- Darbplūsma, pagarināšana. Rodas pie 360-540°. Gājiena sākumā, līdz virzulis sasniedz top miris punktā, degvielu iesmidzina karstā gaisā un aizdedzina. Šī ir dīzeļdzinēju īpašība, kas tos atšķir no benzīna dzinējiem, kur notiek aizdedze. Iegūtie sadegšanas produkti nospiež virzuli uz leju. Šajā gadījumā degvielas sadegšanas laiks ir vienāds ar tās padeves laiku no sprauslas un ilgst ne ilgāk kā darba gājiena ilgumu. Tas ir, darba procesā gāzes spiediens ir nemainīgs, kā rezultātā dīzeļdzinēji attīsta lielāku griezes momentu. Arī svarīga šādu motoru iezīme ir nepieciešamība nodrošināt gaisa pārpalikumu cilindrā, jo liesma aizņem nelielu daļu no sadegšanas kameras. Tas ir, gaisa un degvielas maisījuma proporcija ir atšķirīga.
- Atbrīvot. Kloķvārpstas griešanās leņķī 540–720 ° atvērtais izplūdes vārsts, virzulis, virzoties uz augšu, izspiež izplūdes gāzes.
Divtaktu cikls izceļas ar saīsinātām fāzēm un vienu gāzes apmaiņas procesu cilindrā (iztīrīšana), kas notiek starp gājiena beigām un kompresijas sākumu. Kad virzulis virzās uz leju, sadegšanas produkti tiek noņemti caur izplūdes vārstiem vai logiem (cilindru sienā). Vēlāk tiek atvērti ieplūdes logi, lai ieplūstu svaigā gaisā. Virzulim paceļoties, visi logi aizveras un sākas kompresija. Nedaudz pirms TDC sasniegšanas tiek iesmidzināta un aizdedzināta degviela, un sākas izplešanās.
Tā kā virpuļkameras attīrīšana ir sarežģīta, divtaktu dzinēji ir pieejami tikai ar tiešo iesmidzināšanu.
Šādu dzinēju veiktspēja ir 1,6-1,7 reizes lielāka nekā četrtaktu dīzeļdzinēja raksturlielumi. Tā pieaugumu nodrošina divreiz biežāka darba gājienu izpilde, bet daļēji samazinās to mazākā izmēra un pūšanas dēļ. Divkāršā darba gājienu skaita dēļ divtaktu cikls ir īpaši aktuāls, ja nav iespējams palielināt ātrumu.
Galvenā problēma ar šādiem dzinējiem ir izsūknēšana tā īsa ilguma dēļ, ko nevar kompensēt, nesamazinot efektivitāti, saīsinot gājienu. Turklāt nav iespējams atdalīt izplūdes un svaigo gaisu, kā rezultātā daļa no pēdējā tiek noņemta kopā ar izplūdes gāzēm. Šo problēmu var atrisināt, nodrošinot iepriekšējus izplūdes logus. Šajā gadījumā gāzes sāk noņemt pirms iztukšošanas, un pēc izplūdes atveres aizvēršanas balons tiek papildināts ar svaigu gaisu.
Turklāt, lietojot vienu cilindru, rodas grūtības ar logu atvēršanas/aizvēršanas sinhronizāciju, tāpēc ir dzinēji (PDP), kuros katram cilindram ir divi virzuļi, kas kustas vienā plaknē. Viens no tiem kontrolē ieplūdi, otrs kontrolē izplūdi.
Atbilstoši ieviešanas mehānismam attīrīšana ir sadalīta rievotā (loga) un vārsta spraugā. Pirmajā gadījumā logi kalpo gan kā ieplūdes, gan kā izplūdes atveres. Otrā iespēja ietver to izmantošanu kā ieplūdes atveres, un izplūdei tiek izmantots vārsts cilindra galvā.
Parasti divtaktu dīzeļdzinējus izmanto smagajiem transportlīdzekļiem, piemēram, kuģiem, dīzeļlokomotīvēm, cisternām.
Degvielas sistēma
Dīzeļdzinēju degvielas aprīkojums ir daudz sarežģītāks nekā benzīna dzinējiem. Tas ir saistīts ar augstām prasībām degvielas padeves precizitātei laika, daudzuma un spiediena ziņā. Galvenās degvielas sistēmas sastāvdaļas - iesmidzināšanas sūknis, sprauslas, filtrs.
Plaši tiek izmantota datora vadīta degvielas padeves sistēma (Common-Rail). Viņa to izšļāc divos kadros. Pirmais no tiem ir mazs, kas kalpo temperatūras paaugstināšanai sadegšanas kamerā (iepriekšēja iesmidzināšana), kas samazina troksni un vibrāciju. Turklāt šī sistēma mazos apgriezienos palielina griezes momentu par 25%, samazina degvielas patēriņu par 20% un kvēpu saturu izplūdes gāzēs.
Turbokompresors
Turbīnas plaši izmanto dīzeļdzinējos. Tas ir saistīts ar lielāku (1,5-2) reizes lielāku izplūdes gāzu spiedienu, kas griež turbīnu, kas ļauj izvairīties no turbo lag, nodrošinot stimulu no zemākiem apgriezieniem.
Aukstais starts
Jūs varat atrast daudz atsauksmju, ka zemā temperatūrā Šādu motoru iedarbināšanas grūtības aukstos apstākļos ir saistītas ar faktu, ka tas prasa vairāk enerģijas. Lai atvieglotu procesu, tie ir aprīkoti ar priekšsildītāju. Šo ierīci attēlo sadegšanas kamerās ievietotas kvēlsveces, kuras, ieslēdzot aizdedzi, uzsilda tajās esošo gaisu un pēc iedarbināšanas darbojas vēl 15-25 sekundes, lai nodrošinātu aukstā dzinēja stabilitāti. Pateicoties tam, dīzeļdzinēji tiek iedarbināti temperatūrā -30 ... -25 ° С.
Pakalpojuma funkcijas
Lai nodrošinātu izturību ekspluatācijas laikā, ir jāzina, kas ir dīzeļdzinējs un kā to uzturēt. Aplūkojamo dzinēju salīdzinoši zemā izplatība salīdzinājumā ar benzīna dzinējiem cita starpā ir skaidrojama ar sarežģītāku apkopi.
Pirmkārt, tas attiecas uz augstas sarežģītības degvielas sistēmu. Šī iemesla dēļ dīzeļdzinēji ir ārkārtīgi jutīgi pret ūdens un mehānisko daļiņu saturu degvielā, un tā remonts ir dārgāks, kā arī dzinējs kopumā, salīdzinot ar tāda paša līmeņa benzīnu.
Turbīnas gadījumā arī kvalitātes prasības ir augstas. motoreļļa. Tās resurss parasti ir 150 tūkstoši km, un izmaksas ir augstas.
Jebkurā gadījumā dīzeļdzinējiem eļļa jāmaina biežāk nekā benzīna dzinējiem (2 reizes pēc Eiropas standartiem).
Kā minēts, šiem dzinējiem pie zemas temperatūras rodas aukstās palaišanas problēmas, dažos gadījumos to izraisa nepiemērotas degvielas izmantošana (atkarībā no sezonas šādiem dzinējiem tiek izmantotas dažādas markas, jo vasaras degviela sacietē zemā temperatūrā).
Performance
Turklāt daudziem nepatīk tādas dīzeļdzinēju īpašības kā mazāka jauda un darba apgriezienu diapazons, augstāks trokšņa un vibrācijas līmenis.
Benzīna dzinējam patiešām parasti ir labāka veiktspēja, ieskaitot litru jaudu, nekā līdzīga dīzeļdegviela. Attiecīgā tipa motoram tajā pašā laikā ir augstāka un vienmērīga griezes momenta līkne. Lielāka kompresijas pakāpe, kas nodrošina lielāku griezes momentu, liek izmantot spēcīgākas detaļas. Tā kā tie ir smagāki, jauda tiek samazināta. Turklāt tas ietekmē dzinēja un līdz ar to arī automašīnas masu.
Neliels darbības ātrumu diapazons ir saistīts ar ilgāku degvielas aizdegšanos, kā rezultātā augsti apgriezieni tas neizdeg.
Paaugstināts trokšņa un vibrācijas līmenis aizdedzes laikā izraisa strauju spiediena palielināšanos cilindrā.
Par galvenajām dīzeļdzinēju priekšrocībām tiek uzskatīta lielāka vilce, efektivitāte un videi draudzīgums.
Tyagovity, tas ir, liels griezes moments pie maziem apgriezieniem, ir izskaidrojams ar degvielas sadegšanu tās iesmidzināšanas laikā. Tas nodrošina lielāku atsaucību un atvieglo enerģijas efektīvu izmantošanu.
Izmaksu lietderību nodrošina gan zemais patēriņš, gan tas, ka dīzeļdegviela ir lētāka. Turklāt ir iespējams izmantot zemas kvalitātes smagās eļļas, jo nav stingru prasību attiecībā uz nepastāvību. Un jo smagāka ir degviela, jo augstāka ir dzinēja efektivitāte. Visbeidzot, dīzeļdzinēji darbojas ar liesiem maisījumiem, salīdzinot ar benzīna dzinējiem un plkst augsta pakāpe saspiešana. Pēdējais nodrošina mazākus siltuma zudumus ar izplūdes gāzēm, tas ir, lielāku efektivitāti. Visi šie pasākumi samazina degvielas patēriņu. Pateicoties tam, dīzeļdegviela to tērē par 30–40% mazāk.
Dīzeļdzinēju videi draudzīgums skaidrojams ar to, ka to izplūdes gāzēs ir mazāks oglekļa monoksīda saturs. Tas tiek panākts, izmantojot sarežģītas tīrīšanas sistēmas, pateicoties kurām tagad atbilst benzīna dzinējam vides noteikumi kā dīzelis. Šāda veida motors šajā ziņā iepriekš bija ievērojami zemāks par benzīnu.
Pieteikums
Kā ir skaidrs no tā, kas ir dīzeļdzinējs un kādi ir tā raksturlielumi, šādi motori ir vispiemērotākie tiem gadījumiem, kad ir nepieciešama liela vilce pie zemiem apgriezieniem. Tāpēc tie ir aprīkoti ar gandrīz visiem autobusiem, kravas automašīnām un celtniecības tehnika. Kas attiecas uz privātajiem transportlīdzekļiem, starp tiem šādi parametri ir vissvarīgākie SUV. Pateicoties augstajai efektivitātei, pilsētas modeļi ir aprīkoti arī ar šiem motoriem. Turklāt šādos apstākļos tos ir ērtāk pārvaldīt. Par to liecina dīzeļdegvielas testa braucieni.
Ir vērts sākt ar faktu, ka dīzeļdzinēja efektivitāte ir daudz augstāka nekā benzīna līdziniekam. Vienkārši sakot, šis dzinējs patērē daudz mazāk degvielas. Dizaineriem izdevās panākt līdzīgu rezultātu, izveidojot unikālu dizainu.
Svarīgs! Dīzeļdzinēja darbības princips ļoti atšķiras no benzīna dzinēja.
Protams, mūsdienu benzīna dzinējiem ir visdažādākie tehnoloģiskie jauninājumi. Pietiek atgādināt tiešo injekciju. Neskatoties uz to, benzīna dzinēja efektivitāte ir aptuveni 30 procenti. Dīzeļdzinējam šis parametrs sasniedz 40. Ja atceramies turbokompresoru, tad skaitlis var sasniegt pat 50%.
Nav pārsteidzoši, ka dīzeļdzinēji pamazām iekaro Eiropu. Dārgais benzīns mudina pircējus pirkt vairāk ekonomiskas automašīnas. Ražotāji reāllaikā uzrauga izmaiņas patērētāju vēlmēs, ieviešot attiecīgus pielāgojumus ražošanas procesā.
Diemžēl dīzeļdzinēja dizains nav bez trūkumiem. Viens no nozīmīgākajiem ir liels svars. Protams, inženieri ir veikuši garu ceļu, pakāpeniski samazinot motora svaru, taču visam ir ierobežojums.
Fakts ir tāds, ka dīzeļdzinēja ierīcē visas detaļas ir pēc iespējas precīzāk jāpielāgo viena otrai. Ja benzīna analogos ir pieļaujama neliela pretreakcija, tad šeit viss ir savādāk. Rezultātā pašā tehnoloģiju ieviešanas sākumā dīzeļa agregāti uzstādīts tikai uz lielas mašīnas. Pietiek atgādināt tās pašas pagājušā gadsimta sākuma kravas automašīnas.
Radīšanas vēsture
Grūti iedomāties, bet pirmo darbojošos dīzeļdzinēju tālajā 19. gadsimtā izstrādāja inženieris Rūdolfs Dīzels. Tad kā degvielu izmantoja parasto petroleju.
Attīstoties tehnoloģijām, zinātnieki sāka eksperimentēt. Rezultātā, kādi degvielas veidi netika izmantoti, lai sasniegtu labākos rezultātus. Piemēram, kādu laiku dzinēji tika darbināti ar rapšu eļļu un pat jēlnaftu. Protams, šāda pieeja nevarēja dot īsti nopietnus sasniegumus.
Daudzu gadu pētījumi noveda zinātniekus pie idejas par mazuta un dīzeļdegvielas izmantošanu. To zemās izmaksas un labā uzliesmojamība ļāva nopietni konkurēt. benzīna analogi.
Uzmanību! Mazuts un dīzeļdegviela tiek izgatavoti, neizmantojot kompleksu tehnoloģiskie procesi. Tas ir iemesls to zemajām cenām. Patiesībā viņi pārstāv blakusprodukts no naftas rafinēšanas.
Sākotnēji degvielas iesmidzināšanas sistēmas dīzeļdzinējos bija ārkārtīgi nepilnīgas. Tas neļāva izmantot vienības mašīnās, kas strādāja ar lielu ātrumu.
Pirmie ar dīzeļdzinējiem aprīkoto automašīnu paraugi parādījās pagājušā gadsimta 20. gados. Tā bija kravas automašīna un sabiedriskais transports. Pirms tam šīs klases motori tika izmantoti tikai uz stacionārām mašīnām vai kuģiem.
Tikai 15 gadus vēlāk parādījās pirmās automašīnas, kas tika darbinātas ar dīzeļdzinēju. Neskatoties uz to, ļoti ilgu laiku dīzeļdegviela, kas bija spēcīga un imūna pret detonāciju, netika plaši izmantota automobiļu rūpniecībā. Lieta tāda, ka ja tur ievērojamus ieguvumus vienībai bija visa rinda trūkumi, piemēram, paaugstināts troksnis darbības laikā un liels svars.
Tikai 70. gados, kad naftas cenas sāka pieaugt, viss krasi mainījās. Autoražotāji un patērētāji ir pievērsuši uzmanību automašīnām, kuru izkārtojumā ir dīzeļdzinēji. Toreiz pirmo reizi parādījās kompaktie dīzeļdzinēji.
dīzeļdzinējs
Dīzeļdzinēja ierīce
Dīzeļdzinēja ierīce sastāv no četriem galvenajiem elementiem:
- cilindri,
- virzuļi
- degvielas iesmidzinātājs,
- ieplūdes un izplūdes vārsts.
Katrs konstrukcijas elements pilda savu uzdevumu un tam ir savas dizaina iezīmes. Attīstības procesā šī tehnoloģija tika papildināta ar daudzām detaļām, kas ļāva sasniegt daudz lielāku produktivitāti, šeit ir galvenās:
- degvielas deglis,
- starpdzesētājs.
Katra no šīm detaļām ir ievērojami palielinājusi dīzeļdzinēja efektivitāti.
Darbības princips
Dīzeļdzinējs darbojas ar kompresiju. Šajā procesā šķidrums zem spiediena nonāk sadegšanas kamerā. Pavadošie elementi ir inžektora sprauslas.
Svarīgs! Degviela nokļūst iekšā tikai tad, ja gaisam ir atbilstošs saspiešanas spēks un augsta temperatūra.
Gaisam jābūt pietiekami karstam, lai degviela aizdegtos. Pirms nokļūšanas iekšā šķidrums iziet cauri vairākiem filtriem, kas aiztur svešas daļiņas, kas var kaitēt sistēmai.
Lai saprastu dīzeļdzinēja darbības principu, ir jāapsver viss degvielas padeves un aizdedzes process no sākuma līdz beigām. Sākotnējā posmā gaiss tiek piegādāts caur ieplūdes vārstu. Šajā gadījumā virzulis virzās uz leju.
Dažas ieplūdes sistēmas ir papildus aprīkotas ar amortizatoriem. Pateicoties tiem, dizainā tiek izveidoti divi kanāli, caur kuriem ieplūst gaiss. Šī procesa rezultātā rodas gaisa masu virpulis.
Uzmanību! Ieplūdes vārstus var atvērt tikai ar lielu kloķvārpstas ātrumu.
Kad virzulis sasniedz augšējais punkts,gaiss tiek saspiests 20 reizes. Maksimālais spiediens ir aptuveni 40 kilogrami uz kvadrātcentimetru. Šajā gadījumā temperatūra sasniedz 500 grādus.
Sprausla iesmidzina degvielu kamerā stingri noteiktā daudzumā. Aizdegšanās notiek tikai augstas temperatūras dēļ. Tas ir tas, kas izskaidro faktu, ka dīzeļdzinēja ierīcē nav sveču. Turklāt nav aizdedzes sistēmas kā tādas.
Dizaina trūkums droseļvārstsļauj attīstīt lielu griezes momentu. Bet apgriezienu skaits tajā pašā laikā ir nemainīgi zemā līmenī. Vienā ciklā var veikt vairākas šķidruma injekcijas.
Uz leju virzulis nospiež izplešanās gāzu spiedienu. Šī procesa rezultāts ir tāds, ka kloķvārpsta griežas. Savienojošais posms šajā mikroprocesā ir savienojošais stienis.
Sasniedzot apakšējo punktu, virzulis atkal paceļas, tādējādi izspiežot jau izplūdes gāzes. Viņi iziet caur izplūdes vārstu. Dīzeļdzinējā šis cikls tiek atkārtots atkal un atkal.
Lai samazinātu kvēpu procentuālo daudzumu gāzēs, kas izplūst caur izplūdes sistēmu, ir īpašs filtrs. Tas ļauj ievērojami samazināt videi nodarīto kaitējumu.
Papildu mezgli
Kā darbojas turbīna
Turbīna dīzeļdzinēja ierīcē var ievērojami palielināt sistēmas kopējo veiktspēju. tomēr automobiļu inženieri nepieņēma šo lēmumu uzreiz.
Impulss turbīnas izveidei un ieviešanai g vispārēja ierīce dīzeļdzinējs tāds bija degvielai nav laika pilnībā izdegt, kamēr virzulis virzās uz mirušo centru.
Dīzeļdzinēja turbīnas darbības princips ir tāds, ka šis konstrukcijas elements ļauj sasniegt pilnīga sadegšana degviela. Tā rezultātā ievērojami palielinās motora jauda.
Turbokompresora ierīce sastāv no šādiem elementiem:
- Divi korpusi - viens ir piestiprināts pie turbīnas, otrs pie kompresora.
- Gultņi ir montāžas balsts.
- Aizsardzības funkciju veic tērauda siets.
Viss dīzeļdzinēja turbīnas cikls sastāv no šādiem posmiem:
- Gaisu iesūc kompresors.
- Rotors ir savienots, ko darbina turbīnas rotors.
- Starpdzesētājs atdzesē gaisu.
- Gaiss iziet cauri vairākiem filtriem un ieplūst caur ieplūdes kolektoru. Beigās šī darbība vārsts aizveras. Atvēršana notiek darba gājiena beigās.
- Izplūdes gāzes iziet cauri dīzeļdzinēja turbīnai, tādējādi izdarot spiedienu uz rotoru.
- Šajā posmā dīzeļdzinēja turbīnas griešanās ātrums var sasniegt aptuveni 1500 apgriezienus sekundē. Tas izraisa kompresora rotora griešanos caur vārpstu.
Šis cikls tiek atkārtots atkal un atkal. Pateicoties turbīnas izmantošanai, palielinās dīzeļdzinēja jauda.
Svarīgs! Gaisam atdziestot, palielinās gaisa blīvums.
Gaisa blīvuma palielināšana ļauj to piegādāt daudz vairāk dzinēja iekšpusē. Plūsmas palielināšanās veicina to, ka sistēmā esošā degviela pilnībā izdeg.
Starpdzesētājs un sprausla
Kompresijas laikā palielinās ne tikai gaisa blīvums, bet arī tā temperatūra. Diemžēl tas lielā mērā ietekmē dīzeļdzinēja izturību. Tāpēc zinātnieki izgudroja šādu ierīci kā starpdzesētāju. Tas efektīvi samazina gaisa plūsmas temperatūru.
Svarīgs! Starpdzesētājs darbojas, atdzesējot gaisu ar siltuma pārnesi.
Ierīcei var būt viena vai divas sprauslas. Viņu uzdevums ir izsmidzināt un dozēt degvielu. Dīzeļdzinēja inžektora darbības princips tiek īstenots, pateicoties izciļņam, kas attālinās no izciļņu vārpsta.
Uzmanību! Darbojas dīzeļdzinēju sprauslas impulsa režīms.
Rezultāti
Izmantojot jaunas tehnoloģijas un papildu komponentus, dīzeļdzinējs ļauj sasniegt pārsteidzošu degvielas sadegšanas efektivitāti. Šis rādītājs sasniedz 40-50 procentus. Kas ir gandrīz divas reizes vairāk nekā benzīna ekvivalentā.
