Ural Diesel Engine Plant LLC: produkcja, produkty, recenzje. Najlepsze silniki Diesla do samochodów osobowych Silniki Diesla

We wrześniu 1913 roku Rudolf Diesel był jednym z pasażerów promu drezdeńskiego płynącego do Anglii. Wiadomo, że wszedł na pokład statku i… nikt inny go nie widział. Tajemnicze zniknięcie słynnego niemieckiego inżyniera to do dziś jedna z najbardziej intrygujących i tajemniczych historii XX wieku.

Narodziny i dzieciństwo geniusza

18 marca 1858 roku przyszły wielki niemiecki inżynier urodził się w rodzinie emigrantów z Niemiec. Człowiek, którego wynalazek stawia go na równi sławni ludzie koniec XIX i początek XX wieku. To do Paryża przenieśli się z Augsburga (Niemcy) Theodor Diesel i Elise Strobel.

Ojciec Rudolfa był dziedzicznym introligatorem, jedną z jego pasji było wynalezienie zabawek. Tak więc od wczesnego dzieciństwa Rudolf Diesel włącza się do pracy, dostarczając oprawione przez ojca książki klientom w całej stolicy Francji. Możliwe, że pierwsza znajomość Rudolfa Diesela ze światem techniki miała miejsce w muzeum techniki, które znajdowało się niedaleko jego domu.

W każdy weekend ojciec zabierał chłopca do sali muzealnej, gdzie znajdowały się parowozy, których historia rozpoczęła się w 1770 roku. Życie toczyło się normalnie, miarowo i spokojnie. Rodzina pracowitych Niemców nie posiadała dużego majątku, ale też nie żyła w nędzy.

Wymuszone odejście

Wszystko skończyło się w 1870 roku wraz z wybuchem wojny francusko-pruskiej. Życie etnicznych Niemców w Paryżu staje się niebezpieczne. Theodor Diesel był zmuszony opuścić cały swój majątek i wraz z żoną i 12-letnim synem Rudolphem przenieść się do Londynu. Wojska niemieckie w tym czasie całkowicie zajęły stolicę Francji. Stolica Wielkiej Brytanii przywitała nowych mieszkańców nieprzyjaźnie.

Rodzina Diesli była w wielkiej potrzebie. Pracy nie było, musiałem żyć z przypadkowych zleceń na oprawę książek. Następnie w 1871 r. rodzina postanowiła wysłać młodego Rudolfa Diesela do Augsburga na dalsze studia, do brata jego matki, profesora matematyki Christopha Barnekela.

Rudolf Diesel: biografia przyszłego wynalazcy

Przed wyjazdem Rudolf stanowczo obiecał rodzicom, że po ukończeniu studiów wróci do domu, aby pomóc ojcu. Jednak w ślad za synem, dwa lata później jego rodzice przenieśli się do Augsburga.

Rodzina profesora Barnekela ciepło przyjęła siostrzeńca, chłopca otoczono troską i uwagą. Umiejętności Rudolfa zafascynowały profesora, do czego wujek pozwolił mu korzystać ze swojej obszernej biblioteki. Pierwszym zajęciem Rudolfa w rodzinie profesora było oprawianie wszystkich starych ksiąg, sztuki, której nauczył go ojciec. Komunikacja z wykształconym krewnym niewątpliwie przyniosła korzyści młodemu mężczyźnie. Dziś cały świat wie, kto wynalazł silnik wysokoprężny. A potem wszystko dopiero się zaczynało.

Po przybyciu siostrzeńca do Niemiec profesor Barnekel organizuje dla chłopca prawdziwą szkołę, którą Rudolf Diesel kończy jako najlepszy uczeń. Po szkole podstawowej młody talent wstąpił w 1873 roku do Politechniki w Augsburgu, którą ukończył dwa i pół roku później. najwyższe wyniki. Kolejnym krokiem młodego naukowca jest wstąpienie do Wyższej Szkoły Technicznej w Monachium, którą pomyślnie ukończono w 1880 roku.

Politechnika Monachijska w Bawarii (Niemcy) do dziś przechowuje w swoim muzeum wyniki egzaminów końcowych studenta Rudolfa Diesela, których żaden student w całej niemal półtorawiecznej historii uniwersytetu nie jest w stanie przebić.

Spotkanie, które zmieniło jego życie

Podczas studiów Rudolf Diesel poznał znanego niemieckiego inżyniera, konstruktora urządzeń chłodniczych, profesora Carla von Linde. Tak się złożyło, że z powodu choroby duru brzusznego student Diesel nie zdążył zdać profesorowi egzaminów na czas. Rudolf został zmuszony na jakiś czas opuścić uniwersytet i wyjechać na praktyki do Szwajcarii, dostając pracę w firmie inżynieryjnej braci Schulzer.

Rok później Diesel wraca do Niemiec, gdzie pomyślnie kończy proces edukacyjny, zdając maturę u profesora Carla von Linde. W tym czasie mentor postanawia porzucić nauczanie i pogodzić się z tym badania stosowane w organizowanej przez niego firmie Linde Refrigerators. Rudolf Diesel dostaje pracę w paryskim oddziale firmy na stanowisku kierownika.

Od dziesięciu lat Rudolf Diesel pogłębia swoją wiedzę z zakresu termodynamiki. Mechaniczna lodówka - nad tym cały czas pracowali niemieccy wynalazcy w firmie Karla Linde. Zasada działania instalacji chłodniczej polegała na odparowaniu i skropleniu amoniaku za pomocą pompy mechanicznej.

Już podczas studiów na uniwersytecie R. Diesel martwił się problemem autonomicznego źródła zasilania do produkcji. Rewolucja przemysłowa opierała się na niewydajnych i nieporęcznych silnikach parowych, których 10-procentowy współczynnik wydajności (COP) najwyraźniej nie zaspokajał rosnących potrzeb energetycznych. Świat potrzebował kompaktowych i tanich źródeł energii.

Silnik wysokoprężny: pierwsza kopia robocza

Oprócz głównej pracy dyrygował Rudolf Diesel Badania naukowe stworzyć wydajne urządzenie termiczne, które zamieniałoby energię cieplną na energię mechaniczną. W swoich eksperymentach laboratoryjnych Rudolf początkowo używał amoniaku jako płynu roboczego rośliny. Jako paliwo stosowano proszek węglowy.

Według obliczeń teoretycznych silnik Rudolfa Diesla miał pracować ze sprężania w komorze roboczej korpusu, co w połączeniu z paliwem tworzyłoby temperaturę krytyczną do zapłonu.

Już podczas eksperymentów stwierdzono, że prototypy silników Diesla miały niewielką przewagę nad elektrowniami parowymi. To zainspirowało wynalazcę do dalszych prac i eksperymentów.

Pewnego dnia praca nad stworzeniem silnika wysokoprężnego prawie stała się śmiertelna dla jego wynalazcy. Eksplozja samochodu prawie doprowadziła do śmierci Rudolfa Diesela. Niemiecki inżynier trafił do szpitala w jednej z paryskich klinik. Podczas eksplozji Rudolph doznał uszkodzenia gałki ocznej. Problem ten towarzyszył wynalazcy do końca życia.

Patrząc w przyszłość, należy zauważyć, że w 1896 roku Rudolf Diesel wynalazł swój pierwszy egzemplarz roboczy, który przedstawił publiczności. Dzięki finansowemu wsparciu braci Schulzer i Friedricha Kruppa świat ujrzał silnik o mocy 20 Konie mechaniczne o sprawności 26% przy wadze jednostki mechanicznej 5 ton. Dziś ten cud postępu technologicznego można kontemplować wśród eksponatów Muzeum Budowy Maszyn w mieście Augsburg (Niemcy).

oddział w Berlinie

Po częściowym przywróceniu wzroku w paryskiej klinice Rudolf na zaproszenie swojego nauczyciela Carla von Linda kierował berlińskim oddziałem firmy. Zainspirowany sukcesem Rudolf Diesel tworzy projekt przemysłowy silnika, który odniósł komercyjny sukces. Wynalazca nazwał nową elektrownię atmosferycznym silnikiem gazowym.

Jednak nazwa ta długo się nie zakorzeniła, a wynalazek został nazwany po prostu „olejem napędowym” na cześć twórcy jednostki. Liczne kontrakty, przepływy finansowe i stały popyt na nowy wynalazek zmuszają Diesela do opuszczenia oddziału Karla von Linda i otwarcia własnej fabryki silników Diesla.

sukces finansowy

Czy rodzice, wysyłając syna na studia do wuja, mogli sobie wyobrazić, że w wieku 40 lat stanie się znany całemu światu? Jesienią 1900 pojawia się w Londynie Nowa firma do przemysłowej produkcji silników Diesla.

Dalsza chronologia wydarzeń rozwija się bardzo szybko:

• W 1903 roku świat zobaczył pierwszy statek napędzany przez Rudolfa Diesela.
• W 1908 roku przemysł samochodowy otrzymał kompaktowy silnik wysokoprężny do pojazdów użytkowych.
• W 1910 roku z zajezdni w Anglii wyjechała pierwsza lokomotywa z silnikiem spalinowym.
• Niemiecka firma „Mercedes” zaczęła produkować swoje samochody wyłącznie z silnikami Diesla.

W tym czasie Rudolf Diesel osiągnął sukces nie tylko w pracy. Życie osobiste wynalazcy rozwinęło się całkiem pomyślnie. kochająca żona i trójka dzieci zainspirowała go do dalszej pracy.

światowy kryzys

W kolejce po licencje na produkcję silników Diesla stanęły największe firmy inżynieryjne w Europie i Stanach Zjednoczonych Ameryki. Prasa światowa nieustannie podsycała zainteresowanie wynalazkiem Rudolfa Diesla, nadając pochlebne cechy przewadze nowej jednostki nad innymi elektrowniami.

R. Diesel stał się bardzo bogaty. Alphonse Bush, amerykański potentat piwny, zaoferował projektantowi milion dolarów za prawo do produkcji silników w Stanach Zjednoczonych. Ale wszystko skończyło się z dnia na dzień.

W 1913 roku wybuchł światowy kryzys. Nieumiejętny podział przepływów finansowych doprowadził do stopniowego bankructwa przedsiębiorstw Diesla.

Tajemnica zniknięcia

29 września 1913 parowiec z Drezna wypłynął z Antwerpii do Londynu. Wśród pasażerów był Rudolf Diesel. Jak zmarł wielki przemysłowiec i wynalazca silnika, wciąż pozostaje tajemnicą.

Wiadomo, że R. Diesel wyjechał do Anglii, aby otworzyć nowy zakład Consolidated Diesel Manufacturing, w którym miały być produkowane jego silniki. Jednak w miejscu docelowym nie było pasażera o nazwisku Diesel…

W tym samym roku został pomyślnie przetestowany. Diesel aktywnie zajmuje się sprzedażą licencji na nowy silnik. Pomimo dużej sprawności i łatwości obsługi w porównaniu z silnikiem parowym, praktyczne zastosowanie takiego silnika było ograniczone: był gorszy od silniki parowe tamtych czasów pod względem wielkości i wagi.

Pierwsze silniki wysokoprężne napędzane były olejami roślinnymi lub lekkimi produktami ropopochodnymi. Co ciekawe, początkowo zaproponował pył węglowy jako idealne paliwo. Eksperymenty wykazały również niemożność wykorzystania pyłu węglowego jako paliwa – przede wszystkim ze względu na duże właściwości ścierne zarówno samego pyłu, jak i popiołu powstającego w wyniku spalania; były też duże problemy z dostarczaniem pyłu do cylindrów.

Zasada działania

Cykl czterosuwowy

• 1. miara. Wlot. Odpowiada 0° - 180° obrotu wału korbowego. Przez otwarty zawór wlotowy ~345-355° powietrze dostaje się do cylindra, przy 190-210° zawór zamyka się. Przynajmniej do 10-15° obrotu wału korbowego zawór wydechowy jest jednocześnie otwarty, czas wspólnego otwarcia zaworów nazywa się nakładanie się zaworu .
• 2. uderzenie. Kompresja. Odpowiada obrotowi wału korbowego o 180° - 360°. Tłok, przesuwając się do TDC (górny martwy punkt), spręża powietrze 16 (przy niskiej prędkości) -25 (przy dużej prędkości) razy.
• 3. uderzenie. Skok roboczy, przedłużenie. Odpowiada obrotowi wału korbowego o 360° - 540°. Podczas wtryskiwania paliwa gorące powietrze inicjowane jest spalanie paliwa, czyli jego częściowe odparowanie, powstawanie wolnych rodników w powierzchniowych warstwach kropel i w oparach, a na końcu następuje rozbłysk i wypalenie wychodzące z dyszy, produkty spalania rozszerzając się przesuwają tłok w dół. Wtrysk i odpowiednio zapłon paliwa następuje nieco wcześniej niż moment, w którym tłok osiąga martwy punkt z powodu pewnej bezwładności procesu spalania. Różnica w stosunku do kąta wyprzedzenia zapłonu w silnikach benzynowych polega na tym, że opóźnienie jest konieczne tylko ze względu na obecność czasu inicjacji, który w każdym poszczególnym silniku ZS jest wartością stałą i nie może być zmieniany podczas pracy. Spalanie paliwa w silniku o zapłonie samoczynnym trwa więc tak długo, jak długo trwa podawanie porcji paliwa z dyszy. W rezultacie proces roboczy przebiega przy względnie stałym ciśnieniu gazu, dzięki czemu silnik rozwija duży moment obrotowy. Wynikają z tego dwa ważne wnioski.
  • 1. Proces spalania w silniku o zapłonie samoczynnym trwa dokładnie tyle, ile potrzeba na wtrysk danej porcji paliwa, nie dłużej jednak niż suw roboczy.
  • 2. Stosunek paliwo/powietrze w cylindrze diesla może znacznie różnić się od stechiometrycznego i bardzo ważne jest zapewnienie nadmiaru powietrza, gdyż płomień palnika zajmuje niewielką część objętości komory spalania i atmosfera w komorze musi zapewniać wymaganą zawartość tlenu do ostatniego. Jeśli tak się nie stanie, następuje masowe uwolnienie niespalonych węglowodorów z sadzą - „lokomotywa spalinowa” daje „niedźwiedź”.).
• 4. uderzenie. Uwolnienie. Odpowiada obrotowi wału korbowego o 540° - 720°. Tłok idzie w górę, przez zawór wydechowy otwarty przy 520-530 °, tłok wypycha spaliny z cylindra.

W zależności od konstrukcji komory spalania istnieje kilka typów silników Diesla:

• Diesel z niepodzielną komorą: komora spalania wykonana jest w tłoku, a paliwo wtryskiwane jest do przestrzeni nad tłokiem. Główną zaletą jest minimalne zużycie paliwa. Wada - zwiększony hałas(„ciężka praca”), zwłaszcza na Na biegu jałowym. Obecnie trwają intensywne prace nad wyeliminowaniem tego mankamentu. Na przykład system Common Rail wykorzystuje (często wieloetapowy) wtrysk wstępny w celu zmniejszenia szorstkości.
• Diesel z dzieloną komorą: paliwo jest dostarczane do komory dodatkowej. W większości silników Diesla taka komora (nazywana wirem lub komorą wstępną) jest połączona z cylindrem specjalnym kanałem, dzięki czemu po sprężeniu powietrze wpadające do tej komory intensywnie wiruje. Przyczynia się to do dobrego wymieszania wtryskiwanego paliwa z powietrzem i pełniejszego spalania paliwa. Taki schemat od dawna uważany jest za optymalny dla lekkich silników Diesla i jest szeroko stosowany w samochodach osobowych. Jednak ze względu na gorszą sprawność, ostatnie dwie dekady aktywnie zastępowały takie silniki Diesla silnikami jednokomorowymi i systemami zasilania paliwem Common Rail.

cykl pchania

Przewietrzanie dwusuwowego silnika Diesla: na dole - oczyszczenie szyb, zawór wydechowy u góry jest otwarty

Oprócz cyklu czterosuwowego opisanego powyżej, w silniku wysokoprężnym można zastosować cykl dwusuwowy.

Podczas suwu roboczego tłok opuszcza się, otwierając okna wylotowe w ściance cylindra, wydostają się przez nie spaliny, jednocześnie lub nieco później otwierają się okna wlotowe, cylinder jest przedmuchiwany świeżym powietrzem z dmuchawy - przeprowadzane oczyszczać łącząc suwy wlotu i wydechu. Kiedy tłok się podnosi, wszystkie okna zamykają się. Od momentu zamknięcia okien wlotowych rozpoczyna się kompresja. Tuż przed osiągnięciem TDC paliwo jest rozpylane z dyszy i zapala się. Następuje rozszerzenie - tłok opada i ponownie otwiera wszystkie okna itp.

Czystka jest wrodzona słaby link cykl dwusuwowy. Czas czyszczenia w porównaniu z innymi cyklami jest mały i nie można go zwiększyć, w przeciwnym razie wydajność suwu spadnie z powodu jego skrócenia. W cyklu czterosuwowym połowa cyklu jest przeznaczona na te same procesy. Niemożliwe jest również całkowite oddzielenie powietrza wylotowego i świeżego, więc część powietrza jest tracona i trafia prosto do środka rura wydechowa. Jeżeli zmianę cykli zapewnia ten sam tłok, pojawia się problem związany z symetrią otwierania i zamykania okien. Dla lepszej wymiany gazowej korzystniejsze jest wcześniejsze otwieranie i zamykanie okien wylotowych. Wtedy wydech, rozpoczynający się wcześniej, zapewni spadek ciśnienia gazów resztkowych w cylindrze na początku przedmuchu. Przy wcześniej zamkniętych oknach wylotowych i nadal otwartych oknach wlotowych cylinder jest ponownie napełniany powietrzem, a jeśli dmuchawa wytwarza nadciśnienie, możliwe staje się zwiększenie ciśnienia.

Okna mogą być stosowane zarówno do odprowadzania spalin, jak i do czerpania świeżego powietrza; takie czyszczenie nazywa się szczeliną lub oknem. Jeśli spaliny są odprowadzane przez zawór w głowicy cylindrów, a okna służą tylko do wpuszczania świeżego powietrza, odpowietrzanie nazywa się szczeliną zaworową. Istnieją silniki, w których w każdym cylindrze znajdują się dwa tłoki poruszające się w przeciwnych kierunkach; każdy tłok steruje swoimi oknami - jeden wlot, drugi wylot (system Fairbanks-Morse - Junkers - Koreyvo: silniki spalinowe tego układu rodziny D100 były stosowane w lokomotywach spalinowych TE3, TE10, silnikach czołgowych 4TPD, 5TD (F) (T -64), 6TD (T -80UD), 6TD-2 (T-84), w lotnictwie - na bombowcach Junkers (Jumo 204, Jumo 205).

W silnik dwusuwowy skoki robocze występują dwa razy częściej niż w czterosuwowym, ale ze względu na obecność przedmuchu dwusuwowy silnik wysokoprężny jest mocniejszy niż czterosuwowy silnik wysokoprężny o tej samej objętości maksymalnie 1,6-1,7 razy.

Obecnie wolno poruszający się diesle dwusuwowe bardzo szeroko stosowany na dużych statkach morskich z napędem bezpośrednim (bezprzekładniowym). śmigło. Ze względu na podwojenie liczby suwów przy tej samej prędkości cykl dwusuwowy jest korzystny, gdy nie można zwiększyć prędkości, ponadto dwusuwowy silnik wysokoprężny jest technicznie łatwiejszy do cofnięcia; takie wolnoobrotowe silniki wysokoprężne mają moc do 100 000 KM.

Ze względu na to, że trudno jest zorganizować przewietrzanie komory wirowej (lub komory wstępnej) w cyklu dwusuwowym, dwusuwowe silniki wysokoprężne budowane są wyłącznie z niepodzielnymi komorami spalania.

Opcje projektowania

W przypadku średnich i ciężkich dwusuwowych silników wysokoprężnych typowe jest stosowanie tłoków kompozytowych, w których zastosowano stalową głowicę i płaszcz z duraluminium. Głównym celem tej komplikacji projektu jest redukcja waga całkowita tłoka przy zachowaniu maksymalnej możliwej odporności cieplnej dna. Bardzo często stosowane są konstrukcje chłodzone cieczą chłodzone olejem.

W osobnej grupie są silniki czterosuwowe, zawierającą w projekcie poprzeczkę . W silnikach wodzikowych korbowód połączony jest z wodzikiem - suwakiem połączonym z tłokiem za pomocą pręta (wałka do ciasta). Poprzeczka pracuje na swojej prowadnicy - poprzeczce, bez uderzenia podwyższonych temperaturach, całkowicie eliminując wpływ sił poprzecznych na tłok. Ten projekt jest typowy dla dużego długiego skoku silniki okrętowe, często - podwójna akcja, skok tłoka w nich może osiągnąć 3 metry; tłoki bagażnika o takich wymiarach byłyby przeciążone, bagażniki z taką powierzchnią tarcia znacznie obniżyłyby sprawność mechaniczną silnika Diesla.

Silniki odwracalne

Spalanie paliwa wtryskiwanego do cylindra oleju napędowego następuje podczas wtrysku. Ponieważ silnik wysokoprężny wytwarza wysoki moment obrotowy przy niskie obroty, co sprawia, że ​​pojazd napędzany olejem napędowym jest bardziej responsywny w ruchu niż ten sam pojazd napędzany benzyną. Z tego powodu oraz ze względu na wyższą wydajność większość ciężarówek jest obecnie wyposażona w silniki Diesla.. Na przykład w Rosji w 2007 roku prawie wszystkie samochody ciężarowe i autobusy były wyposażone w silniki diesla (ostateczne przejście tego segmentu pojazdów z silników benzynowych na diesle planowano zakończyć do 2009 roku) . Jest to również zaleta w silnikach okrętowych, ponieważ wysoki moment obrotowy przy niskich obrotach ułatwia efektywne wykorzystanie mocy silnika, a wyższa sprawność teoretyczna (patrz cykl Carnota) zapewnia wyższą oszczędność paliwa.

W porównaniu z silnikami benzynowymi, spaliny silniki wysokoprężne mają zwykle mniej tlenku węgla (CO), ale teraz, ze względu na zastosowanie katalizatorów w silnikach benzynowych, ta przewaga nie jest tak zauważalna. Głównymi gazami toksycznymi występującymi w spalinach w zauważalnych ilościach są węglowodory (HC lub CH), tlenki (tlenki) azotu (NOx) oraz sadza (lub jej pochodne) w postaci czarnego dymu. Najbardziej zanieczyszczającymi pojazdami w Rosji są ciężarówki i autobusy z silnikiem Diesla, które często są stare i nieuregulowane.

Inny ważny aspekt Problemem dotyczącym bezpieczeństwa jest to, że olej napędowy jest nielotny (tj. Nie odparowuje łatwo), a zatem silniki wysokoprężne są znacznie mniej podatne na zapalenie, zwłaszcza że nie używają układu zapłonowego. W połączeniu z wysoką efektywnością paliwową doprowadziło to do szerokie zastosowanie silników wysokoprężnych na czołgach, ponieważ w codziennej eksploatacji pozabojowej zmniejszono ryzyko pożaru komory silnika w wyniku wycieku paliwa. Niższe zagrożenie pożarowe silnika Diesla w warunkach bojowych to mit, gdyż pocisk lub jego fragmenty podczas przebijania pancerza mają temperaturę znacznie wyższą niż temperatura zapłonu oparów oleju napędowego, a także dość łatwo mogą zapalić wyciekający paliwo. Detonacja mieszanki oparów oleju napędowego z powietrzem w perforatorze zbiornik paliwa w skutkach jest porównywalny z wybuchem amunicji, w szczególności w czołgach T-34 doprowadził do pęknięcia spoiny i wybijając górną przednią część opancerzonego kadłuba. Z drugiej strony silnik Diesla w budowie czołgów jest gorszy od gaźnika pod względem mocy właściwej, a zatem w wielu przypadkach ( duża moc przy małej objętości komory silnika) bardziej korzystne może być zastosowanie gaźnika jednostka mocy(choć jest to typowe dla zbyt lekkich jednostek bojowych).

Oczywiście są też wady, wśród których jest charakterystyczne stukanie silnika Diesla podczas jego pracy. Zauważają je jednak głównie właściciele samochodów z silnikami Diesla i są prawie niewidoczne dla osoby postronnej.

Oczywistymi wadami silników Diesla jest konieczność stosowania rozrusznika duża moc, zmętnienie i twardnienie (woskowanie) letniego oleju napędowego w niskich temperaturach, złożoność i wyższa cena naprawy urządzeń paliwowych, ponieważ pompy wysokie ciśnienie są urządzeniami precyzyjnymi. Ponadto silniki wysokoprężne są niezwykle wrażliwe na zanieczyszczenie paliwa cząstkami mechanicznymi i wodą. Naprawa silników wysokoprężnych jest z reguły znacznie droższa niż naprawa silników benzynowych podobnej klasy. Pojemność litrów silników Diesla jest również zwykle gorsza niż silników benzynowych, chociaż silniki Diesla mają bardziej równomierny i wyższy moment obrotowy w swojej pojemności skokowej. Do niedawna ekologiczność silników wysokoprężnych była znacznie gorsza niż silników benzynowych. W klasycznych silnikach diesla z wtryskiem sterowanym mechanicznie można montować jedynie konwertery utleniające spalin pracujące przy temperaturach spalin powyżej 300°C, które utleniają jedynie CO i CH do nieszkodliwego dla człowieka dwutlenku węgla (CO 2) i wody. Również te konwertery ulegały awariom w wyniku zatrucia związkami siarki (ilość związków siarki w spalinach zależy bezpośrednio od ilości siarki w oleju napędowym) oraz osadzania się cząstek sadzy na powierzchni katalizatora. Sytuacja zaczęła się zmieniać dopiero w ostatnich latach w związku z wprowadzeniem silników wysokoprężnych tzw. systemu Common Rail. W tego typu silnikach wysokoprężnych wtrysk paliwa realizowany jest przez elektronicznie sterowane dysze. Dostarczenie sterującego impulsu elektrycznego realizowane jest przez elektroniczną jednostkę sterującą, która odbiera sygnały z zespołu czujników. Czujniki monitorują różne parametry silnika, które wpływają na czas trwania i czas impulsu paliwa. Tak więc pod względem złożoności nowoczesny - i równie przyjazny dla środowiska jak benzynowy - silnik wysokoprężny w niczym nie ustępuje swojemu benzynowemu odpowiednikowi, a pod wieloma parametrami (złożonością) znacznie go przewyższa. Na przykład, jeśli ciśnienie paliwa we wtryskiwaczach konwencjonalnego silnika wysokoprężnego z wtryskiem mechanicznym wynosi od 100 do 400 barów (w przybliżeniu równoważne „atmosferom”), to w najnowsze systemy„Common-rail” mieści się w zakresie od 1000 do 2500 barów, co pociąga za sobą spore problemy. Również układ katalityczny nowoczesnych transportowych silników wysokoprężnych jest znacznie bardziej skomplikowany niż silników benzynowych, ponieważ katalizator musi być zdolny do pracy w warunkach niestabilnego składu. spaliny, aw niektórych przypadkach wprowadzenie tzw. filtr cząstek stałych» (DPF - filtr cząstek stałych). „Filtr cząstek stałych” jest podobny do konwencjonalnego katalizator struktura pomiędzy kolektor wydechowy olej napędowy i katalizator w strumieniu spalin. W filtrze cząstek stałych powstaje wysoka temperatura, w której cząstki sadzy mogą zostać utlenione przez resztkowy tlen zawarty w spalinach. Jednak część sadzy nie zawsze ulega utlenieniu i pozostaje w „filtrze cząstek stałych”, dlatego program jednostki sterującej okresowo przełącza silnik w tryb „oczyszczania filtra cząstek stałych” przez tzw. „dotrysk”, czyli wtrysk dodatkowego paliwa do cylindrów pod koniec fazy spalania w celu podniesienia temperatury gazów i odpowiednio oczyszczenia filtra poprzez wypalenie nagromadzonej sadzy. De facto standardem w konstrukcji transportowych silników diesla stała się obecność turbosprężarki, a w ostatnich latach – i „intercoolera” – urządzenia schładzającego powietrze Po kompresja turbosprężarki - tak aby po schłodzeniu uzyskać duże masa jednocześnie powietrze (tlen) w komorze spalania przepustowość łącza kolekcjonerzy i Doładowanie pozwoliło podnieść specyficzną charakterystykę mocy masowych silników wysokoprężnych, ponieważ umożliwia przepływ większej ilości powietrza przez cylindry podczas cyklu roboczego.

Zasadniczo konstrukcja silnika wysokoprężnego jest podobna do konstrukcji silnika benzynowego. Jednak podobne części silnika wysokoprężnego są cięższe i bardziej odporne na wysokie ciśnienia sprężania, które występują w silniku wysokoprężnym, w szczególności honowanie na powierzchni lusterka cylindra jest bardziej szorstkie, ale twardość ścian bloku cylindrów jest większa. Głowice tłoków są jednak specjalnie zaprojektowane do charakterystyki spalania silników wysokoprężnych i prawie zawsze są projektowane do wyższych stopni sprężania. Ponadto głowice tłoków w silniku wysokoprężnym są wyższe (np diesle samochodowe) górnej płaszczyzny bloku cylindrów. W niektórych przypadkach – w starszych silnikach diesla – głowice tłoków zawierają komorę spalania („wtrysk bezpośredni”).

Aplikacje

Silniki spalinowe stosowane są do napędu elektrowni stacjonarnych, szynowych (lokomotywy spalinowe, lokomotywy spalinowe, pociągi spalinowe, wagony) oraz bezszynowych (samochody osobowe, autobusy, ciężarówki) Pojazd Oh, pojazdy samobieżne i mechanizmów (traktory, walce asfaltowe, zgarniacze itp.), a także w przemyśle stoczniowym jako silniki główne i pomocnicze.

Mity o silnikach Diesla

Turbodoładowany silnik Diesla

• Silnik wysokoprężny jest zbyt wolny.

Nowoczesne turbodoładowane silniki wysokoprężne są znacznie bardziej wydajne niż ich poprzednicy, a czasami przewyższają ich wolnossące (bez turbodoładowania) odpowiedniki benzynowe o tej samej pojemności skokowej. Świadczy o tym prototyp diesla Audi R10, który wygrał 24-godzinny wyścig w Le Mans, oraz nowe silniki BMW, które nie ustępują mocą wolnossącym (bez turbodoładowania) silnikom benzynowym, a jednocześnie mają ogromne moment obrotowy.

• Silnik wysokoprężny jest zbyt głośny.

Głośna praca silnika wskazuje na nieprawidłową pracę i możliwe usterki. W rzeczywistości niektóre stare diesle z bezpośredni wtrysk naprawdę inna bardzo ciężka praca. Wraz z pojawieniem się wysokociśnieniowych układów paliwowych Common Rail, silniki wysokoprężne były w stanie znacznie zmniejszyć hałas, przede wszystkim poprzez podzielenie jednego impulsu wtrysku na kilka (zwykle od 2 do 5 impulsów).

• Silnik Diesla jest znacznie bardziej ekonomiczny.

Główna oszczędność wynika z wyższej sprawności silnika wysokoprężnego. Średnio nowoczesny diesel zużywa do 30% mniej paliwa. Żywotność silnika wysokoprężnego jest dłuższa niż silnika benzynowego i może osiągnąć 400-600 tysięcy kilometrów. Części zamienne do silników Diesla są nieco droższe, koszt napraw jest również wyższy, zwłaszcza w przypadku urządzeń paliwowych. Z powyższych powodów koszt eksploatacji silnika wysokoprężnego jest nieco niższy niż silnika benzynowego. Oszczędności w porównaniu z silnikami benzynowymi rosną proporcjonalnie do mocy, co decyduje o popularności silników Diesla w pojazdach użytkowych i ciężkich.

• Silnika wysokoprężnego nie można przerobić na tańszy gaz jako paliwo.

Od pierwszych chwil budowy silników Diesla budowano i buduje się ich ogromną liczbę, przeznaczonych do pracy na gazie o różnym składzie. Zasadniczo istnieją dwa sposoby konwersji silników Diesla na benzynę. Pierwsza metoda polega na tym, że uboga mieszanka gazowo-powietrzna jest dostarczana do cylindrów, sprężana i zapalana przez mały pilotowy strumień oleju napędowego. Silnik pracujący w ten sposób nazywany jest silnikiem gazowo-wysokoprężnym. Drugim sposobem jest przerobienie silnika wysokoprężnego z obniżeniem stopnia sprężania, zamontowanie układu zapłonowego i de facto zbudowanie na jego bazie silnika gazowego zamiast diesla.

rekordziści

Największy/najmocniejszy silnik wysokoprężny

Konfiguracja - 14 cylindrów w linii

Objętość robocza - 25 480 litrów

Średnica cylindra - 960 mm

Skok tłoka - 2500 mm

Średnie ciśnienie efektywne - 1,96 MPa (19,2 kgf / cm²)

Moc - 108 920 KM przy 102 obr./min. (odrzut na litr 4,3 KM)

Moment obrotowy - 7 571 221 Nm

Zużycie paliwa - 13 724 litrów na godzinę

Sucha masa - 2300 ton

Wymiary - długość 27 metrów, wysokość 13 metrów

Największy silnik wysokoprężny do ciężarówki

MTU 20V400 przeznaczony do montażu na wywrotce górniczej BelAZ-7561.

Moc - 3807 KM przy 1800 obr./min. ( Konkretne zużycie paliwo przy mocy znamionowej 198 g/kW*h)

Moment obrotowy - 15728 Nm

Największy / najmocniejszy seryjny silnik wysokoprężny do seryjnego samochodu osobowego

Audi 6.0 V12 TDI od 2008 roku jest montowany w Audi Q7.

Konfiguracja - 12 cylindrów w kształcie litery V, kąt pochylenia 60 stopni.

Objętość robocza - 5934 cm³

Średnica cylindra - 83 mm

Skok - 91,4 mm

Współczynnik kompresji - 16

Moc - 500 KM przy 3750 obr./min. (zwrot na litr - 84,3 KM)

Moment obrotowy - 1000 Nm w zakresie 1750-3250 obr./min.

Zasada działania polega na samozapłonie paliwa pod wpływem gorącego sprężonego powietrza.

Konstrukcja silnika wysokoprężnego jako całości niewiele różni się od silnika benzynowego, z wyjątkiem tego, że silnik wysokoprężny jako taki nie ma układu zapłonowego, ponieważ zapłon paliwa odbywa się na innej zasadzie. Nie od iskry, jak w silniku benzynowym, ale od wysokiego ciśnienia, które spręża powietrze, powodując, że staje się ono bardzo gorące. Wysokie ciśnienie w komorze spalania nakłada specjalne wymagania na produkcję części zaworów, które mają wytrzymać poważniejsze obciążenia (od 20 do 24 jednostek).

Silniki Diesla stosowane są nie tylko w samochodach ciężarowych, ale także w wielu modelach samochodów osobowych. Diesle mogą jeździć różne rodzaje paliwo - na oleju rzepakowym i palmowym, na substancjach frakcyjnych i na czystym oleju.

Zasada działania silnika Diesla

Zasada działania silnika Diesla opiera się na samozapłonie paliwa, które dostaje się do komory spalania i miesza się z masą gorącego powietrza. Proces pracy silnika wysokoprężnego zależy wyłącznie od niejednorodności zespołów paliwowych (paliwo mieszanka powietrza). Zasilanie zespołów paliwowych w tego typu silnikach odbywa się oddzielnie.

Najpierw podawane jest powietrze, które podczas procesu sprężania jest podgrzewane do wysokich temperatur (około 800 stopni Celsjusza), następnie do komory spalania podawane jest paliwo pod wysokim ciśnieniem (10-30 MPa), po czym następuje samozapłon.

Samemu procesowi zapłonu paliwa towarzyszy zawsze wysoki poziom wibracji i hałasu, a więc silników rodzaj diesla są głośniejsze niż ich benzynowe odpowiedniki.

Podobna zasada działania silnika wysokoprężnego pozwala na stosowanie bardziej przystępnych cenowo i tańszych (do niedawna :)) rodzajów paliwa, obniżając poziom kosztów jego utrzymania i tankowania.

Diesle mogą mieć zarówno 2, jak i 4 suwy robocze (wlot, sprężanie, suw i wydech). Większość samochodów jest wyposażona w czterosuwowe silniki wysokoprężne.

Rodzaje silników Diesla

Zgodnie z cechami konstrukcyjnymi komór spalania silniki Diesla można podzielić na trzy typy:

• Z dzieloną komorą spalania. W takich urządzeniach paliwo dostarczane jest nie do głównego, ale do dodatkowego, tzw. komora wirowa, która znajduje się w głowicy bloku cylindrów i jest połączona kanałem z cylindrem. Po wejściu do komory wirowej masa powietrza jest maksymalnie sprężana, co poprawia proces zapłonu paliwa. Proces samozapłonu rozpoczyna się w komorze wirowej, następnie przechodzi do głównej komory spalania.
• Z niepodzielną komorą spalania. W takich silnikach wysokoprężnych komora znajduje się w tłoku, a paliwo dostarczane jest do przestrzeni nad tłokiem. Nierozłączne komory spalania z jednej strony pozwalają na oszczędność paliwa, z drugiej zwiększają poziom hałasu podczas pracy silnika.
• Silniki z komorą wstępną. Takie silniki wysokoprężne są wyposażone we wtykową komorę wstępną, która jest połączona z cylindrem cienkimi kanałami. Kształt i wielkość kanałów określają prędkość ruchu gazów podczas spalania paliwa, zmniejszając poziom hałasu i toksyczności, zwiększając żywotność silnika.

Układ paliwowy w silniku Diesla

Podstawą każdego silnika Diesla jest jego układ paliwowy. Głównym zadaniem układu paliwowego jest terminowe dostarczanie wymaganej ilości mieszanki paliwowej pod danym ciśnieniem roboczym.

Ważnymi elementami układu paliwowego w silniku Diesla są:

• wysokociśnieniowa pompa paliwowa (TNVD);
• Filtr paliwa;
• dysze

Pompa paliwowa

Pompa odpowiada za dostarczanie paliwa do wtryskiwaczy ustawić parametry(w zależności od prędkości obrotowej, położenia roboczego dźwigni sterującej i ciśnienia doładowania). W nowoczesnych silnikach wysokoprężnych można zastosować dwa rodzaje pomp paliwowych - rzędową (tłokową) i dystrybucyjną.

Filtr paliwa

Filtr jest ważną częścią silnika Diesla. Filtr paliwa dobierany jest ściśle według typu silnika. Filtr ma za zadanie izolować i usuwać wodę z paliwa oraz nadmiar powietrza z układu paliwowego.

dysze

Równie ważnym elementem układu paliwowego w silniku Diesla są dysze. Terminowe dostarczanie mieszanki paliwowej do komory spalania jest możliwe tylko przy współdziałaniu pompy paliwowej i wtryskiwaczy. W silnikach wysokoprężnych stosuje się dwa rodzaje dysz - z wielootworowym i dystrybutorem czcionek. Dystrybutor dyszy określa kształt płomienia, zapewniając wydajniejszy proces samozapłonu.

Zimny ​​​​rozruch i turbodoładowany silnik wysokoprężny

Za mechanizm odpowiada zimny start podgrzewanie. Zapewniają to elektryczne elementy grzejne - świece żarowe, które wyposażone są w komorę spalania. Podczas uruchamiania silnika świece żarowe osiągają temperaturę 900 stopni, ogrzewając masę powietrza, która dostaje się do komory spalania. Świeca żarowa jest pozbawiona napięcia 15 sekund po uruchomieniu silnika. Zapewniają to systemy ogrzewania przed uruchomieniem silnika bezpieczny start nawet przy niskich temperaturach atmosferycznych.

Turbodoładowanie odpowiada za zwiększenie mocy i sprawności silnika Diesla. Zapewnia dopływ większej ilości powietrza dla wydajniejszego procesu spalania mieszanki paliwowej i zwiększenia mocy roboczej silnika. zapewnić żądane ciśnienie zwiększanie ciśnienia mieszanki powietrza we wszystkich trybach pracy silnika, stosowana jest specjalna turbosprężarka.

Pozostaje tylko powiedzieć, że spory o to, co jest lepsze dla zwykłego kierowcy do wyboru elektrownia w swoim samochodzie, benzyna lub olej napędowy, nie ustępują do tej pory. Oba typy silników mają zalety i wady i należy je wybierać w oparciu o specyficzne warunki eksploatacji samochodu.

Bardzo często w samochodach. Wiele modeli ma co najmniej jedną opcję w gamie silników. I to bez uwzględnienia ciężarówek, autobusów i sprzętu budowlanego, gdzie są używane wszędzie. Następnie zastanawiamy się, czym jest silnik wysokoprężny, konstrukcja, zasada działania, cechy.

Definicja

Jednostka ta, której działanie opiera się na samozapłonie rozpylonego paliwa w wyniku ogrzewania lub sprężania.

Cechy konstrukcyjne

Silnik benzynowy ma to samo elementy konstrukcyjne jako olej napędowy. Podobny jest również schemat funkcjonowania całości. Różnica polega na procesach powstawania mieszanki paliwowo-powietrznej oraz jej spalania. Ponadto silniki Diesla są bardziej wytrzymałymi częściami. Wynika to z około dwukrotnego stopnia sprężania silników benzynowych (19-24 w porównaniu z 9-11).

Klasyfikacja

Zgodnie z konstrukcją komory spalania silniki wysokoprężne są podzielone na opcje z oddzielną komorą spalania i bezpośrednim wtryskiem.

W pierwszym przypadku komora spalania jest oddzielona od cylindra i połączona z nim kanałem. Po sprężeniu powietrze wpadające do komory typu wirowego zostaje skręcone, co poprawia tworzenie się mieszanki i samozapłon, który rozpoczyna się tam i trwa w komorze głównej. Silniki Diesla tego typu były wcześniej powszechne w samochodach osobowych ze względu na to, że wyróżniały się obniżonym poziomem hałasu oraz dużym zakresem prędkości spośród omówionych poniżej opcji.

We wtrysku bezpośrednim komora spalania znajduje się w tłoku, a paliwo dostarczane jest do przestrzeni nadtłokowej. Ten projekt był pierwotnie używany w wolnoobrotowych silnikach o dużej pojemności. Charakteryzowały się wysokim poziomem hałasu i wibracji oraz niski przepływ paliwo. Później, wraz z pojawieniem się sterowanie elektroniczne a optymalizując proces spalania, konstruktorzy osiągnęli stabilną pracę do 4500 obr./min. Ponadto zwiększona wydajność, zmniejszony poziom hałasu i wibracji. Wśród środków zmniejszających sztywność pracy znajduje się wieloetapowy wtrysk wstępny. Dzięki temu silniki tego typu rozpowszechniły się w ciągu ostatnich dwóch dekad.

Zgodnie z zasadą działania silniki wysokoprężne dzielą się na czterosuwowe i dwusuwowe, a także silniki benzynowe. Ich cechy omówiono poniżej.

Zasada działania

Aby zrozumieć, czym jest silnik wysokoprężny i co decyduje o jego cechach funkcjonalnych, należy wziąć pod uwagę zasadę działania. Powyższa klasyfikacja tłokowych silników spalinowych opiera się na liczbie suwów wchodzących w skład cyklu roboczego, które wyróżnia się wielkością kąta obrotu wału korbowego.

Dlatego obejmuje 4 fazy.

• Wlot. Występuje, gdy wał korbowy obraca się od 0 do 180°. W tym przypadku powietrze przechodzi do cylindra przez zawór wlotowy otwarty przy 345-355 °. W tym samym czasie podczas obrotu wału korbowego o 10-15 ° zawór wydechowy jest otwierany, co nazywa się zachodzeniem na siebie.
• Kompresja. Tłok, poruszając się w górę o 180-360°, spręża powietrze 16-25 razy (stopień sprężania), a zawór dolotowy zamyka się na początku cyklu (przy 190-210°).
• Przepływ pracy, rozszerzenie. Występuje w temperaturze 360-540°. Na początku skoku, aż tłok osiągnie góra martwy punktu, paliwo jest wtryskiwane do gorącego powietrza i zapalane. Jest to cecha silników wysokoprężnych, która odróżnia je od silników benzynowych, w których występuje wyprzedzenie zapłonu. Powstałe produkty spalania popychają tłok w dół. W tym przypadku czas spalania paliwa jest równy czasowi jego podawania przez dyszę i trwa nie dłużej niż czas trwania suwu roboczego. Oznacza to, że podczas procesu roboczego ciśnienie gazu jest stałe, w wyniku czego silniki Diesla rozwijają większy moment obrotowy. Ważną cechą takich silników jest również konieczność zapewnienia nadmiaru powietrza w cylindrze, ponieważ płomień zajmuje niewielką część komory spalania. Oznacza to, że proporcja mieszanki paliwowo-powietrznej jest inna.
• Uwolnienie. Przy 540-720 ° obrotu wału korbowego otwarty zawór wydechowy, tłok poruszający się w górę wypiera spaliny.

Cykl dwusuwowy wyróżnia się skróconymi fazami i pojedynczym procesem wymiany gazu w cylindrze (przedmuchem) występującym pomiędzy końcem suwu a początkiem sprężania. Gdy tłok porusza się w dół, produkty spalania są usuwane przez zawory wydechowe lub okna (w ścianie cylindra). Później okna wlotowe są otwierane, aby wpuścić świeże powietrze. Gdy tłok się podnosi, wszystkie okna zamykają się i rozpoczyna się kompresja. Na krótko przed osiągnięciem TDC paliwo jest wtryskiwane i zapalane, po czym rozpoczyna się ekspansja.

Ze względu na trudność w czyszczeniu komory wirowej silniki dwusuwowe są dostępne tylko z wtryskiem bezpośrednim.

Wydajność takich silników jest 1,6-1,7 razy wyższa niż charakterystyka czterosuwowego silnika wysokoprężnego. Jej wzrost zapewnia dwukrotnie częstsze wykonywanie uderzeń roboczych, ale jest częściowo ograniczany ze względu na ich mniejszy rozmiar i nadmuch. Ze względu na podwójną liczbę suwów roboczych cykl dwusuwowy jest szczególnie istotny, jeśli nie można zwiększyć prędkości.

Głównym problemem takich silników jest przepłukiwanie ze względu na krótki czas trwania, którego nie można skompensować bez zmniejszenia sprawności poprzez skrócenie skoku. Ponadto nie ma możliwości rozdzielenia powietrza wylotowego i świeżego, przez co część tego ostatniego jest usuwana wraz ze spalinami. Ten problem można rozwiązać, dostarczając zaawansowane okna wywiewne. W takim przypadku gazy zaczynają być usuwane przed oczyszczeniem, a po zamknięciu wylotu butla jest uzupełniana świeżym powietrzem.

Dodatkowo przy zastosowaniu jednego cylindra pojawiają się trudności z synchronizacją otwierania/zamykania szyb, dlatego istnieją silniki (PDP), w których każdy cylinder ma dwa tłoki poruszające się w tej samej płaszczyźnie. Jeden z nich steruje wlotem, drugi wylotem.

Zgodnie z mechanizmem wykonania, czyszczenie dzieli się na szczelinowe (okno) i szczelinowe. W pierwszym przypadku okna służą zarówno jako otwory wlotowe, jak i wylotowe. Druga opcja polega na wykorzystaniu ich jako portów dolotowych, a zawór w głowicy cylindrów służy do wydechu.

Zazwyczaj dwusuwowe silniki wysokoprężne są stosowane w ciężkich pojazdach, takich jak statki, lokomotywy spalinowe, czołgi.

System paliwowy

Wyposażenie paliwowe silników wysokoprężnych jest znacznie bardziej skomplikowane niż w przypadku silników benzynowych. Wynika to z wysokich wymagań dotyczących dokładności podawania paliwa pod względem czasu, ilości i ciśnienia. Główne elementy układu paliwowego - pompa wtryskowa, dysze, filtr.

Powszechnie stosowany jest sterowany komputerowo układ zasilania paliwem (Common-Rail). Ona tryska nim w dwóch ujęciach. Pierwszy z nich jest mały, służący do podniesienia temperatury w komorze spalania (wtrysk wstępny), co zmniejsza hałas i wibracje. Ponadto system ten zwiększa moment obrotowy przy niskich prędkościach o 25%, zmniejsza zużycie paliwa o 20% i zawartość sadzy w spalinach.

Turbodoładowanie

Turbiny są szeroko stosowane w silnikach wysokoprężnych. Wynika to z wyższego (1,5-2) razy ciśnienia gazów spalinowych, które obracają turbinę, co pozwala uniknąć turbodziury poprzez zapewnienie doładowania od niższych obrotów.

Chłodny początek

Można znaleźć wiele recenzji, które w niskich temperaturach Trudność w uruchomieniu takich silników w niskich temperaturach wynika z faktu, że wymaga to większej energii. Aby ułatwić proces, są one wyposażone w podgrzewacz. To urządzenie jest reprezentowane przez świece żarowe umieszczone w komorach spalania, które po włączeniu zapłonu podgrzewają w nich powietrze i działają jeszcze przez 15-25 sekund po uruchomieniu, aby zapewnić stabilność zimnego silnika. Dzięki temu silniki wysokoprężne są uruchamiane w temperaturach -30 ... -25 ° С.

Funkcje usługi

Aby zapewnić trwałość podczas eksploatacji, należy wiedzieć, czym jest silnik Diesla i jak go konserwować. Stosunkowo niskie rozpowszechnienie rozważanych silników w porównaniu z silnikami benzynowymi tłumaczy się między innymi bardziej skomplikowaną obsługą.

Przede wszystkim dotyczy to układu paliwowego o dużej złożoności. Z tego powodu silniki wysokoprężne są niezwykle wrażliwe na zawartość wody i cząstek mechanicznych w paliwie, a ich naprawa, podobnie jak całego silnika, jest droższa w porównaniu z benzyną o tym samym poziomie.

W przypadku turbiny wymagania jakościowe są również wysokie. olej silnikowy. Jego zasób wynosi zwykle 150 tys. Km, a koszt jest wysoki.

W każdym razie silniki Diesla należy wymieniać olej częściej niż silniki benzynowe (2 razy zgodnie z normami europejskimi).

Jak zauważono, silniki te mają problemy z rozruchem na zimno w niskich temperaturach.W niektórych przypadkach jest to spowodowane stosowaniem nieodpowiedniego paliwa (w zależności od pory roku w takich silnikach stosuje się różne gatunki, ponieważ paliwo letnie twardnieje w niskich temperaturach).

Wydajność

Ponadto wielu nie lubi takich cech silników Diesla, jak niższy zakres mocy i prędkości roboczych, wyższy poziom hałasu i wibracji.

Silnik benzynowy jest rzeczywiście zwykle lepszy pod względem osiągów, w tym litrowej mocy, od podobnego oleju napędowego. Silnik danego typu ma jednocześnie wyższą i równą krzywą momentu obrotowego. Wyższy stopień sprężania, który zapewnia większy moment obrotowy, wymusza zastosowanie mocniejszych części. Ponieważ są cięższe, moc jest zmniejszona. Ponadto wpływa to na masę silnika, a co za tym idzie, samochodu.

Mały zakres prędkości roboczych wynika z dłuższego zapłonu paliwa, w wyniku czego wysokie obroty to się nie wypala.

Zwiększony poziom hałasu i wibracji powoduje gwałtowny wzrost ciśnienia w cylindrze podczas zapłonu.

Za główne zalety silników wysokoprężnych uważa się wyższą przyczepność, wydajność i przyjazność dla środowiska.

Tyagovity, czyli wysoki moment obrotowy przy niskich prędkościach, tłumaczy się spalaniem paliwa podczas jego wtrysku. Zapewnia to większą szybkość reakcji i ułatwia efektywne wykorzystanie mocy.

Opłacalność wynika zarówno z niskiego zużycia, jak i z faktu, że olej napędowy jest tańszy. Ponadto możliwe jest stosowanie olejów ciężkich niskiej jakości, ponieważ nie ma ścisłych wymagań dotyczących lotności. A im cięższe paliwo, tym wyższa sprawność silnika. Wreszcie silniki wysokoprężne działają na ubogich mieszankach w porównaniu z silnikami benzynowymi i na wysoki stopień kompresja. Ten ostatni zapewnia mniejsze straty ciepła ze spalinami, czyli większą wydajność. Wszystkie te środki zmniejszają zużycie paliwa. Diesel dzięki temu wydaje o 30-40% mniej.

Przyjazność dla środowiska silników Diesla tłumaczy się tym, że ich spaliny mają niższą zawartość tlenku węgla. Osiąga się to poprzez zastosowanie skomplikowanych systemów czyszczących, dzięki którym silnik benzynowy spełnia teraz to samo regulacje środowiskowe jako olej napędowy. Silnik tego typu był wcześniej pod tym względem znacznie gorszy od benzyny.

Aplikacja

Jak wynika z tego, czym jest silnik wysokoprężny i jakie są jego właściwości, takie silniki są najbardziej odpowiednie w przypadkach, w których wymagana jest wysoka przyczepność przy niskich obrotach. Dlatego są wyposażone w prawie wszystkie autobusy, ciężarówki i sprzęt budowlany. Jeśli chodzi o pojazdy prywatne, wśród nich takie parametry są najważniejsze dla SUV-ów. Ze względu na wysoką sprawność modele miejskie są również wyposażone w te silniki. Ponadto są wygodniejsze w zarządzaniu w takich warunkach. Świadczą o tym jazdy próbne z silnikiem Diesla.

Warto zacząć od tego, że sprawność silnika wysokoprężnego jest znacznie wyższa niż jego benzynowego odpowiednika. Mówiąc najprościej, ten silnik zużywa znacznie mniej paliwa. Projektantom udało się osiągnąć podobny efekt, tworząc niepowtarzalny design.

Ważny! Zasada działania silnika Diesla bardzo różni się od silnika benzynowego.

Oczywiście nowoczesne silniki benzynowe mają szeroką gamę innowacji technologicznych. Wystarczy przypomnieć wtrysk bezpośredni. Mimo to sprawność silnika benzynowego wynosi około 30 procent. W przypadku silnika wysokoprężnego ten parametr sięga 40. Jeśli przypomnimy sobie turbodoładowanie, liczba ta może sięgać nawet 50%.

Nic dziwnego, że silniki Diesla stopniowo podbijają Europę. Drogie benzyny zachęcają kupujących do większych zakupów ekonomiczne auta. Producenci śledzą zmiany preferencji konsumentów w czasie rzeczywistym, wprowadzając odpowiednie korekty do procesu produkcyjnego.

Niestety konstrukcja silnika wysokoprężnego nie jest pozbawiona wad. Jednym z najważniejszych jest duża waga. Oczywiście inżynierowie przeszli długą drogę, stopniowo zmniejszając wagę silnika, ale wszystko ma swoje granice.

Faktem jest, że w urządzeniu silnika wysokoprężnego wszystkie części muszą być dopasowane do siebie tak dokładnie, jak to możliwe. Jeśli w analogach benzyny dozwolona jest możliwość niewielkiego luzu, to tutaj wszystko jest inne. W rezultacie już na samym początku wprowadzania technologii jednostki diesla zainstalowany tylko na duże samochody. Wystarczy przypomnieć te same ciężarówki z początku ubiegłego wieku.

Historia stworzenia

Trudno to sobie wyobrazić, ale pierwszy działający silnik wysokoprężny został zaprojektowany przez inżyniera Rudolfa Diesela w XIX wieku. Następnie jako paliwo użyto zwykłej nafty.

Wraz z rozwojem technologii naukowcy zaczęli eksperymentować. W rezultacie, jakich paliw nie stosowano, aby osiągnąć jak najlepsze wyniki. Na przykład przez pewien czas silniki były zasilane olejem rzepakowym, a nawet ropą naftową. Oczywiście takie podejście nie mogło dać naprawdę poważnych osiągnięć.

Wieloletnie badania doprowadziły naukowców do pomysłu wykorzystania oleju opałowego i oleju napędowego. Ich niski koszt i dobra palność pozwoliły na poważne konkurowanie. analogi benzyny.

Uwaga! Olej opałowy i olej napędowy są wytwarzane bez użycia kompleksu procesy technologiczne. To jest powód ich niskich cen. W rzeczywistości reprezentują produkt uboczny z rafinacji ropy naftowej.

Początkowo układy wtrysku paliwa w silnikach wysokoprężnych były wyjątkowo niedoskonałe. Nie pozwalało to na stosowanie jednostek w maszynach pracujących z dużymi prędkościami.

Pierwsze próbki samochodów wyposażonych w silniki Diesla pojawiły się w latach 20. ubiegłego wieku. To była ciężarówka i transport publiczny. Wcześniej silniki tej klasy były używane tylko w stacjonarnych maszynach lub statkach.

Dopiero 15 lat później pojawiły się pierwsze samochody napędzane silnikiem Diesla. Mimo to przez bardzo długi czas olej napędowy, jako mocny i odporny na detonację, nie był szeroko stosowany w przemyśle motoryzacyjnym. Chodzi o to, że jeśli tam znaczące korzyści jednostka miała cała linia wady, takie jak zwiększony hałas podczas pracy i duża waga.

Dopiero w latach 70., kiedy ceny ropy zaczęły rosnąć, wszystko diametralnie się zmieniło. Producenci samochodów i konsumenci zwrócili uwagę na samochody, w ich układzie, z silnikami Diesla. Wtedy to po raz pierwszy pojawiły się kompaktowe silniki wysokoprężne.

silnik wysokoprężny

Urządzenie z silnikiem Diesla

Urządzenie silnika wysokoprężnego składa się z czterech głównych elementów:

• cylindry,
• tłoki
• wtrysk paliwa,
• zawór wlotowy i wylotowy.

Każdy element konstrukcyjny spełnia swoje zadanie i ma swoje własne cechy konstrukcyjne. W trakcie rozwoju technologia ta została uzupełniona o wiele szczegółów, które umożliwiły osiągnięcie znacznie większej wydajności, oto główne z nich:

• palnik paliwa,
• chłodnica powietrza doładowującego.

Każda z tych części znacznie zwiększyła wydajność silnika Diesla.

Zasada działania

Silnik wysokoprężny działa na zasadzie kompresji. Dzięki temu procesowi ciecz pod ciśnieniem dostaje się do komory spalania. Elementy przejściowe to dysze wtryskiwaczy.

Ważny! Paliwo dostaje się do wnętrza tylko wtedy, gdy powietrze ma odpowiednią siłę sprężania i wysoką temperaturę.

Powietrze musi być wystarczająco gorące, aby paliwo się zapaliło. Przed dostaniem się do środka ciecz przechodzi przez szereg filtrów, które wychwytują obce cząsteczki, które mogą uszkodzić system.

Aby zrozumieć zasadę działania silnika Diesla, należy wziąć pod uwagę cały proces dostarczania i rozpalania paliwa od początku do końca. Na początkowym etapie powietrze jest dostarczane przez zawór wlotowy. W takim przypadku tłok przesuwa się w dół.

Niektóre układy dolotowe są dodatkowo wyposażone w przepustnice. Dzięki nim w projekcie powstają dwa kanały, przez które dostaje się powietrze. W wyniku tego procesu następuje zawirowanie mas powietrza.

Uwaga! Klapy wlotowe można otworzyć tylko przy wysokich obrotach wału korbowego.

Gdy tłok osiągnie najwyższy punkt,powietrze jest sprężane 20 razy. Maksymalne ciśnienie wynosi około 40 kilogramów na centymetr kwadratowy. W tym przypadku temperatura osiąga 500 stopni.

Dysza wtryskuje paliwo do komory w ściśle określonej ilości. Zapłon następuje wyłącznie z powodu wysokiej temperatury. To właśnie ten fakt wyjaśnia fakt, że w urządzeniu z silnikiem Diesla nie ma świec. Ponadto nie ma układu zapłonowego jako takiego.

Nieobecność w projektowaniu zawór dławiący pozwala rozwinąć duży moment obrotowy. Ale liczba obrotów w tym samym czasie jest na niezmiennie niskim poziomie. W jednym cyklu można wykonać kilka iniekcji płynnych.

W dół tłok popycha ciśnienie rozprężających się gazów. Rezultatem tego procesu jest obracanie się wału korbowego. Łącznikiem w tym mikroprocesie jest korbowód.

Po osiągnięciu dolnego punktu tłok ponownie się podnosi, wypychając w ten sposób już spaliny. Wychodzą przez zawór wydechowy. Ten cykl powtarza się w kółko w silniku wysokoprężnym.

Aby zmniejszyć procent sadzy w gazach wydostających się przez układ wydechowy, istnieje specjalny filtr. Pozwala znacznie ograniczyć szkody wyrządzane środowisku.

Dodatkowe węzły

Jak działa turbina

Turbina w urządzeniu silnika Diesla może znacznie zwiększyć ogólną wydajność systemu. Niemniej jednak inżynierowie samochodowi nie od razu podjął taką decyzję.

Impulsem do powstania turbiny i jej realizacji w ogólne urządzenie silnik Diesla to było to paliwo nie ma czasu na całkowite wypalenie, gdy tłok przesuwa się do martwego punktu.

Zasada działania turbiny w silniku wysokoprężnym polega na tym, że ten element konstrukcyjny pozwala osiągnąć całkowite spalanie paliwo. W rezultacie moc silnika znacznie wzrasta.

Urządzenie turbosprężarki składa się z następujących elementów:

• Dwie obudowy - jedna mocowana jest do turbiny, druga do sprężarki.
• Łożyska stanowią podporę zespołu.
• Funkcję ochronną pełni stalowa siatka.

Cały cykl pracy turbiny silnika Diesla składa się z następujących etapów:

1. Powietrze zasysane jest przez sprężarkę.
2. Wirnik jest podłączony, który jest napędzany przez wirnik turbiny.
3. Intercooler chłodzi powietrze.
4. Powietrze przechodzi przez kilka filtrów i wchodzi przez kolektor dolotowy. Na końcu ta akcja zawór się zamyka. Otwarcie następuje na końcu skoku roboczego.
5. Gazy spalinowe przechodzą przez turbinę silnika wysokoprężnego, wywierając w ten sposób nacisk na wirnik.
6. Na tym etapie prędkość obrotowa turbiny silnika Diesla może osiągnąć około 1500 obrotów na sekundę. Powoduje to obracanie się wirnika sprężarki przez wał.

Ten cykl powtarza się w kółko. Dzięki zastosowaniu turbiny zwiększa się moc silnika diesla.

Ważny! Gdy powietrze się ochładza, gęstość powietrza wzrasta.

Zwiększenie gęstości powietrza pozwala na dostarczenie go do dużej ilości więcej wewnątrz silnika. Zwiększenie przepływu przyczynia się do całkowitego wypalenia paliwa w układzie.

Chłodnica międzystopniowa i dysza

Podczas sprężania wzrasta nie tylko gęstość powietrza, ale także jego temperatura. Niestety ma to ogromny wpływ na trwałość silnika Diesla. Dlatego naukowcy wymyślili takie urządzenie jak intercooler. Skutecznie obniża temperaturę strumienia powietrza.

Ważny! Chłodnica międzystopniowa działa poprzez chłodzenie powietrza poprzez wymianę ciepła.

Urządzenie może posiadać jedną lub dwie dysze. Ich zadaniem jest rozpylanie i dozowanie paliwa. Zasada działania wtryskiwacza silnika wysokoprężnego jest realizowana dzięki krzywce, która się odsuwa wał rozrządczy.

Uwaga! Wtryskiwacze silników Diesla działają w tryb pulsacyjny.

Wyniki

Dzięki zastosowaniu nowych technologii i dodatkowych podzespołów, silnik wysokoprężny pozwala na osiągnięcie niesamowitego współczynnika sprawności spalania paliwa. Liczba ta sięga 40-50 procent. To prawie dwa razy więcej niż w benzynowym odpowiedniku.