Què és el dièsel? Principi de funcionament, dispositiu i característiques tècniques del motor dièsel

2024 Autora: Erin Ralphs | [email protected]. Última modificació: 2024-02-19 12:58

Els motors dièsel són molt comuns als turismes. Molts models tenen almenys una opció a la gamma de motors. I això sense tenir en compte camions, autobusos i maquinària de construcció, on s'utilitzen a tot arreu. A continuació, considerem què és un motor dièsel, disseny, principi de funcionament, característiques.

Definició

Aquesta unitat és un motor de combustió interna alternatiu, el funcionament del qual es basa en l'autoencesa del combustible atomitzat per calefacció o compressió.

Funcions de disseny

Un motor de gasolina té els mateixos elements estructurals que un motor dièsel. L'esquema de funcionament en conjunt també és similar. La diferència rau en els processos de formació de la mescla aire-combustible i la seva combustió. A més, els motors dièsel són peces més duradores. Això es deu a aproximadament el doble de la relació de compressió dels motors de gasolina (19-24 versus 9-11).

Classificació

Segons el disseny de la cambra de combustió, els motors dièsel es divideixen en opcions amb una cambra de combustió independent i amb injecció directa.

A la primeraEn aquest cas, la cambra de combustió està separada del cilindre i connectada amb ell per un canal. Quan es comprimeix, l'aire que entra a la cambra de tipus vòrtex es retorça, la qual cosa millora la formació de la mescla i l'autoencesa, que comença allà i continua a la cambra principal. Els motors dièsel d'aquest tipus eren habituals anteriorment als turismes perquè es distingien per un nivell de soroll més baix i un gran rang de revolucions de les opcions que es descriuen a continuació.

En els motors dièsel amb injecció directa, la cambra de combustió es troba al pistó i el combustible es subministra a l'espai de sobre-pistó. Aquest disseny es va utilitzar originalment en motors de gran volum de baixa velocitat. Es van distingir per un alt nivell de soroll i vibració i un baix consum de combustible. Més tard, amb l'arribada de les bombes de combustible d' alta pressió controlades electrònicament i l'optimització del procés de combustió, els dissenyadors van aconseguir un funcionament estable a un rang de fins a 4500 rpm. A més, augmenta l'eficiència, disminueix els nivells de soroll i vibracions. Entre les mesures per reduir la rigidesa de l'obra hi ha una preinjecció multietapa. Gràcies a això, els motors d'aquest tipus s'han generalitzat en les dues últimes dècades.

Segons el principi de funcionament, els motors dièsel es divideixen en motors de quatre i dos temps, així com motors de gasolina. A continuació es comenten les seves característiques.

Principi de funcionament

Per entendre què és un motor dièsel i què determina les seves característiques funcionals, cal tenir en compte el principi de funcionament. La classificació anterior dels motors de combustió interna de pistons es basa en el nombre de cops inclosos en el cicle de funcionament, que es distingeixen per la magnitud de l'angle de gir del cigonyal.

Per tant, el cicle de treball dels motors de quatre temps inclou 4 fases.

• Ingesta. Es produeix quan el cigonyal gira de 0 a 180°. En aquest cas, l'aire passa al cilindre a través de la vàlvula d'entrada oberta a 345-355 °. Al mateix temps, durant la rotació del cigonyal de 10-15 °, s'obre la vàlvula d'escapament, que s'anomena solapament.
• Compressió. El pistó que es mou cap amunt a 180-360° comprimeix l'aire 16-25 vegades (relació de compressió) i la vàlvula d'admissió es tanca al començament de la carrera (a 190-210°).
• Corsa de treball, extensió. Es produeix a 360-540°. A l'inici de la carrera, fins que el pistó arriba al punt mort superior, s'injecta combustible a l'aire calent i s'encén. Aquesta és una característica dels motors dièsel que els distingeix dels motors de gasolina, on es produeix l'avanç d'encesa. Els productes de combustió resultants empenyen el pistó cap avall. En aquest cas, el temps de combustió del combustible és igual al temps del seu subministrament pel broquet i no dura més que la durada de la carrera de treball. És a dir, durant el procés de treball, la pressió del gas és constant, com a resultat de la qual cosa els motors dièsel desenvolupen més parell. També una característica important d'aquests motors és la necessitat de proporcionar un excés d'aire al cilindre, ja que la flama ocupa una petita part de la cambra de combustió. És a dir, la proporció de la barreja aire-combustible és diferent.
• Alliberament. A 540-720° de rotació del cigonyal, la vàlvula d'escapament està oberta i el pistó es mou cap amunt per desplaçar els gasos d'escapament.

El cicle de dos temps es caracteritza per fases escurçades i un únic procés d'intercanvi de gasos al cilindre (purga) que es produeix entre el final de la carrera i l'inici de la compressió. Quan el pistó es mou cap avall, els productes de la combustió s'eliminen a través de les vàlvules d'escapament o finestres (a la paret del cilindre). Més tard, s'obren les finestres d'entrada per deixar entrar aire fresc. A mesura que el pistó puja, totes les finestres es tanquen i comença la compressió. Just abans d'arribar al PMS, s'injecta i s'encén combustible, comença l'expansió.

A causa de la dificultat de purgar la cambra de remolí, els motors de dos temps només estan disponibles amb injecció directa.

El rendiment d'aquests motors és 1,6-1,7 vegades superior al rendiment d'un motor dièsel de quatre temps. El seu creixement ve donat per la implementació de cops de treball el doble de freqüent, però es redueix parcialment a causa de la seva mida i el seu bufat més reduïts. A causa del doble nombre de cops, el cicle de dos temps és especialment rellevant si és impossible augmentar la velocitat.

El principal problema d'aquests motors és la depuració a causa de la seva curta durada, que no es pot compensar sense reduir l'eficiència escurçant la carrera. A més, és impossible separar l'escapament i l'aire fresc, de manera que part d'aquest últim s'elimina amb els gasos d'escapament. Aquest problema es pot resoldre proporcionant finestres d'escapament anticipades. En aquest cas, els gasos es comencen a eliminar abans de la purga i, després de tancar la sortida, el cilindre es complementa amb aire fresc.

A més, quanutilitzant un cilindre, hi ha dificultats amb el sincronisme d'obrir/tancar finestres, per tant hi ha motors (PDP) en els quals cada cilindre té dos pistons que es mouen en el mateix pla. Un d'ells controla l'admissió, l' altre controla l'escapament.

Segons el mecanisme d'implementació, la purga es divideix en ranurades (finestra) i amb vàlvules. En el primer cas, les finestres serveixen tant com a obertures d'entrada com de sortida. La segona opció consisteix a utilitzar-los com a ports d'admissió i la vàlvula de la culata serveix com a sortida.

Normalment, els dièsel de dos temps s'utilitzen en vehicles pesants com vaixells, locomotores dièsel i tancs.

Sistema de combustible

L'equip de combustible dels motors dièsel és molt més complicat que el dels motors de gasolina. Això es deu als alts requisits per a la precisió del subministrament de combustible en termes de temps, quantitat i pressió. Els components principals del sistema de combustible: bomba d'injecció, injectors, filtre.

El sistema de subministrament de combustible controlat per ordinador (Common-Rail) s'utilitza àmpliament. La fa xurrojar en dos trets. El primer d'ells és petit, i serveix per augmentar la temperatura a la cambra de combustió (preinjecció), fet que redueix el soroll i les vibracions. A més, aquest sistema augmenta el parell a baixes velocitats un 25%, redueix el consum de combustible en un 20% i el contingut de sutge dels gasos d'escapament.

Turbocompressor

Les turbines s'utilitzen àmpliament en motors dièsel. Això es deu a la major (1,5-2) vegades la pressió dels gasos d'escapament, quegira la turbina, la qual cosa evita el retard del turbo proporcionant un impuls des de les rpm més baixes.

Arrencada en fred

Podeu trobar moltes ressenyes que el dièsel no arrenca a baixes temperatures. La dificultat d'arrencar aquests motors en condicions de fred es deu al fet que això requereix més energia. Per facilitar el procés, estan equipats amb un preescalfador. Aquest dispositiu està representat per bugies incandescentes col·locades a les cambres de combustió, que, quan s'encen, escalfen l'aire en elles i treballen durant 15-25 segons més després de l'arrencada per assegurar l'estabilitat del motor fred. Gràcies a això, els motors dièsel es posen en marxa a temperatures de -30 … -25 ° С.

Funcions del servei

Per garantir la durabilitat en funcionament, cal saber què és un motor dièsel i com mantenir-lo. La prevalença relativament baixa dels motors considerats en comparació amb els motors de gasolina s'explica, entre altres coses, per un manteniment més complex.

En primer lloc, es refereix al sistema de combustible d' alta complexitat. Per això, els motors dièsel són extremadament sensibles al contingut d'aigua i partícules mecàniques del combustible, i la seva reparació és més cara, així com el motor en conjunt, en comparació amb la gasolina del mateix nivell.

En el cas d'una turbina, els requisits de qualitat de l'oli de motor també són alts. El seu recurs sol ser de 150.000 km i el cost és elevat.

En qualsevol cas, els motors dièsel s'han de canviar l'oli més sovint que els de gasolina (2 vegades segons els estàndards europeus).

Com erava assenyalar que aquests motors tenen problemes d'arrencada en fred quan el dièsel no arrenca a baixes temperatures. En alguns casos, això es deu a l'ús de combustible incorrecte (segons la temporada, s'utilitzen diferents graus en aquests motors, ja que el combustible a l'estiu es congela a baixes temperatures).

Rendiment

A més, a moltes persones no els agraden les qualitats dels motors dièsel com ara una potència i un rang de velocitat de funcionament més baixos, uns nivells de soroll i vibracions més alts.

Un motor de gasolina acostuma a superar un motor dièsel similar pel que fa al rendiment, inclosa la capacitat dels litres. El motor del tipus en qüestió té alhora una corba de parell més alta i uniforme. Una relació de compressió més alta, que proporciona més parell, obliga a utilitzar peces més resistents. Com que són més pesats, la potència es redueix. A més, això afecta la massa del motor i, per tant, del cotxe.

El reduït rang de velocitats de funcionament es deu a l'encesa més llarga del combustible, per la qual cosa no té temps de cremar-se a altes velocitats.

L'augment dels nivells de soroll i vibració provoca un fort augment de la pressió al cilindre durant l'encesa.

Els principals avantatges dels motors dièsel es consideren una major tracció, eficiència i respecte al medi ambient.

La tracció, és a dir, un parell elevat a baixes velocitats, s'explica per la combustió del combustible a mesura que s'injecta. Això proporciona una major capacitat de resposta i fa que sigui més fàcil utilitzar l'energia de manera eficient.

L'economia està impulsada per tots dosbaix consum, i el fet que el gasoil és més barat. A més, és possible utilitzar olis pesats de baixa qualitat a causa de l'absència de requisits estrictes de volatilitat. I com més pesat sigui el combustible, més gran serà l'eficiència del motor. Finalment, els dièsel funcionen amb mescles magres en comparació amb els motors de gasolina i amb una alta relació de compressió. Aquest últim proporciona menys pèrdues de calor amb els gasos d'escapament, és a dir, una major eficiència. Totes aquestes mesures redueixen el consum de combustible. El dièsel, gràcies a això, el gasta un 30-40% menys.

El respecte al medi ambient dels motors dièsel s'explica pel fet que els seus gasos d'escapament tenen un contingut més baix de monòxid de carboni. Això s'aconsegueix mitjançant l'ús de sistemes de neteja sofisticats, gràcies als quals el motor de gasolina compleix ara els mateixos estàndards mediambientals que un motor dièsel. Aquest tipus de motor anteriorment era molt inferior a la gasolina en aquest sentit.

Aplicació

Com es desprèn de què és un motor dièsel i quines són les seves característiques, aquests motors són els més adequats per als casos en què es necessita una gran tracció a baixes revolucions. Per tant, estan equipats amb gairebé tots els autobusos, camions i equips de construcció. Pel que fa als vehicles privats, entre ells aquests paràmetres són els més importants per als SUV. A causa de l' alta eficiència, els models urbans també estan equipats amb aquests motors. A més, són més còmodes de gestionar en aquestes condicions. Les proves de conducció de dièsel ho testimonien.