Dầu diesel là gì? Nguyên lý hoạt động, thiết bị và đặc tính kỹ thuật của động cơ Điêzen

2024 Tác giả: Erin Ralphs | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-02-19 20:06

Động cơ diesel rất phổ biến trên xe du lịch. Nhiều mô hình có ít nhất một tùy chọn trong phạm vi động cơ. Và điều này là không tính đến xe tải, xe buýt và thiết bị xây dựng, nơi chúng được sử dụng ở khắp mọi nơi. Tiếp theo, chúng ta xem xét động cơ diesel là gì, thiết kế, nguyên lý hoạt động, tính năng.

Định nghĩa

Đơn vị này là động cơ đốt trong kiểu pittông, hoạt động dựa trên sự tự bốc cháy của nhiên liệu nguyên tử hóa từ quá trình đốt nóng hoặc nén.

Tính năng thiết kế

Động cơ xăng có các thành phần cấu tạo giống như động cơ diesel. Sơ đồ hoạt động tổng thể cũng tương tự như vậy. Sự khác biệt nằm ở quá trình hình thành hỗn hợp nhiên liệu không khí và quá trình đốt cháy của nó. Ngoài ra, động cơ diesel là bộ phận bền hơn. Điều này là do tỷ số nén của động cơ xăng gấp đôi (19-24 so với 9-11).

Phân loại

Theo thiết kế của buồng đốt, động cơ diesel được chia thành các tùy chọn với buồng đốt riêng biệt và phun trực tiếp.

Trong lần đầu tiênTrong trường hợp này, buồng đốt được tách ra khỏi xi lanh và được kết nối với nó bằng một kênh. Khi được nén, không khí đi vào buồng kiểu xoáy sẽ được xoắn lại, giúp cải thiện sự hình thành hỗn hợp và quá trình tự bốc cháy, bắt đầu từ đó và tiếp tục trong buồng chính. Động cơ diesel loại này trước đây thường phổ biến trên xe du lịch do thực tế là chúng được phân biệt bởi độ ồn thấp hơn và dải vòng tua lớn từ các tùy chọn được thảo luận bên dưới.

Trong động cơ diesel phun xăng trực tiếp, buồng đốt nằm trong pít-tông, và nhiên liệu được cung cấp cho không gian trên pít-tông. Thiết kế này ban đầu được sử dụng trên động cơ phân khối lớn tốc độ thấp. Chúng được phân biệt bởi độ ồn và độ rung cao và mức tiêu thụ nhiên liệu thấp. Sau đó, với sự ra đời của bơm nhiên liệu cao áp được điều khiển điện tử và tối ưu hóa quá trình đốt cháy, các nhà thiết kế đã đạt được khả năng vận hành ổn định ở dải vòng tua lên đến 4500 vòng / phút. Ngoài ra, tăng hiệu quả, giảm độ ồn và độ rung. Trong số các biện pháp để giảm độ cứng của công việc là một giai đoạn tiền chế nhiều lần. Nhờ đó, động cơ loại này đã trở nên phổ biến trong hai thập kỷ qua.

Theo nguyên lý hoạt động, động cơ diesel được chia thành bốn kỳ và hai kỳ, cũng như động cơ xăng. Các tính năng của chúng được thảo luận bên dưới.

Nguyên tắc hoạt động

Để hiểu động cơ diesel là gì và yếu tố quyết định tính năng hoạt động của nó, cần phải xem xét nguyên lý hoạt động. Việc phân loại động cơ đốt trong piston ở trên dựa trên số lần hành trình có trong chu trình hoạt động, được phân biệt bằng độ lớn của góc quay của trục khuỷu.

Do đó, chu kỳ làm việc của động cơ bốn kỳ bao gồm 4 giai đoạn.

• Lượng nhập. Xảy ra khi trục khuỷu quay từ 0 đến 180 °. Trong trường hợp này, không khí đi vào xi lanh qua van đầu vào mở ở 345-355 °. Đồng thời, trong quá trình trục khuỷu quay 10-15 °, van xả được mở ra, được gọi là sự trùng lặp.
• Nén. Piston di chuyển lên ở 180-360 ° sẽ nén không khí 16-25 lần (tỷ số nén) và van nạp đóng khi bắt đầu hành trình (ở 190-210 °).
• Hành trình làm việc, kéo dài. Xảy ra ở 360-540 °. Khi bắt đầu hành trình, cho đến khi pít-tông đạt tâm điểm chết trên cùng, nhiên liệu được phun vào không khí nóng và bốc cháy. Đây là một đặc điểm của động cơ diesel để phân biệt với động cơ xăng, nơi xảy ra hiện tượng đánh lửa trước. Các sản phẩm cháy tạo thành đẩy piston đi xuống. Trong trường hợp này, thời gian đốt cháy nhiên liệu bằng thời gian được vòi phun cung cấp và kéo dài không quá thời gian của hành trình làm việc. Tức là trong quá trình làm việc, áp suất khí không đổi, do đó động cơ diesel phát triển thêm mômen xoắn. Ngoài ra, một đặc điểm quan trọng của các động cơ như vậy là cần phải cung cấp không khí dư thừa trong xi lanh, vì ngọn lửa chiếm một phần nhỏ của buồng đốt. Tức là, tỷ lệ hỗn hợp nhiên liệu không khí là khác nhau.
• Phát hành. Ở 540-720 ° quay của trục khuỷu, van xả mở và piston di chuyển lên để chuyển khí thải.

Chu kỳ hai kỳ được đặc trưng bởi các giai đoạn rút ngắn và một quá trình trao đổi khí trong xi lanh (thanh lọc) xảy ra giữa thời điểm kết thúc hành trình và khi bắt đầu nén. Khi piston di chuyển xuống, các sản phẩm của quá trình đốt cháy được loại bỏ qua các van xả hoặc cửa sổ (trong thành xi lanh). Sau đó, cửa sổ hút gió được mở ra để đón không khí trong lành. Khi piston tăng lên, tất cả các cửa sổ đóng lại và quá trình nén bắt đầu. Ngay trước khi đạt đến TDC, nhiên liệu sẽ được phun vào và đốt cháy, quá trình mở rộng bắt đầu.

Do khó làm sạch buồng xoáy, động cơ hai thì chỉ khả dụng với hệ thống phun trực tiếp.

Hiệu suất của động cơ như vậy cao hơn 1,6-1,7 lần so với hiệu suất của động cơ diesel loại bốn kỳ. Sự tăng trưởng của nó được cung cấp bởi việc thực hiện các động tác thường xuyên gấp đôi, nhưng bị giảm một phần do kích thước và độ thổi nhỏ hơn của chúng. Do số lượng hành trình tăng gấp đôi, chu kỳ hai hành trình đặc biệt phù hợp nếu không thể tăng tốc độ.

Vấn đề chính của những động cơ này là thu hồi do thời gian hoạt động ngắn, không thể bù đắp nếu không làm giảm hiệu quả bằng cách rút ngắn hành trình. Ngoài ra, không thể tách khí thải và không khí trong lành, do đó phần nào của khí thải sau được loại bỏ cùng với khí thải. Vấn đề này có thể được giải quyết bằng cách cung cấp các cửa sổ thoát khí trước. Trong trường hợp này, các khí bắt đầu được loại bỏ trước khi thanh lọc và sau khi đóng cửa xả, xi lanh được bổ sung không khí trong lành.

Bên cạnh đó, khisử dụng một xi lanh, có những khó khăn với sự đồng bộ của việc đóng / mở cửa sổ, do đó có động cơ (PDP) trong đó mỗi xi lanh có hai piston chuyển động trên cùng một mặt phẳng. Một trong số chúng kiểm soát lượng hút vào, cái còn lại kiểm soát khí thải.

Theo cơ chế thực hiện, thanh lọc được chia thành rãnh (cửa sổ) và rãnh van. Trong trường hợp đầu tiên, các cửa sổ đóng vai trò là cửa ra vào và cửa ra. Tùy chọn thứ hai liên quan đến việc sử dụng chúng làm cổng nạp và van trong đầu xi lanh đóng vai trò như một cửa ra.

Thường sử dụng động cơ diesel hai thì trên các phương tiện hạng nặng như tàu thủy, đầu máy diesel, xe tăng.

Hệ thống nhiên liệu

Thiết bị nhiên liệu của động cơ diesel phức tạp hơn nhiều so với động cơ xăng. Điều này là do yêu cầu cao về độ chính xác của việc cung cấp nhiên liệu về thời gian, số lượng và áp suất. Các thành phần chính của hệ thống nhiên liệu - bơm phun, kim phun, bộ lọc.

Hệ thống cung cấp nhiên liệu điều khiển bằng máy tính (Common-Rail) được sử dụng rộng rãi. Cô ấy phun nó trong hai bức ảnh. Đầu tiên trong số chúng là loại nhỏ, phục vụ cho việc tăng nhiệt độ trong buồng đốt (phun trước), giúp giảm tiếng ồn và độ rung. Ngoài ra, hệ thống này còn tăng 25% mô-men xoắn ở tốc độ thấp, giảm 20% mức tiêu thụ nhiên liệu và hàm lượng muội than trong khí thải.

Tăng áp

Tua bin được sử dụng rộng rãi trên động cơ diesel. Điều này là do áp suất của khí thải cao hơn (1,5-2) lần,quay tuabin, giúp tránh độ trễ tuabin bằng cách tăng tốc từ vòng tua máy thấp hơn.

Khởi đầu nguội lạnh

Bạn có thể tìm thấy rất nhiều nhận xét rằng động cơ diesel không khởi động ở nhiệt độ thấp. Khó khăn khi khởi động động cơ như vậy trong điều kiện lạnh là do điều này đòi hỏi nhiều năng lượng hơn. Để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình, chúng được trang bị một máy gia nhiệt sơ bộ. Thiết bị này được thể hiện bằng các phích cắm dạ quang đặt trong các buồng đốt, khi bật lửa sẽ đốt nóng không khí trong đó và hoạt động thêm 15-25 giây sau khi khởi động để đảm bảo sự ổn định của động cơ lạnh. Nhờ đó, động cơ diesel được khởi động ở nhiệt độ -30 … -25 ° С.

Tính năng dịch vụ

Để đảm bảo độ bền khi vận hành, bạn cần biết động cơ diesel là gì và cách bảo dưỡng. Tỷ lệ tương đối thấp của động cơ đang được xem xét so với động cơ xăng, trong số những thứ khác, được giải thích bằng cách bảo dưỡng phức tạp hơn.

Trước hết, điều này liên quan đến hệ thống nhiên liệu có độ phức tạp cao. Do đó, động cơ diesel cực kỳ nhạy cảm với hàm lượng nước và các hạt cơ học trong nhiên liệu, và việc sửa chữa nó cũng như toàn bộ động cơ sẽ tốn kém hơn, so với xăng cùng cấp.

Trong trường hợp tuabin, các yêu cầu về chất lượng của dầu động cơ cũng rất cao. Tài nguyên của nó thường là 150 nghìn km và chi phí cao.

Trong mọi trường hợp, động cơ diesel nên được thay dầu thường xuyên hơn động cơ xăng (2 lần theo tiêu chuẩn Châu Âu).

Như nó đã từng làlưu ý rằng các động cơ này có vấn đề khởi động nguội khi động cơ diesel không khởi động ở nhiệt độ thấp. Trong một số trường hợp, điều này là do sử dụng sai nhiên liệu (tùy theo mùa mà các loại động cơ khác nhau được sử dụng, vì mùa hè nhiên liệu bị đóng băng ở nhiệt độ thấp).

Hiệu suất

Ngoài ra, nhiều người không thích những phẩm chất như vậy của động cơ diesel như công suất và dải tốc độ vận hành thấp hơn, độ ồn và độ rung cao hơn.

Một động cơ xăng thường vượt trội hơn một động cơ diesel tương tự về hiệu suất, kể cả dung tích lít. Động cơ thuộc loại được đề cập đồng thời có đường cong mômen xoắn cao hơn và đều. Tỷ số nén cao hơn, cung cấp nhiều mô-men xoắn hơn, buộc sử dụng các bộ phận mạnh hơn. Vì chúng nặng hơn nên sức mạnh bị giảm. Ngoài ra, điều này ảnh hưởng đến khối lượng của động cơ, và do đó là chiếc xe.

Phạm vi vận hành nhỏ là do nhiên liệu đánh lửa lâu hơn, do đó nó không có thời gian để cháy hết ở tốc độ cao.

Mức độ rung và tiếng ồn tăng lên gây ra sự tăng mạnh áp suất trong xi lanh trong quá trình đánh lửa.

Những ưu điểm chính của động cơ diesel được coi là lực kéo, hiệu quả và thân thiện với môi trường cao hơn.

Lực kéo, tức là mô-men xoắn cao ở tốc độ thấp, được giải thích là do quá trình đốt cháy nhiên liệu khi nó được phun vào. Điều này mang lại khả năng phản hồi cao hơn và giúp sử dụng điện năng hiệu quả dễ dàng hơn.

Nền kinh tế được thúc đẩy bởi cả haitiêu thụ thấp và thực tế là nhiên liệu diesel rẻ hơn. Ngoài ra, có thể sử dụng dầu nặng cấp thấp vì không có yêu cầu nghiêm ngặt về độ bay hơi. Và nhiên liệu càng nặng thì hiệu suất của động cơ càng cao. Cuối cùng, động cơ diesel chạy trên hỗn hợp nhẹ hơn so với động cơ xăng và ở tỷ số nén cao. Loại thứ hai cung cấp ít tổn thất nhiệt hơn với khí thải, tức là, hiệu quả cao hơn. Tất cả các biện pháp này làm giảm mức tiêu thụ nhiên liệu. Nhờ đó, Diesel đã tiêu ít hơn 30-40%.

Tính thân thiện với môi trường của động cơ diesel được giải thích là do khí thải của chúng có hàm lượng carbon monoxide thấp hơn. Điều này đạt được bằng cách sử dụng các hệ thống làm sạch phức tạp, nhờ đó động cơ xăng hiện nay đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường tương tự như động cơ diesel. Loại động cơ này trước đây thua kém đáng kể so với xăng về mặt này.

Đơn

Như đã rõ động cơ diesel là gì và đặc điểm của nó, những động cơ như vậy phù hợp nhất cho những trường hợp cần lực kéo cao ở vòng tua thấp. Do đó, chúng được trang bị hầu hết các loại xe buýt, xe tải và thiết bị xây dựng. Đối với xe cá nhân, trong số đó các thông số như vậy là quan trọng nhất đối với xe SUV. Do hiệu suất cao, các mẫu xe đô thị cũng được trang bị động cơ này. Ngoài ra, chúng thuận tiện hơn để quản lý trong điều kiện như vậy. Các ổ đĩa thử nghiệm động cơ diesel là minh chứng cho điều này.