Dieselmoottori [1] (puhekielessä - diesel) on mäntäpolttomoottori , joka toimii periaatteella, että sumutettu polttoaine syttyy itsestään altistuessaan puristuksen aikana kuumennetulle ilmalle [2] . Sitä käytetään pääasiassa laivoissa, dieselvetureissa, linja-autoissa ja kuorma-autoissa, traktoreissa ja säiliöissä, dieselvoimaloissa, ja 1900-luvun lopulla se yleistyi myös autoissa. Ensimmäisen tällä periaatteella toimivan moottorin rakensi Rudolf Diesel vuonna 1893.
Dieselmoottorien polttoainevalikoima on erittäin laaja, sisältäen kaikki jalostamofraktiot (petrolista polttoöljyyn) ja useita luonnontuotteita (esim. rapsi- ja auringonkukkaöljyt ), joita voidaan käyttää myös biolisäaineina [3] [4 ] ] . Dieselmoottori voi käyttää raakaöljyä jollain menestyksellä.
Vuonna 1824 Sadi Carnot muotoili ajatuksen Carnot-syklistä väittäen, että taloudellisimmassa lämpökoneessa on välttämätöntä lämmittää käyttöneste polttoaineen palamislämpötilaan "tilavuuden muutoksella", eli nopealla puristamalla. . Vuonna 1890 Rudolf Diesel ehdotti oman tapansa toteuttaa tämä periaate käytännössä. Hän sai patentin moottorilleen 23. helmikuuta 1892 [5] (USA:ssa vuonna 1895 [6] ), vuonna 1893 hän julkaisi pamfletin. Hän patentoi myöhemmin useita muita suunnitteluvaihtoehtoja [7] . Useiden epäonnistumisten jälkeen Diesel valmisti ensimmäisen käytännön näytteen, nimeltään dieselmoottori, vuoden 1897 alussa , ja saman vuoden tammikuun 28. päivänä se testattiin onnistuneesti. Diesel osallistui aktiivisesti uuden moottorin lisenssien myyntiin. Huolimatta korkeasta hyötysuhteesta ja helppokäyttöisyydestä höyrykoneeseen verrattuna, tällaisen moottorin käytännön käyttö oli rajallista: se oli suurempi ja raskaampi kuin sen ajan höyrykoneet.
Ensimmäiset dieselmoottorit käyttivät kasviöljyjä tai kevyitä öljytuotteita. On mielenkiintoista, että alun perin hän ehdotti hiilipölyä ihanteellisena polttoaineena - Saksalla, jolla oli suuret hiilivarat, ei ollut öljyä. Kokeet ovat kuitenkin osoittaneet, että hiilipölyä on mahdotonta käyttää polttomoottorin polttoaineena, mikä johtuu pääasiassa sekä itse pölyn että palamisesta syntyvän tuhkan korkeista hankausominaisuuksista. myös suuria ongelmia pölyn syöttämisessä sylintereihin.
Insinööri Ackroyd Stewartesitti aiemmin samanlaisia ajatuksia ja rakensi toimivan moottorin vuonna 1886 (katso puolidiesel ). Hän ehdotti moottoria, jossa ilma vedettiin sylinteriin, puristettiin ja pakotettiin sitten (puristustahdin lopussa) säiliöön, johon ruiskutettiin polttoainetta. Moottorin käynnistämiseksi säiliötä lämmitettiin ulkopuolelta tulevalla lampulla, ja käynnistyksen jälkeen itsenäistä toimintaa ylläpidettiin ilman lisälämmönsyöttöä. Ackroyd Stewart ei huomioinut korkean puristuksen etuja, hän vain kokeili mahdollisuutta poistaa sytytystulpat moottorista, mikä tarkoittaa, että hän ei kiinnittänyt huomiota suurimpaan hyötyyn, polttoainetalouteen.
Dieselistä riippumatta insinööri Gustav Trinkler rakensi Putilovin tehtaalla Pietarissa vuonna 1898 maailman ensimmäisen "korkeapaineisen kompressorittoman öljymoottorin", eli dieselmoottorin nykyaikaisessa muodossaan esikammiolla , jota kutsuttiin "" Trinklerimoottori". Dieselmoottorin ja Trinkler-moottorin valmistamia moottoreita verrattaessa venäläinen malli, joka ilmestyi puolitoista vuotta myöhemmin kuin saksalainen ja testattiin vuotta myöhemmin, osoittautui paljon edistyneemmäksi ja lupaavammaksi. Hydraulisen järjestelmän käyttö pumppaamiseen ja polttoaineen ruiskutukseen mahdollisti erillisen ilmakompressorin luopumisen ja mahdollisti pyörimisnopeuden lisäämisen. "Trinkleri-moottoreissa" ei ollut ilmakompressoria, ja lämmön syöttö niissä oli asteittaista ja ajan myötä pidentynyttä dieselmoottoriin verrattuna. Venäläinen malli osoittautui yksinkertaisemmaksi, luotettavammaksi ja lupaavammaksi kuin saksalainen [8] . Nobelien ja muiden Diesel-lisenssinhaltijoiden painostuksesta moottorin työ kuitenkin lopetettiin vuonna 1902.
Vuonna 1898 Emmanuel Nobel hankki lisenssin Rudolf Dieselin polttomoottoriin. Moottori oli sovitettu toimimaan öljyllä, ei kerosiinilla. Vuonna 1899 Ludwig Nobelin mekaaninen tehdas Pietarissa käynnisti dieselmoottoreiden massatuotannon. Vuonna 1900 Pariisin maailmannäyttelyssä dieselmoottori sai Grand Prix -palkinnon, jota edesauttoi uutinen, että Pietarin Nobelin tehdas oli aloittanut raakaöljyllä toimivien moottoreiden tuotannon. Tätä moottoria kutsuttiin Euroopassa "venäläiseksi dieseliksi" [9] . Erinomainen venäläinen insinööri Arshaulov rakensi ja esitteli ensimmäistä kertaa alkuperäisen suunnittelun korkeapaineisen polttoainepumpun - jota käytetään sylinterissä puristetulla ilmalla ja joka toimii ei-kompressorisuuttimella. [kymmenen]
Tällä hetkellä termiä "dieselmoottori", "dieselmoottori" tai yksinkertaisesti "diesel" käytetään merkitsemään puristussytytteisiä polttomoottoreita, koska Rudolf Dieselin teoriasta tuli perusta tämän tyyppisten nykyaikaisten moottoreiden luomiselle. Tulevaisuudessa, noin 20-30 vuoden ajan, tällaisia moottoreita käytettiin laajalti kiinteissä mekanismeissa ja laivojen voimalaitoksissa, mutta tuolloin olemassa olleet polttoaineen ruiskutusjärjestelmät ilmakompressorilla eivät sallineet dieselmoottoreiden käyttöä korkealla. -nopeusyksiköt . _ Alhainen pyörimisnopeus, polttoaineen ruiskutusjärjestelmän toiminnan kannalta välttämätön ilmakompressorin merkittävä paino teki mahdottomaksi ensimmäisten dieselmoottoreiden käytön ajoneuvoissa .
Saksalainen insinööri Robert Bosch paransi 1920-luvulla sisäänrakennettua korkeapainepolttoainepumppua , laitetta, jota käytetään edelleen laajalti. Hän loi myös onnistuneen muunnoksen kompressorittomaan suuttimeen. Tässä muodossa vaadittu nopea dieselmoottori on tullut yhä suositummaksi apu- ja joukkoliikenteen voimanlähteenä , mutta kaasutinmoottoreita puoltavat argumentit (perinteinen toimintaperiaate, keveys ja alhaiset tuotantokustannukset) mahdollistivat sen henkilö- ja pienkuorma-autoihin asennuksen kysyntä on suuri: XX vuosisadan 50-60 - luvuilta lähtien dieselmoottoria on asennettu suuria määriä kuorma- ja pakettiautoihin , ja 70-luvulla polttoaineen hintojen jyrkän nousun jälkeen maailman halpojen pienten henkilöautojen valmistajat kiinnittävät siihen vakavasti huomiota.
Seuraavina vuosina henkilö- ja kuorma-autojen dieselmoottorit ovat kasvattaneet suosiotaan, ei pelkästään niiden taloudellisuuden ja kestävyyden vuoksi, vaan myös ilmakehään joutuvien päästöjen alhaisemman myrkyllisyyden vuoksi . Kaikilla Euroopan johtavilla autonvalmistajilla on nyt dieselkäyttöisiä malleja.
Dieselmoottoreita käytetään myös rautateillä . Dieselmoottorilla toimivat veturit - dieselveturit - ovat pääasiallinen veturityyppi sähköistymättömillä alueilla, jotka täydentävät sähkövetureita autonomian ansiosta. On myös yksittäisiä kiskovaunuja , kiskovaunuja ja moottoriajoneuvoja, joita käytetään laajalti sähköistetyillä ja sähköistämättömillä osilla radan ja infrastruktuurin kunnossapitoon ja korjaukseen. Joskus moottoriautoja ja pieniä dieseljunia kutsutaan kiskobussiksi .
Venäjällä vuonna 2007 lähes kaikissa kuorma- ja linja-autoissa oli dieselmoottori ja vain pienessä osassa kuorma- ja keskikokoisia linja-autoja oli bensiinimoottori [11] . Vuoteen 2007 verrattuna dieselmoottoreiden osuus kasvoi entisestään .
Moottoreissa, joissa on yhteispaineruiskutusjärjestelmä , koska suuttimen avaamista voidaan hallita korkeapaineisen polttoainepumpun toiminnasta riippumatta, on mahdollista optimoida ruiskutus- ja polttoaineen palamisprosessi monipulssin ansiosta toimittaa. Lopputulos on tämä [12] :
Siten monipulssipolttoaineen syöttö parantaa merkittävästi dieselmoottorin lähes kaikkia ominaisuuksia ja mahdollistaa sen ominaistehon tuomisen lähemmäksi bensiinimoottoreita ja korkeapaineisen turboahtimen läsnäollessa sen ylittämisen [13] . Tästä syystä yhteispaineruiskutusjärjestelmien kehityksen myötä henkilöautojen dieselmoottorit ovat yhä suositumpia.
Sitten sykli toistuu.
Polttokammion suunnittelusta riippuen dieselmoottoreita on useita tyyppejä:
Yllä kuvatun nelitahtisen syklin lisäksi on mahdollista käyttää kaksitahtista sykliä .
Kaksitahtisen syklin puristusiskut ja työisku ovat samanlaisia kuin nelitahtisessa syklissä, mutta ne ovat jonkin verran lyhentyneet, ja kaasunvaihto sylinterissä tapahtuu yhdellä prosessilla - tyhjennyksellä , joka vie sektorin välissä. työiskun loppu ja puristuksen alku.
Työtahdin aikana mäntä menee alas, palamistuotteet poistetaan avautuvien poistoikkunoiden kautta (sylinterin seinässä) tai pakoventtiilien kautta, tuloikkunat avautuvat hieman myöhemmin, sylinteri puhalletaan raitista ilmaa puhaltimesta - puhdistus suoritetaan. Kun mäntä nousee, kaikki ikkunat sulkeutuvat. Puristus alkaa siitä hetkestä, kun tuloikkunat sulkeutuvat. Ennen kuin mäntä saavuttaa TDC:n, syttyvää polttoainetta ruiskutetaan ruiskusta. Laajentuminen tapahtuu - mäntä laskee ja avaa kaikki ikkunat uudelleen jne.
Huuhtelu on kaksitahtisyklin heikko lenkki. Tyhjennysaika muihin sykleihin verrattuna on pieni ja sitä on mahdotonta lisätä, muuten iskun teho heikkenee sen lyhenemisen vuoksi. Nelitahtisessa syklissä puolet syklistä on varattu samoihin prosesseihin. Poisto- ja raitisilmapanoksen erottaminen toisistaan on myös mahdotonta, joten osa ilmasta katoaa suoraan pakoputkeen. Jos syklien vaihto tapahtuu samalla männällä, ikkunoiden avaamisen ja sulkemisen symmetriaan liittyy ongelma. Kaasunvaihdon parantamiseksi on edullisempaa, että pakokaasuikkunat avautuvat ja sulkeutuvat etukäteen. Silloin pakokaasu, joka alkaa aikaisemmin, vähentää sylinterissä olevien jäännöskaasujen painetta tyhjennyksen alkaessa. Kun pakoikkunat suljetaan aikaisemmin ja imuikkunat ovat edelleen auki, sylinteri ladataan ilmalla, ja jos puhallin tuottaa ylipainetta, on mahdollista paineistaa.
Ikkunoita voidaan käyttää sekä pakokaasujen että raitisilman ottoa varten; tällaista puhdistusta kutsutaan aukoksi tai ikkunaksi. Jos pakokaasut vapautuvat sylinterinkannessa olevan venttiilin kautta ja ikkunoita käytetään vain raittiisen ilman sisäänpäästämiseen, huuhtelua kutsutaan venttiiliuraksi (11D45, 14D40, YaAZ-204, −206).
Jokainen PDP-moottoreiden sylinteri sisältää kaksi vastakkain liikkuvaa mäntää; jokainen mäntä ohjaa omia ikkunoitaan - yksi tulo, toinen ulostulo (Fairbanks-Morse - Junkers - Koreyvo -järjestelmä ). Tämän D100-perheen järjestelmän dieselmoottoreita käytettiin ilmailussa dieselvetureissa TE3 , TE10 , säiliömoottoreissa 4TPD, 5TD (F) ( T-64 ), 6TD ( T-80UD ), 6TD -2 ( T-84 ). - Junkersin pommikoneissa ( Jumo 204 , Jumo 205 ).
Kaksitahtisessa moottorissa iskuja tapahtuu kaksi kertaa useammin kuin nelitahtisessa, mutta tyhjennyksen ja iskun lyhenemisen vuoksi kaksitahtimoottori on tehokkaampi kuin nelitahtimoottori. sama tilavuus, ei kaksi, mutta enintään 1,6-1,7 kertaa.
Aikaisemmin kaksitahtisia dieselmoottoreita käytettiin laajalti kaikissa liikennemuodoissa suuren tehotiheyden vuoksi alhaisella nopeudella, jota rajoitti sekä moottorimateriaalien epätäydellisyys (esim. dieselmännät piti valmistaa valuraudasta) , ja vaihdelaatikoiden (pienihammaspyörät, alhaisilla välityssuhteilla), vetogeneraattoreiden epätäydellisyys (roottorin riittämätön lujuus ja keräin-harjayksiköiden epäluotettava toiminta suurilla nopeuksilla). Sekä itse moottoreiden että niiden käyttämien yksiköiden parantuessa on kuitenkin kannattavampaa pakottaa moottoreita nopeutta lisäämällä, mikä on melko vaikea saavuttaa kaksitahtimoottoreissa. Siksi 1960-luvulle mennessä nopeat nelitahtiset dieselmoottorit korvasivat kaksitahtimoottorit ensin tieliikenteessä, sitten dieselvetureissa ja sitten keskisuurissa laivoissa ja kiinteissä asennuksissa. Ja vain suurilla merialuksilla, joissa on suora (vaihteeton) potkurikäyttö, koska työiskujen määrä kaksinkertaistuu samalla nopeudella, kaksitahtinen sykli osoittautuu erityisen hyödylliseksi, kun nopeutta on mahdotonta lisätä. Lisäksi kaksitahtimoottori on teknisesti helpompi peruuttaa. Tämän seurauksena 1980-luvulta lähtien vain erittäin hitaita (50 - 200 rpm) moottoreita, joiden teho on 15 000 - 100 000 hv, on valmistettu kaksitahtiversioina. Kanssa.
Koska pyörrekammion (tai esikammion) tyhjennys on vaikea järjestää kaksitahtisessa syklissä, kaksitahtimoottoreita rakennetaan vain jakamattomilla polttokammioilla, jotka yleensä sijaitsevat männässä.
Mäntä on polttomoottorin kampiakselin lämpökuormitettu osa. Keskikokoisille ja raskaille kaksitahtisille dieselmoottoreille on tyypillistä komposiittimäntien käyttö, jossa käytetään teräspäätä ja duralumiinihelmaa, pääsääntöisesti pakotetulla öljyjäähdytyksellä. Tämän komplikaation päätarkoituksena on vähentää männän kokonaismassaa säilyttäen samalla korkein mahdollinen pohjan lämmönkestävyys ja alentaa lämpötilaa renkaiden vyöhykkeellä.
Raskaat moottorit, joissa on ristipäät , erottuvat omassa ryhmässä . Ristipäämoottoreissa kiertotanko on kiinnitetty ristipäähän - liukusäätimeen, joka on liitetty mäntään tangolla (rullatappi). Ristipää toimii ohjaintaan - ristipäätä - pitkin altistamatta korkeille lämpötiloille ja eliminoi täysin sivuttaisvoimien vaikutuksen mäntään. Tämä rakenne on tyypillinen suurille pitkätahtisille merimoottoreille, usein kaksitoimisille, männän isku niissä voi olla 3 metriä; tällaisten mittojen mäntämännät olisivat ylipainoisia, männät, joilla on tällainen kitka-alue, heikentäisivät merkittävästi mekaanista tehokkuutta (Viime aikoina ristipäämoottoreiden tehon lisäämiseksi on yleisempää käyttää tehostusta kaksoistoiminnan sijaan, koska männän lämpöjärjestelmä on vähemmän stressaavaa. Männän onteloita käytetään kuitenkin edelleen puhdistamisen järjestämiseen).
Useimmat ICE :t on suunniteltu pyörimään vain yhteen suuntaan; jos haluat saada pyörimisen eri suuntiin ulostulossa, käytä peruutusvaihdetta vaihteistossa tai erillistä peruutusvaihdetta. Sähköinen voimansiirto mahdollistaa myös pyörimissuunnan muuttamisen lähdössä.
Alusten, joissa on kiinteän nousun kiinteän nousun moottori jäykästi kytkettynä, on kuitenkin käytettävä käännettäviä moottoreita voidakseen peruuttaa. Moottorin peruuttamiseksi on tarpeen muuttaa venttiilin avaamisen ja polttoaineen ruiskutuksen vaiheita. Tyypillisesti käännettävät moottorit on varustettu nokka-akseleilla, joissa on kaksinkertainen nokkasarja - eteenpäin ja taaksepäin; kun moottori on sammutettu, erikoislaite nostaa venttiilinnostimet, minkä jälkeen nokka-akselit siirretään haluttuun suuntaan. On myös malleja, joissa on käänteinen nokka-akseli - täällä, kun kampiakselin pyörimissuunta muuttuu, nokka-akselin pyörimissuunta säilyy. Kaksitahtiset moottorit, joissa on ääriviivahuuhtelu ja joissa kaasun jakelu tapahtuu männällä, eivät tarvitse erityisiä peruutuslaitteita (ne vaativat kuitenkin polttoaineen ruiskutuksen ajoituksen säätämistä).
Käännettäviä moottoreita käytettiin myös varhaisissa mekaanisesti ohjatuissa dieselvetureissa .
Nykyaikaisten dieselmoottoreiden hyötysuhde on yleensä jopa 40-45 %, joidenkin hitaiden suurten moottoreiden hyötysuhde yli 50 % (esimerkiksi MAN B&W S80ME-C7 kuluttaa vain 155 g/kWh saavuttaen hyötysuhteen 54,4 %) [14 ] . Dieselmoottori ei työprosessin erityispiirteistä johtuen aseta tiukkoja vaatimuksia polttoaineen haihtumiselle, mikä mahdollistaa huonolaatuisten raskaiden polttoaineiden, kuten polttoöljyn, käytön.
Dieselmoottori ei voi kehittää suuria nopeuksia - polttoaineella ei ole aikaa palaa sylintereissä, sen syttyminen kestää käynnistymisajan. Suuri mekaaninen rasitus pakottaa käyttämään massiivisempia ja kalliimpia osia, mikä tekee moottorista raskaamman. Tämä vähentää moottorin ominaistehoa, mikä aiheutti dieselmoottoreiden pienen jakautumisen ilmailussa (vain jotkut Junkers -pommittajat sekä Neuvostoliiton raskaat Pe-8- ja Er-2- pommittajat , jotka on varustettu ACh-30- ja M-40- lentokoneiden moottoreilla suunnitellut A. D. Charomsky ja T. M. Melkumov ). Maksimikäyttöolosuhteissa polttoaine ei pala, mikä johtaa nokipilvien päästöihin , ja polttoaineen syöttöä suurilla nopeuksilla on vähennettävä (mekaaninen tai elektroninen syöttökorjaus).
Mutta alhaisilla nopeuksilla dieselmoottori voi toimia ilman savua suuremmalla syklisellä polttoainesyötöllä. Siksi se tuottaa korkean vääntömomentin alhaisilla kierrosluvuilla, mikä tekee autosta herkemmin liikkeessä kuin sama auto, jossa on bensiinimoottori. Tästä syystä ja erityisesti suuremman hyötysuhteen vuoksi useimmat kuorma-autot on tällä hetkellä varustettu dieselmoottoreilla [15] . Esimerkiksi Venäjällä vuonna 2007 lähes kaikki kuorma-autot ja linja-autot varustettiin dieselmoottoreilla (tämän ajoneuvosegmentin lopullinen siirtyminen bensiinimoottoreista dieselmoottoreihin oli tarkoitus saattaa päätökseen vuoteen 2009 mennessä), ja on myös suunnitteilla henkilöautojen vaihto. dieselmoottoreihin [11] . Tämä on myös etu venemoottoreissa , koska suuri vääntömomentti alhaisilla kierrosluvuilla helpottaa moottorin tehon tehokasta käyttöä ja korkeampi teoreettinen hyötysuhde (katso Carnot-sykli ) johtaa korkeampaan polttoainetehokkuuteen.
Dieselmoottorien pakokaasuissa on tyypillisesti vähemmän hiilimonoksidia (CO) verrattuna bensiinimoottoreihin, mutta nyt, kun bensiinimoottoreissa on otettu käyttöön katalysaattorit , tämä etu on vähemmän ilmeinen. Tärkeimmät myrkylliset kaasut, joita on havaittavissa pakokaasuissa, ovat hiilivedyt (HC tai CH), typen oksidit ( oksidit) (NOx ) [16] ja noki (tai sen johdannaiset) mustan savun muodossa. Suurimmat ilmansaasteet Venäjällä ovat kuorma-autojen ja linja-autojen moottorit , jotka ovat usein vanhoja ja sääntelemättömiä. Samaan aikaan dieselmoottori on polttoainetehokkaampi kuin bensiinimoottori (30-40 %) [17] . Tämä johtuu siitä, että dieselmoottorissa ilman puristussuhde voidaan nostaa suuriin arvoihin verrattuna bensiinimoottoreiden palavan seoksen puristussuhteeseen. Tämän seurauksena pakokaasujen lämpötila ensimmäisessä tapauksessa on 600-700°C, mikä on huomattavasti alhaisempi kuin kaasutinmoottoreiden pakokaasujen lämpötila 800-1100°C. Näin ollen dieselmoottorissa häviää vähemmän lämpöä pakokaasujen mukana. Dieselmoottoreiden polttoainetaloutta l/100 km lisää entisestään dieselpolttoaineen tiheys kuin bensiinin ja nestekaasun .
Toinen tärkeä turvallisuusnäkökohta on se, että dieselpolttoaine on haihtumatonta (eli se haihtuu suhteellisen huonosti eikä muodosta suuria määriä syttyviä höyryjä suljetussa moottoritilassa) - näin ollen dieselmoottorit syttyvät paljon vähemmän, varsinkin kun niissä ei käytetä kipinäsytytysjärjestelmää . Yhdessä korkean polttoainetehokkuuden kanssa tämä johti niiden laajaan käyttöön säiliöissä, koska päivittäisessä ei-taistelutoiminnassa tulipalon vaara moottoritilassa väheni polttoainevuotojen vuoksi, jotka eivät olleet harvinaisia. Bensiinimoottorilla varustettuihin tankkeihin verrattuna on myös pienempi todennäköisyys, että dieselmoottorilla varustettu tankki syttyy tuleen osuessaan siihen taisteluolosuhteissa, vaikka tämä ei suinkaan tarkoita täydellistä tulenkestävyyttä - lisäksi seoksen räjähtämistä. dieselpolttoainehöyryt ilman kanssa lävistetyssä polttoainesäiliössä on seuraukseltaan verrattavissa ammusten räjähdykseen [18] , erityisesti T-34-säiliöissä se johti hitsien repeytymiseen ja räjähtämiseen ylemmässä etuosassa. panssaroitu runko [18] . Toisaalta dieselmoottori on kaasuttimeen verrattuna ominaisteholtaan huonompi, ja siksi joissain tapauksissa (suuri teho pienellä moottoritilalla) voi olla edullisempaa käyttää kaasuttimen voimayksikköä (vaikka tämä on tyypillistä liian kevyelle taisteluyksiköt).
Korkeamman puristussuhteen vuoksi dieselmoottori vaatii enemmän kampiakselin pyörittämistä käynnistettäessä kuin vastaavan iskutilavuuden omaava kaasutettu moottori. Siksi sen käynnistämiseksi on käytettävä käynnistintä , jolla on enemmän tehoa. Samalla puhtaan ilman kulutus mahdollistaa käynnistämisen syöttämällä paineilmaa sylintereihin, mikä antaa joissain tapauksissa merkittäviä etuja sähkökäynnistimellä käynnistämiseen verrattuna - järjestelmä on herkkä ulkolämpötilan laskulle, ei vaadi materiaalit, erityisesti paineilmakäynnistysjärjestelmässä ei ole kuparisia osia, se ei sisällä teknisen henkilöstön terveydelle vaarallisia aineita, eli syövyttäviä emäksiä ja vahvoja happoja, samoin kuin myrkyllistä lyijyä, kadmiumia, kallista hopeaa; se on kevyempi kuin sähkökäynnistysjärjestelmä.
Dieselmoottorien ilmeisiä haittoja ovat kesädieselpolttoaineen sameus ja jähmettyminen (vahautuminen) matalissa lämpötiloissa. Ne ovat myös erittäin herkkiä polttoaineen saastumiselle mekaanisilla hiukkasilla ja vedellä, polttoainelaitteet ovat kalliimpia ja paljon vaikeampi korjata, koska sekä suuttimet [19] että korkeapaineiset polttoainepumput ovat tarkkuuslaitteita. Dieselmoottoreiden korjaus on yleensä paljon kalliimpaa kuin vastaavan luokan bensiinimoottoreiden korjaus. Dieselmoottoreiden litrateho on myös yleensä bensiinimoottoreita alhaisempi, vaikka dieselmoottoreiden vääntömomentti on tasaisempi ja suurempi käyttöalueellaan. Dieselmoottoreiden ympäristötehokkuus oli viime aikoihin asti huomattavasti huonompi kuin bensiinimoottoreilla. Klassisiin dieselmoottoreihin, joissa on mekaanisesti ohjattu ruiskutus, on mahdollista asentaa vain yli 300 °C:n pakokaasun lämpötiloissa toimivia hapettavia pakokaasumuuntimia, jotka hapettavat vain CO:n ja CH:n hiilidioksidiksi (CO 2 ) ja vedeksi, jotka ovat ihmisille vaarattomia. Myös nämä konvertterit epäonnistuivat aiemmin rikkiyhdisteillä tapahtuvan myrkytyksen vuoksi (rikkiyhdisteiden määrä pakokaasuissa riippuu suoraan dieselpolttoaineen rikkimäärästä) ja nokihiukkasten laskeutumisesta katalyytin pinnalle. Tilanne alkoi muuttua vasta viime vuosina Common rail - järjestelmän käyttöönoton yhteydessä . Tässä tyypissä polttoaineen ruiskutus suoritetaan elektronisesti ohjatuilla suuttimilla . Ohjaussähköimpulssin syöttäminen tapahtuu elektronisella ohjausyksiköllä, joka vastaanottaa signaaleja antureista. Anturit valvovat erilaisia moottoriparametreja, jotka vaikuttavat polttoainepulssin kestoon ja ajoitukseen. Joten monimutkaisuuden suhteen moderni - ja ympäristöystävällinen sekä bensiinimoottori - dieselmoottori ei ole millään tavalla huonompi kuin bensiinimoottori, ja useissa parametreissä (monimutkaisuus) se ylittää sen merkittävästi. Joten esimerkiksi, jos polttoainepaine tavanomaisen mekaanisen ruiskutusmoottorin suuttimissa on 100 - 400 baaria (suunnilleen "ilmakehää" vastaava), niin uusimmissa Common rail -järjestelmissä se on välillä 1000 - 2500 baaria. , mikä tuo mukanaan huomattavia ongelmia.. Myös nykyaikaisten kuljetusdieselmoottoreiden katalyyttijärjestelmä on paljon monimutkaisempi kuin bensiinimoottorit, koska katalysaattorin on kyettävä toimimaan olosuhteissa, joissa pakokaasukoostumus on epävakaa, ja joissakin tapauksissa on otettava käyttöön niin kutsuttu hiukkassuodatin ( DPF - hiukkassuodatin ) tarvitaan. Hiukkassuodatin on rakenteeltaan samanlainen kuin perinteinen katalysaattori, joka on asennettu pakosarjan ja pakokaasuvirran katalysaattorin väliin. Hiukkassuodattimeen kehittyy korkea lämpötila, jossa pakokaasujen jäännöshappi voi hapettaa nokihiukkasia. Osa noesta ei kuitenkaan aina hapetu ja jää hiukkassuodattimeen, joten ohjausyksikköohjelma kytkee ajoittain moottorin hiukkassuodattimen puhdistustilaan niin sanotulla jälkiruiskutuksella, eli lisäämällä polttoainetta sylintereihin. palamisvaiheen lopussa kaasujen lämpötilan nostamiseksi ja vastaavasti puhdistaa suodatin polttamalla kertynyt noki pois.
Käytännössä standardi kuljetusten dieselmoottoreiden suunnittelussa on tullut ahtimen läsnäolo ja viime vuosina - välijäähdytin - laite, joka jäähdyttää ilmaa turbiinin puristamisen jälkeen - suuren ilmamassan (happi ) saamiseksi . ) palotilassa jäähdytyksen jälkeen samalla paineella turbiinin jälkeen. Turboahdin (harvemmin ahdin) mahdollistaa massadieselmoottorien tehoominaisuuksien lisäämisen, koska sen avulla voit kuljettaa enemmän ilmaa sylintereiden läpi työjakson aikana.
Periaatteessa dieselmoottorin rakenne on samanlainen kuin bensiinimoottorin. Kuitenkin, koska sylinterin paineet ovat korkeammat puristus- ja laajennusjaksojen aikana, vastaavien osien on oltava vahvempia kuin kaasutetuissa moottoreissa ja siksi raskaampia. Sylinteripeilin pinnan kiillotus on karheampaa ja sylinteripeilien kovuus suurempi. Männänpäät on suunniteltu erityisesti palamisprosessien ominaisuuksiin ja ne on suunniteltu suurempaan puristussuhteeseen. Suorassa (suorassa) ruiskutuksessa männänpäät sisältävät yleensä palotilan. Keskisuurissa ja raskaissa moottoreissa on pääsääntöisesti männät pakotetulla öljyjäähdytyksellä (D100, K6S310DR). Nykyaikaiset moottorit käyttävät yhä enemmän Common rail -voimajärjestelmää , jonka avulla voidaan vähentää polttoaineen kulutusta ja haitallisten aineiden päästöjä sekä vähentää osien kuormitusta ruiskutusprosessin joustavan ohjauksen ansiosta kaikissa moottorin toimintatiloissa.
Dieselmoottoreita käytetään kiinteiden voimalaitosten - dieselgeneraattorivoimaloiden , kiskoilla ( dieselveturit , dieselveturit , dieseljunat , kiskovaunut ) ja telattomat ( henkilöautot , linja - autot , kuorma - autot ) ajoneuvot , itseliikkuvat koneet ja mekanismit ( traktorit , puimurit ) , asfalttitelat , kaavinlaitteet jne.), sekä laivanrakennuksessa pää- ja apumoottoreina.
Nopein dieselauto
23. elokuuta 2006 Bonneville-järven ( Bonneville) avaruudessa lentäjä Andy Greenin ohjaama JCB Dieselmax -prototyyppi asetti uuden dieselautojen maailmannopeusennätyksen - 563,418 km/h . Edellinen ennätys saavutettiin vuonna 1973 ja se oli 379,4 km/h.
Suurin/tehokkain dieselmoottori
Merikäyttöinen , 14-sylinterinen - Wärtsilä-Sulzer RTA96-C , suomalaisen Wärtsilän vuonna 2002 luoma, asennettavaksi suuriin merikonttialuksiin ja tankkereihin, on maailman suurin dieselmoottori. Se on myös polttomoottori, jolla on korkein hyötysuhde: yli 50 % jatkuvassa tilassa. [20] .
Sarjan dieselmoottori suurimmalla sylinterimäärällä
M-504-perheen moottorit ovat kompakteja, nopeita 56-sylinterisiä radiaalidieselvaihteita suurnopeusaluksiin. Sarjatuotantona Zvezdan tehtaalla Pietarissa.
Samanaikaisesti peruutusvaihteella varustetun moottorin pituus on vain 4,5 m ja sen korkeus on vain 1,6 m.
On huomionarvoista, että tässä perheessä on kaksoisyksikkö M-507, jota voidaan pitää 112-sylinterisenä moottorina.
Sanakirjat ja tietosanakirjat | ||||
---|---|---|---|---|
|