Cos'è il diesel? Il principio di funzionamento, dispositivo e caratteristiche tecniche del motore diesel

2024 Autore: Erin Ralphs | [email protected]. Ultima modifica: 2024-02-19 17:05

I motori diesel sono molto comuni nelle autovetture. Molti modelli hanno almeno un'opzione nella gamma di motori. E questo senza tener conto di camion, autobus e macchine movimento terra, dove vengono utilizzati ovunque. Successivamente, consideriamo cos'è un motore diesel, il design, il principio di funzionamento, le caratteristiche.

Definizione

Questa unità è un motore a combustione interna alternativo, il cui funzionamento si basa sull'autoaccensione del combustibile atomizzato per riscaldamento o compressione.

Caratteristiche del design

Un motore a benzina ha gli stessi elementi strutturali di un motore diesel. Anche lo schema di funzionamento nel suo insieme è simile. La differenza sta nei processi di formazione della miscela aria-carburante e nella sua combustione. Inoltre, i motori diesel sono parti più durevoli. Ciò è dovuto a circa il doppio del rapporto di compressione dei motori a benzina (19-24 contro 9-11).

Classificazione

Secondo il design della camera di combustione, i motori diesel sono suddivisi in opzioni con camera di combustione separata e con iniezione diretta.

Nel primoIn questo caso la camera di combustione è separata dal cilindro e collegata ad esso tramite un canale. Quando viene compressa, l'aria che entra nella camera a vortice viene attorcigliata, il che migliora la formazione della miscela e l'autoaccensione, che inizia lì e continua nella camera principale. I motori diesel di questo tipo erano in precedenza comuni nelle autovetture per il fatto che si distinguevano per un livello di rumorosità inferiore e un'ampia gamma di regimi rispetto alle opzioni discusse di seguito.

Nei motori diesel con iniezione diretta, la camera di combustione si trova nel pistone e il carburante viene fornito nello spazio sopra il pistone. Questo design è stato originariamente utilizzato su motori ad alto volume a bassa velocità. Si distinguevano per un elevato livello di rumore e vibrazioni e un basso consumo di carburante. Successivamente, con l'avvento delle pompe del carburante ad alta pressione controllate elettronicamente e l'ottimizzazione del processo di combustione, i progettisti hanno ottenuto un funzionamento stabile a una gamma fino a 4500 giri/min. Inoltre, maggiore efficienza, riduzione dei livelli di rumore e vibrazioni. Tra le misure per ridurre la rigidità del lavoro c'è una pre-iniezione multistadio. Grazie a questo, motori di questo tipo si sono diffusi negli ultimi due decenni.

Secondo il principio di funzionamento, i motori diesel sono divisi in quattro tempi e due tempi, oltre ai motori a benzina. Le loro caratteristiche sono discusse di seguito.

Principio di funzionamento

Per capire cos'è un motore diesel e cosa ne determina le caratteristiche funzionali, è necessario considerare il principio di funzionamento. La suddetta classificazione dei motori a combustione interna a pistoni si basa sul numero di corse incluse nel ciclo operativo, che si distinguono per l'ampiezza dell'angolo di rotazione dell'albero motore.

Pertanto, il ciclo di lavoro dei motori a quattro tempi comprende 4 fasi.

• Assunzione. Si verifica quando l'albero motore ruota da 0 a 180°. In questo caso l'aria passa nel cilindro attraverso la valvola di ingresso aperta a 345-355°. Allo stesso tempo, durante la rotazione dell'albero motore di 10-15 °, viene aperta la valvola di scarico, che è chiamata sovrapposizione.
• Compressione. Il pistone salendo a 180-360° comprime l'aria 16-25 volte (rapporto di compressione) e la valvola di aspirazione si chiude ad inizio corsa (a 190-210°).
• Corsa di lavoro, estensione. Si verifica a 360-540°. All'inizio della corsa, finché il pistone non raggiunge il punto morto superiore, il carburante viene iniettato nell'aria calda e acceso. Questa è una caratteristica dei motori diesel che li distingue dai motori a benzina, dove si verifica l'anticipo dell'accensione. I prodotti di combustione risultanti spingono il pistone verso il basso. In questo caso il tempo di combustione del combustibile è pari al tempo della sua erogazione da parte dell'ugello e non supera la durata della corsa di lavoro. Cioè, durante il processo di lavoro, la pressione del gas è costante, per cui i motori diesel sviluppano più coppia. Anche una caratteristica importante di tali motori è la necessità di fornire aria in eccesso nel cilindro, poiché la fiamma occupa una piccola parte della camera di combustione. Cioè, la proporzione della miscela aria-carburante è diversa.
• Rilascio. A 540-720° di rotazione dell'albero motore, la valvola di scarico è aperta e il pistone si alza per spostare i gas di scarico.

Il ciclo a due tempi è caratterizzato da fasi abbreviate e da un unico processo di scambio gassoso nel cilindro (spurgo) che si verifica tra la fine della corsa e l'inizio della compressione. Quando il pistone si abbassa, i prodotti della combustione vengono rimossi attraverso le valvole di scarico o finestre (nella parete del cilindro). Successivamente, le finestre di ingresso vengono aperte per far entrare aria fresca. Quando il pistone si alza, tutte le finestre si chiudono e inizia la compressione. Poco prima del raggiungimento del PMS, il carburante viene iniettato e acceso, inizia l'espansione.

A causa della difficoltà di spurgo della camera di turbolenza, i motori a due tempi sono disponibili solo con iniezione diretta.

Le prestazioni di tali motori sono 1,6-1,7 volte superiori alle prestazioni di un motore diesel a quattro tempi. La sua crescita è data dall'esecuzione due volte più frequente di colpi di lavoro, ma è parzialmente ridotta a causa delle loro dimensioni ridotte e della soffiatura. A causa del doppio numero di corse, il ciclo a due tempi è particolarmente rilevante se è impossibile aumentare la velocità.

Il problema principale di questi motori è lo scavenging a causa della sua breve durata, che non può essere compensata senza ridurre l'efficienza accorciando la corsa. Inoltre, è impossibile separare lo scarico e l'aria fresca, a causa della quale parte di quest'ultima viene rimossa con i gas di scarico. Questo problema può essere risolto fornendo finestre di scarico anticipate. In questo caso, i gas iniziano a essere rimossi prima dello spurgo e, dopo la chiusura dell'uscita, il cilindro viene riempito con aria fresca.

Inoltre, quandoutilizzando un cilindro si hanno difficoltà con il sincronismo apertura/chiusura finestrini, quindi esistono motori (PDP) in cui ogni cilindro ha due pistoni che si muovono sullo stesso piano. Uno di loro controlla l'aspirazione, l' altro controlla lo scarico.

Secondo il meccanismo di implementazione, lo spurgo è diviso in scanalato (finestra) e scanalato con valvola. Nel primo caso, le finestre fungono sia da aperture di ingresso che di uscita. La seconda opzione prevede il loro utilizzo come porte di aspirazione e la valvola nella testata del cilindro funge da uscita.

Di solito i motori diesel a due tempi vengono utilizzati su veicoli pesanti come navi, locomotive diesel, carri armati.

Sistema carburante

L'equipaggiamento del carburante dei motori diesel è molto più complicato di quello dei motori a benzina. Ciò è dovuto agli elevati requisiti di precisione dell'alimentazione di carburante in termini di tempo, quantità e pressione. I componenti principali del sistema di alimentazione: pompa di iniezione, iniettori, filtro.

Il sistema di alimentazione del carburante controllato da computer (Common-Rail) è ampiamente utilizzato. Lo schizza in due colpi. Il primo è piccolo, serve ad aumentare la temperatura nella camera di combustione (pre-iniezione), che riduce il rumore e le vibrazioni. Inoltre, questo sistema aumenta la coppia ai bassi regimi del 25%, riduce il consumo di carburante del 20% e il contenuto di fuliggine nei gas di scarico.

Turbocarica

Le turbine sono ampiamente utilizzate sui motori diesel. Ciò è dovuto alla maggiore (1,5-2) volte la pressione dei gas di scarico, chefar girare la turbina, che evita il ritardo del turbo fornendo una spinta dai regimi più bassi.

Inizio a freddo

Puoi trovare molte recensioni sul fatto che il diesel non si avvia a basse temperature. La difficoltà di avviare tali motori a basse temperature è dovuta al fatto che ciò richiede più energia. Per facilitare il processo, sono dotati di un preriscaldatore. Questo dispositivo è rappresentato da candelette poste nelle camere di combustione, che, all'inserimento del contatto, riscaldano l'aria al loro interno e funzionano per altri 15-25 secondi dopo l'avvio per garantire la stabilità del motore freddo. Grazie a ciò, i motori diesel vengono avviati a temperature di -30 … -25 ° С.

Caratteristiche del servizio

Per garantire la durata nel funzionamento, devi sapere cos'è un motore diesel e come mantenerlo. La prevalenza relativamente bassa dei motori in esame rispetto ai motori a benzina è spiegata, tra l' altro, da una manutenzione più complessa.

Prima di tutto, questo riguarda il sistema di alimentazione ad alta complessità. Per questo motivo, i motori diesel sono estremamente sensibili al contenuto di acqua e particelle meccaniche nel carburante e la sua riparazione è più costosa, così come il motore nel suo insieme, rispetto alla benzina dello stesso livello.

Nel caso di una turbina, anche i requisiti per la qualità dell'olio motore sono elevati. La sua risorsa è solitamente di 150 mila km e il costo è elevato.

In ogni caso, i motori diesel dovrebbero essere cambiati più spesso dell'olio rispetto ai motori a benzina (2 volte secondo gli standard europei).

Com'eranotato che questi motori hanno problemi di avviamento a freddo quando il diesel non si avvia a basse temperature. In alcuni casi, ciò è causato dall'uso del carburante sbagliato (a seconda della stagione, su tali motori vengono utilizzati tipi diversi, poiché il carburante estivo si congela alle basse temperature).

Prestazioni

Inoltre, a molte persone non piacciono le qualità dei motori diesel come potenza e gamma di velocità operative inferiori, livelli di rumore e vibrazioni più elevati.

Un motore a benzina di solito supera un motore diesel simile in termini di prestazioni, inclusa la capacità in litri. Il motore del tipo in questione ha allo stesso tempo una curva di coppia più elevata e uniforme. Un rapporto di compressione più elevato, che fornisce più coppia, costringe all'uso di parti più forti. Poiché sono più pesanti, la potenza è ridotta. Inoltre, ciò influisce sulla massa del motore, e quindi sull'auto.

Il ridotto intervallo di velocità di esercizio è dovuto all'accensione più lunga del carburante, per cui non ha il tempo di esaurirsi alle alte velocità.

L'aumento dei livelli di rumore e vibrazioni provoca un forte aumento della pressione nel cilindro durante l'accensione.

I principali vantaggi dei motori diesel sono considerati una maggiore trazione, efficienza e rispetto dell'ambiente.

La trazione, ovvero l'elevata coppia ai bassi regimi, si spiega con la combustione del carburante durante l'iniezione. Ciò fornisce una maggiore reattività e semplifica l'uso efficiente dell'energia.

L'economia è guidata da entrambibassi consumi e il fatto che il gasolio sia più economico. Inoltre, è possibile utilizzare oli pesanti di bassa qualità in quanto a causa dell'assenza di severi requisiti di volatilità. E più pesante è il carburante, maggiore è l'efficienza del motore. Infine, i diesel funzionano con miscele magre rispetto ai motori a benzina e con un rapporto di compressione elevato. Quest'ultimo fornisce una minore dispersione di calore con i gas di scarico, ovvero una maggiore efficienza. Tutte queste misure riducono il consumo di carburante. Diesel, grazie a questo, lo spende il 30-40% in meno.

La compatibilità ambientale dei motori diesel è spiegata dal fatto che i loro gas di scarico hanno un contenuto inferiore di monossido di carbonio. Ciò si ottiene utilizzando sofisticati sistemi di pulizia, grazie ai quali il motore a benzina soddisfa ora gli stessi standard ambientali di un motore diesel. Questo tipo di motore era in precedenza significativamente inferiore alla benzina in questo senso.

Applicazione

Come risulta chiaro da cos'è un motore diesel e quali sono le sue caratteristiche, tali motori sono più adatti nei casi in cui è necessaria una trazione elevata a bassi regimi. Pertanto, sono dotati di quasi tutti gli autobus, camion e macchine movimento terra. Per quanto riguarda i veicoli privati, tra questi questi parametri sono più importanti per i SUV. A causa dell'elevata efficienza, anche i modelli urbani sono dotati di questi motori. Inoltre, sono più convenienti da gestire in tali condizioni. I test drive diesel lo testimoniano.