Motor diesel

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 26 iunie 2022; verificările necesită 4 modificări .

Motorul diesel [1] (colocvial - diesel) este un motor cu combustie internă alternativă , care funcționează pe principiul autoaprinderii combustibilului atomizat prin expunerea la aerul încălzit în timpul compresiei [2] . Este folosit în principal pe nave, locomotive diesel, autobuze și camioane, tractoare și tancuri, centrale electrice diesel, iar până la sfârșitul secolului al XX-lea s-a răspândit și pe mașini. Primul motor care funcționează pe acest principiu a fost construit de Rudolf Diesel în 1893.

Gama de carburanți pentru motoarele diesel este foarte largă, incluzând toate fracțiile de rafinărie (de la kerosen la păcură) și o serie de produse naturale (de exemplu, uleiurile de rapiță și de floarea soarelui ), care pot fi utilizate și ca bioaditivi [3] [4 ]. ] . Un motor diesel poate funcționa cu țiței cu oarecare succes.

Istorie

În 1824, Sadi Carnot a formulat ideea ciclului Carnot , susținând că, în cel mai economic motor termic , este necesară încălzirea fluidului de lucru la temperatura de ardere a combustibilului prin „schimbarea volumului”, adică compresie rapidă. . În 1890, Rudolf Diesel și-a propus propriul mod de a pune în practică acest principiu. A primit un brevet pentru motorul său la 23 februarie 1892 [5] (în SUA în 1895 [6] ), în 1893 a publicat un pamflet. Mai multe opțiuni de design au fost brevetate de el mai târziu [7] . După mai multe defecțiuni, primul eșantion practic, numit motor diesel, a fost construit de Diesel la începutul anului 1897 , iar la 28 ianuarie a aceluiași an a fost testat cu succes. Diesel s-a angajat activ în vânzarea de licențe pentru noul motor. În ciuda eficienței ridicate și ușurinței de operare în comparație cu un motor cu abur, utilizarea practică a unui astfel de motor a fost limitată: era mai mare și mai grea decât motoarele cu abur din acea vreme.

Primele motoare diesel funcționau cu uleiuri vegetale sau produse petroliere ușoare. Interesant este că inițial a propus praful de cărbune drept combustibil ideal - Germania, cu rezerve mari de cărbune, nu avea petrol. Experimentele au arătat însă imposibilitatea utilizării prafului de cărbune ca combustibil pentru un motor cu ardere internă, în primul rând datorită proprietăților abrazive ridicate atât ale prafului în sine, cât și ale cenușii rezultate din ardere; au existat si mari probleme cu alimentarea cu praf la cilindri.

Inginerul Ackroyd Stewarta exprimat anterior idei similare și a construit un motor funcțional în 1886 (vezi semi- diesel ). El a propus un motor în care aerul a fost atras în cilindru, comprimat și apoi forțat (la sfârșitul cursei de compresie) într-un recipient în care a fost injectat combustibil. Pentru a porni motorul, recipientul a fost încălzit de o lampă din exterior, iar după pornire, funcționarea independentă a fost menținută fără alimentare suplimentară de căldură. Ackroyd Stewart nu a luat în considerare beneficiile compresiei înalte, el doar experimenta cu posibilitatea eliminării bujiilor din motor, adică nu a acordat atenție celui mai mare beneficiu, eficiența consumului de combustibil.

Independent de Diesel, în 1898, la uzina Putilov din Sankt Petersburg , inginerul Gustav Trinkler a construit primul „motor cu ulei fără compresor de înaltă presiune” din lume, adică un motor diesel în forma sa modernă, cu o precamera , care a fost numit „ motor Trinkler”. Când se compară motoarele construite de motorul diesel și motorul Trinkler, designul rusesc, care a apărut cu un an și jumătate mai târziu decât cel german și testat un an mai târziu, s-a dovedit a fi mult mai avansat și promițător. Utilizarea unui sistem hidraulic pentru pompare și injecție de combustibil a făcut posibilă renunțarea la un compresor de aer separat și a făcut posibilă creșterea vitezei de rotație. „Trinkler-motoarele” nu aveau compresor de aer, iar aportul de căldură în ele era mai gradual și extins în timp în comparație cu motorul Diesel. Designul rusesc s-a dovedit a fi mai simplu, mai fiabil și mai promițător decât cel german [8] . Cu toate acestea, sub presiunea premiilor Nobel și a altor deținători de licențe Diesel, lucrările la motor au fost oprite în 1902.

În 1898, Emmanuel Nobel a obținut o licență pentru motorul cu ardere internă al lui Rudolf Diesel. Motorul a fost adaptat să funcționeze cu ulei, nu pe kerosen. În 1899, Uzina Mecanică Ludwig Nobel din Sankt Petersburg a lansat producția de masă de motoare diesel. În 1900, la Expoziția Mondială de la Paris , motorul diesel a primit Marele Premiu, care a fost facilitat de vestea că uzina Nobel din Sankt Petersburg a lansat producția de motoare care funcționau pe țiței. Acest motor a fost numit „diesel rusesc” în Europa [9] . Remarcabilul inginer rus Arshaulov a construit și a introdus pentru prima dată o pompă de combustibil de înaltă presiune cu un design original - condusă de aer comprimat în cilindru, care funcționează cu o duză fără compresor. [zece]

În prezent, termenul „motor diesel”, „motor diesel” sau pur și simplu „motorină” este folosit pentru a desemna motoarele cu combustie internă cu aprindere prin compresie, deoarece teoria lui Rudolf Diesel a devenit baza pentru crearea motoarelor moderne de acest tip. În viitor, timp de aproximativ 20-30 de ani, astfel de motoare au fost utilizate pe scară largă în mecanismele staționare și centralele electrice ale navelor marine, cu toate acestea, sistemele de injecție de combustibil cu compresoare de aer care existau la acea vreme nu permiteau utilizarea motoarelor diesel în înaltă -unități de viteză . Viteza redusă de rotație, greutatea semnificativă a compresorului de aer , necesară funcționării sistemului de injecție a combustibilului, a făcut imposibilă utilizarea primelor motoare diesel în vehicule .

În anii 1920, inginerul german Robert Bosch a îmbunătățit pompa de combustibil de înaltă presiune încorporată , un dispozitiv care este și astăzi utilizat pe scară largă. De asemenea, a creat o modificare cu succes a duzei fără compresor. Motorul diesel de mare viteză solicitat în această formă a devenit din ce în ce mai popular ca unitate de putere pentru transportul auxiliar și în comun , cu toate acestea, argumentele în favoarea motoarelor cu carburator (principiul tradițional de funcționare, ușurință și cost de producție scăzut) le-au permis să fie la mare căutare pentru instalarea pe autoturisme de pasageri și camioane mici: din anii 50  - 60 ai secolului XX, motorul diesel a fost instalat în cantități mari în camioane și furgonete , iar în anii 70, după o creștere bruscă a prețurilor la combustibil, producătorii mondiali de mașini mici ieftine îi acordă o atenție deosebită.

În următorii ani, motoarele diesel pentru mașini și camioane au crescut în popularitate, nu numai datorită economiei și durabilității lor, ci și datorită toxicității mai scăzute a emisiilor în atmosferă . Toți principalii producători de mașini europeni au acum modele cu motor diesel.

Motoarele diesel sunt folosite și pe calea ferată . Locomotivele care folosesc motor diesel - locomotive diesel  - sunt principalul tip de locomotive din zonele neelectrificate, completand locomotivele electrice datorita autonomiei. Există, de asemenea , vagoane unice , vagoane și autovehicule, care sunt utilizate pe scară largă pe tronsoane electrificate și neelectrificate pentru întreținerea și repararea căii și a infrastructurii. Uneori, autoturismele și trenurile diesel mici sunt denumite autobuze feroviare .

În Rusia în 2007, aproape toate camioanele și autobuzele aveau motoare diesel și doar o mică parte dintre camioane și autobuze de dimensiuni medii aveau motoare pe benzină [11] . Față de 2007, procentul motoarelor diesel a crescut și mai mult .

Cum funcționează

Ciclu în patru timpi

La motoarele cu sistem de combustibil common rail , datorită capacității de a controla deschiderea duzei, indiferent de funcționarea pompei de combustibil de înaltă presiune, devine posibilă optimizarea procesului de injecție și ardere a combustibilului datorită multi-pulsului. livra. Concluzia este aceasta [12] :

Astfel, alimentarea cu combustibil cu mai multe impulsuri îmbunătățește semnificativ aproape toate caracteristicile unui motor diesel și face posibilă aducerea puterii sale specifice mai aproape de motoarele pe benzină și, în prezența unei turboalimentări de înaltă presiune , să o depășească [13] . Din acest motiv, odată cu dezvoltarea sistemelor common rail, motoarele diesel din mașinile de pasageri devin din ce în ce mai populare.

Apoi ciclul se repetă.

În funcție de designul camerei de ardere, există mai multe tipuri de motoare diesel:

Ciclu în doi timpi

În plus față de ciclul în patru timpi descris mai sus, este posibil să utilizați un ciclu în doi timpi .

Cursele de compresie și cursa de lucru ale unui ciclu în doi timpi sunt similare cu cele ale unui ciclu în patru timpi, dar sunt oarecum scurtate, iar schimbul de gaze în cilindru se realizează într-un singur proces - purjare , care ocupă sectorul dintre sfârşitul cursei de lucru şi începutul compresiei.

În timpul cursei de lucru, pistonul coboară, produsele de ardere sunt îndepărtate prin ferestrele de evacuare care se deschid (în peretele cilindrului) sau prin supapele de evacuare, geamurile de admisie se deschid puțin mai târziu, cilindrul este suflat cu aer proaspăt de la suflantă - se efectuează epurarea. Când pistonul se ridică, toate ferestrele se închid. Din momentul în care geamurile de admisie se închid, începe compresia. Înainte ca pistonul să atingă PMS, combustibilul inflamabil este pulverizat din injector. Are loc o expansiune - pistonul coboară și deschide din nou toate ferestrele etc.

Scavengingul este veriga slabă în ciclul în doi timpi. Timpul de purjare, în comparație cu alte cicluri, este mic și este imposibil de mărit, altfel eficiența cursei va scădea din cauza scurtării acesteia. Într-un ciclu în patru timpi, jumătate din ciclu este alocată pentru aceleași procese. De asemenea, este imposibil să separați complet evacuarea și încărcarea cu aer proaspăt, astfel încât o parte din aer se pierde, mergând direct în conducta de evacuare. Dacă schimbarea ciclurilor este asigurată de același piston, există o problemă asociată cu simetria deschiderii și închiderii ferestrelor. Pentru un schimb mai bun de gaz, este mai avantajos să existe o deschidere și închidere anticipată a geamurilor de evacuare. Apoi, evacuarea, începând mai devreme, va asigura o scădere a presiunii gazelor reziduale din cilindru până la începutul purjării. Cu geamurile de evacuare închise mai devreme și ferestrele de admisie încă deschise, cilindrul este reîncărcat cu aer, iar dacă suflanta asigură o presiune în exces, devine posibilă presurizarea.

Ferestrele pot fi folosite atât pentru gazele de evacuare, cât și pentru admisia de aer proaspăt; o astfel de epurare se numește slot sau fereastră. Dacă gazele de eșapament sunt eliberate printr-o supapă din chiulasă, iar ferestrele sunt folosite doar pentru a lăsa aer proaspăt, purjarea se numește supapă-slot (11D45, 14D40, YaAZ-204, -206).

Fiecare cilindru al motoarelor PDP conține două pistoane în mișcare contra-opuse; fiecare piston își controlează propriile ferestre - o intrare, cealaltă ieșire (sistemul Fairbanks-Morse - Junkers - Koreyvo ). Motoarele diesel ale acestui sistem din familia D100 au fost utilizate pe locomotive diesel TE3 , TE10 , motoarele de cisternă 4TPD, 5TD (F) ( T-64 ), 6TD ( T-80UD ), 6TD-2 ( T-84 ), în aviație  - pe bombardierele Junkers ( Jumo 204 , Jumo 205 ).

Într-un motor în doi timpi, cursele apar de două ori mai des decât într-unul în patru timpi, dar din cauza prezenței unei purje și a unei scurtări a cursei, un motor în doi timpi este mai puternic decât un motor în patru timpi de același volum, nu de două, ci de maxim 1,6-1,7 ori.

Anterior, motoarele diesel în doi timpi erau utilizate pe scară largă în toate modurile de transport datorită densității mari de putere la viteză mică, care era limitată atât de imperfecțiunea materialelor motorului (de exemplu, pistoanele diesel trebuiau să fie din fontă) , și imperfecțiunea cutiilor de viteze (roți dințate drepte cu rapoarte de transmisie scăzute), generatoare de tracțiune (rezistență insuficientă a rotorului și funcționare nesigură a unităților colectoare-perii la viteze mari). Cu toate acestea, odată cu îmbunătățirea atât a motoarelor în sine, cât și a unităților antrenate de acestea, este mai profitabil să forțați motoarele prin creșterea vitezei, ceea ce este destul de greu de realizat la motoarele în doi timpi. Prin urmare, până în anii 1960, motoarele diesel de mare viteză în patru timpi le-au înlocuit pe cele în doi timpi, mai întâi în transportul rutier, apoi pe locomotivele diesel, iar apoi pe navele de tonaj mediu și în instalații staționare. Și numai la navele maritime mari cu o propulsie directă (fără angrenaj), datorită dublării numărului de curse de lucru la aceeași viteză, ciclul în doi timpi se dovedește a fi deosebit de benefic atunci când este imposibil să creșteți viteza. În plus, un motor în doi timpi este tehnic mai ușor de inversat. Drept urmare, începând cu anii 1980, în versiuni în doi timpi au fost produse doar motoare cu viteză foarte mică (50 - 200 rpm) cu o putere de 15.000 până la 100.000 CP. Cu.

Datorită faptului că este dificil să se organizeze purjarea camerei turbionare (sau a precamerei) într-un ciclu în doi timpi, motoarele în doi timpi sunt construite numai cu camere de ardere nedivizate, situate de obicei în piston.

Opțiuni de design

Pistonul este partea cea mai solicitată termic a arborelui cotit al motorului cu ardere internă. Pentru motoarele diesel medii și grele în doi timpi, este tipică utilizarea pistoanelor compozite, care utilizează, de regulă, un cap de oțel și o fustă din duraluminiu, cu răcire forțată cu ulei. Scopul principal al acestei complicații este de a reduce masa totală a pistonului, menținând în același timp cea mai mare rezistență la căldură posibilă a fundului și reducând temperatura în zona inelelor.

Motoarele grele care conțin traverse în design ies în evidență într-un grup separat . La motoarele cu cruce, tija este atașată la cruce - un glisor conectat la piston printr-o tijă (sucitoare). Crucea funcționează de-a lungul ghidajului său - traversa, fără expunere la temperaturi ridicate, eliminând complet efectul forțelor laterale asupra pistonului. Acest design este tipic pentru motoarele maritime mari cu cursă lungă, adesea cu dublă acțiune, cursa pistonului în ele poate ajunge la 3 metri; pistoanele cu piston de asemenea dimensiuni ar fi supraponderale, pistoanele cu o astfel de zonă de frecare ar reduce semnificativ eficiența mecanică (Recent, pentru a crește puterea motoarelor cu cruce, este mai frecvent să se folosească boost mai degrabă decât dubla acțiune, deoarece regimul termic al pistonului este mai puțin stresantă. Cu toate acestea, cavitățile pistonului sunt încă folosite pentru a organiza purjarea).

Motoare reversibile

Majoritatea ICE -urilor sunt proiectate să se rotească într-o singură direcție; dacă doriți să obțineți rotație în direcții diferite la ieșire, atunci utilizați treapta de marșarier în cutia de viteze sau o treaptă de marșarier separată. De asemenea, transmisia electrică vă permite să schimbați sensul de rotație la ieșire.

Cu toate acestea, navele cu un motor cu pas fix cu pas fix cuplat rigid trebuie să utilizeze motoare reversibile pentru a putea inversa. Pentru a inversa motorul, este necesară schimbarea fazelor de deschidere a supapei și a injecției de combustibil. De obicei, motoarele reversibile sunt echipate cu arbori cu came cu un set dublu de came - pentru înainte și înapoi; când motorul este oprit, un dispozitiv special ridică ridicătoarele de supape, după care arborii cu came sunt mutați în poziția de cursă a direcției dorite. Există, de asemenea, modele cu o antrenare inversă a arborelui cu came - aici, când se schimbă direcția de rotație a arborelui cotit, sensul de rotație al arborelui cu came este menținut. Motoarele în doi timpi cu curățare de contur, în care distribuția gazului se realizează printr-un piston, nu au nevoie de dispozitive speciale de inversare (cu toate acestea, ele necesită încă reglarea momentului de injecție de combustibil).

Motoarele reversibile au fost folosite și la primele locomotive diesel cu acționare mecanică .

Avantaje și dezavantaje

Motoarele diesel moderne au de obicei o eficiență de până la 40-45%, unele motoare mari cu turație mică - peste 50% (de exemplu, MAN B&W S80ME-C7 cheltuiește doar 155 g per kWh, ajungând la o eficiență de 54,4%) [14]. ] . Motorul diesel, datorită particularităților procesului de lucru, nu impune cerințe stricte privind volatilitatea combustibilului, ceea ce permite utilizarea combustibililor grei de calitate scăzută, cum ar fi păcura.

Un motor diesel nu poate dezvolta turații mari - combustibilul nu are timp să se ardă în cilindri, este nevoie de un timp de inițiere pentru a se aprinde. Solicitarea mecanică mare forțează utilizarea unor piese mai masive și mai scumpe, ceea ce face motorul mai greu. Acest lucru reduce puterea specifică a motorului, ceea ce a cauzat distribuția redusă a motoarelor diesel în aviație (doar unele bombardiere Junkers , precum și bombardiere grele sovietice Pe-8 și Er-2 , echipate cu motoare de aeronave ACh-30 și M-40) . proiectat de A. D. Charomsky și T. M. Melkumov ). În condiții maxime de funcționare, combustibilul nu se arde, ducând la emisia de nori de funingine , iar alimentarea cu combustibil la viteze mari trebuie redusă (corector de alimentare mecanic sau electronic).

Dar la turații mici, un motor diesel poate funcționa fără fum cu o alimentare ciclică mai mare de combustibil. Prin urmare, produce un cuplu mare la turații mici, ceea ce face ca mașina să răspundă mai mult în mișcare decât aceeași mașină cu un motor pe benzină. Din acest motiv, și mai ales datorită eficienței mai mari, majoritatea camioanelor sunt echipate în prezent cu motoare diesel [15] . De exemplu, în Rusia, în 2007, aproape toate camioanele și autobuzele au fost echipate cu motoare diesel (tranziția finală a acestui segment de vehicule de la motoarele pe benzină la motoarele diesel era planificată să fie finalizată până în 2009) și este, de asemenea, planificată schimbarea mașinilor de pasageri. la motoarele diesel [11] . Acesta este, de asemenea, un avantaj la motoarele marine , deoarece cuplul mare la turații reduse facilitează utilizarea eficientă a puterii motorului , iar eficiența teoretică mai mare (vezi ciclul Carnot ) are ca rezultat o eficiență mai mare a combustibilului.

În comparație cu motoarele pe benzină, evacuarea motorului diesel are de obicei mai puțin monoxid de carbon (CO), dar acum, odată cu introducerea convertoarelor catalitice pe motoarele pe benzină, acest beneficiu este mai puțin pronunțat. Principalele gaze toxice care sunt prezente în evacuare în cantități vizibile sunt hidrocarburile (HC sau CH), oxizii ( oxizii) de azot (NOx ) [16] și funinginea (sau derivații acesteia) sub formă de fum negru. Cei mai mari poluanți ai aerului din Rusia sunt motoarele de camioane și autobuze , care sunt adesea vechi și nereglementate. În același timp, un motor diesel este mai eficient în comparație cu un motor pe benzină (cu 30-40%) [17] . Acest lucru se datorează faptului că într-un motor diesel, raportul de compresie a aerului poate fi crescut la valori mari în comparație cu raportul de compresie al amestecului combustibil din motoarele pe benzină. În consecință, temperatura gazelor de eșapament în primul caz este de 600-700°C, ceea ce este semnificativ mai mică decât temperatura gazelor de eșapament ale motoarelor cu carburator 800-1100°C. Astfel, se pierde mai puțină căldură cu gazele de eșapament dintr-un motor diesel. Economia de combustibil în l/100 km la motoarele diesel este sporită de densitatea mai mare a motorinei decât cea a benzinei și GPL .

Un alt aspect important în ceea ce privește siguranța este că motorina este nevolatil (adică se evaporă relativ slab și nu formează cantități mari de vapori inflamabili într-un compartiment motor închis) - astfel, motoarele diesel sunt mult mai puțin probabil să se aprindă, mai ales că in ele nu folosesc un sistem de aprindere prin scanteie . Împreună cu eficiența ridicată a combustibilului, acest lucru a dus la utilizarea lor pe scară largă pe rezervoare, deoarece în operațiunile de zi cu zi fără luptă riscul de incendiu în compartimentul motorului a fost redus din cauza scurgerilor de combustibil care nu erau neobișnuite. În comparație cu tancurile cu motor pe benzină, probabilitatea ca un tanc cu motor diesel să ia foc atunci când este lovit în condiții de luptă este de asemenea mai mică, deși acest lucru nu înseamnă deloc rezistență completă la foc - în plus, detonarea unui amestec de vaporii de motorină cu aer într-un rezervor de combustibil perforat este comparabil în consecințele sale cu explozia de muniție [18] , în special, în tancurile T-34, a dus la o ruptură a sudurilor și la deformarea părții frontale superioare a carenă blindată [18] . Pe de altă parte, motorul diesel este inferior carburatorului în ceea ce privește puterea specifică și, prin urmare, în unele cazuri (putere mare cu un compartiment motor mic) poate fi mai avantajos să folosiți o unitate de putere cu carburator (deși acest lucru este tipic pentru prea ușor). unități de luptă).

Datorită raportului de compresie mai mare, un motor diesel necesită mai multă pornire a arborelui cotit la pornire decât un motor cu carburator de o cilindree similară. Prin urmare, pentru a-l porni, este necesar să folosiți un starter cu mai multă putere. În același timp, consumul de aer curat face posibilă începerea prin alimentarea cu aer comprimat a cilindrilor, ceea ce oferă în unele cazuri avantaje semnificative față de pornirea cu un demaror electric - sistemul este insensibil la scăderea temperaturii exterioare, nesolicitant la materiale, în special, sistemul de pornire cu aer comprimat nu are părți din cupru, nu conține substanțe periculoase pentru sănătatea personalului tehnic, adică alcalii caustici și acizi tari, precum și plumb toxic, cadmiu, argint scump; este mai ușor decât sistemul de pornire electrică.

Dezavantajele evidente ale motoarelor diesel sunt turbiditatea și solidificarea (ceruirea) a motorinei de vară la temperaturi scăzute. De asemenea, sunt extrem de sensibili la contaminarea combustibilului cu particule mecanice și apă, echipamentele de combustibil sunt mai scumpe și mult mai greu de reparat, deoarece atât injectoarele [19] , cât și pompele de combustibil de înaltă presiune sunt dispozitive de precizie. Reparația motoarelor diesel este în general mult mai costisitoare decât repararea motoarelor pe benzină dintr-o clasă similară. Puterea în litri a motoarelor diesel este, de asemenea, în general inferioară celei a motoarelor pe benzină, deși motoarele diesel au un cuplu mai fin și mai mare în domeniul lor de funcționare. Performanța de mediu a motoarelor diesel a fost semnificativ inferioară celei pe benzină până de curând. La motoarele diesel clasice cu injecție controlată mecanic, este posibil să se instaleze doar convertoare oxidative ale gazelor de eșapament care funcționează la temperaturi ale gazelor de eșapament peste 300 ° C, care oxidează doar CO și CH la dioxid de carbon (CO 2 ) și apă care sunt inofensive pentru oameni. De asemenea, aceste convertoare obișnuiau să se defecteze din cauza otrăvirii cu compuși cu sulf (cantitatea de compuși cu sulf din gazele de eșapament depinde direct de cantitatea de sulf din motorină) și depunerea particulelor de funingine pe suprafața catalizatorului. Situația a început să se schimbe abia în ultimii ani în legătură cu introducerea sistemului Common rail . În acest tip, injecția de combustibil este efectuată de duze controlate electronic . Furnizarea unui impuls electric de control este realizată de o unitate de control electronică care primește semnale de la un set de senzori. Senzorii monitorizează diverși parametri ai motorului care afectează durata și sincronizarea impulsului de combustibil. Deci, în ceea ce privește complexitatea, un motor diesel modern - și prietenos cu mediul, precum și pe benzină - nu este în niciun fel inferior omologul său pe benzină, iar în o serie de parametri (complexitate) îl depășește semnificativ. Deci, de exemplu, dacă presiunea combustibilului în injectoarele unui motor convențional cu injecție mecanică este de la 100 la 400 bar (aproximativ echivalent cu „atmosfere”), atunci în cele mai recente sisteme Common rail se află în intervalul de la 1000 la 2500 bar. , ceea ce presupune probleme considerabile. De asemenea, sistemul catalitic al motoarelor diesel de transport moderne este mult mai complicat decât motoarele pe benzină, deoarece catalizatorul trebuie să poată funcționa în condiții de compoziție instabilă a gazelor de eșapament și, în unele cazuri, introducerea așa-numitului filtru de particule ( DPF - filtru de particule ) este necesar. Filtrul de particule este o structură similară cu un convertor catalitic convențional instalat între galeria de evacuare și catalizatorul din fluxul de evacuare. În filtrul de particule se dezvoltă o temperatură ridicată, la care particulele de funingine pot fi oxidate de oxigenul rezidual conținut în gazele de eșapament. Cu toate acestea, o parte din funingine nu este întotdeauna oxidată și rămâne în filtrul de particule, astfel încât programul unității de control comută periodic motorul în modul de curățare a filtrului de particule prin așa-numita post-injecție, adică injectarea de combustibil suplimentar în cilindri. la sfârșitul fazei de ardere pentru a crește temperatura gazelor și, în consecință, curățați filtrul prin arderea funinginei acumulate.

Standardul de facto în proiectarea motoarelor diesel de transport a devenit prezența supraalimentării, iar în ultimii ani - un intercooler  - un dispozitiv care răcește aerul după ce a fost comprimat de o turbină - pentru a obține o masă mare de aer (oxigen). ) în camera de ardere după răcire la aceeaşi presiune după turbină. Un turbocompresor (mai puțin frecvent, un supraalimentator) vă permite să creșteți caracteristicile specifice de putere ale motoarelor diesel de masă, deoarece vă permite să treceți mai mult aer prin cilindri în timpul ciclului de lucru.

Practic, designul unui motor diesel este similar cu cel al unui motor pe benzină. Cu toate acestea, din cauza presiunii mai mari în cilindri în timpul ciclurilor de compresie și expansiune, piesele similare trebuie să fie mai rezistente decât cele din motoarele cu carburator și, prin urmare, mai grele. Slefuirea de pe suprafața oglinzii cilindrice este mai aspră, iar duritatea oglinzilor cilindrice este mai mare. Capetele pistonului sunt special concepute pentru caracteristicile proceselor de ardere și sunt proiectate pentru un raport de compresie crescut. Cu injecție directă (directă), capetele pistonului conțin de obicei o cameră de ardere. Motoarele medii și grele, de regulă, au pistoane cu răcire forțată cu ulei (D100, K6S310DR). Motoarele moderne folosesc din ce în ce mai mult sistemul de alimentare Common rail , care permite reducerea consumului de combustibil și a emisiilor de substanțe nocive, precum și reducerea sarcinii pieselor datorită controlului flexibil al procesului de injecție în toate modurile de funcționare a motorului.

Aplicații

Motoarele diesel sunt utilizate pentru a conduce centrale electrice staționare - centrale electrice cu generator diesel , pe șină ( locomotive diesel , locomotive diesel , trenuri diesel , vagoane ) și vehicule fără șenile ( mașini , autobuze , camioane), mașini și mecanisme autopropulsate ( tractoare , combine ). , role de asfalt , raclete , etc.), precum și în construcțiile navale ca motoare principale și auxiliare.

Deținători de recorduri

Cea mai rapidă mașină diesel

Pe 23 august 2006, pe întinderea lacului uscat Bonneville (Bonneville), prototipul JCB Dieselmax sub controlul pilotului Andy Green a stabilit un nou record mondial de viteză pentru mașinile diesel - 563,418 km/h . Recordul anterior a fost stabilit în 1973 și a fost de 379,4 km/h.

Cel mai mare/cel mai puternic motor diesel

Marine, 14 cilindri - Wärtsilä-Sulzer RTA96-C , creat de compania finlandeză Wärtsilä în 2002, pentru instalarea pe nave maritime mari de containere și cisterne, este cel mai mare motor diesel din lume. Este, de asemenea, un motor cu ardere internă cu cea mai mare eficiență: peste 50% în regim continuu. [20] .

Motor diesel de serie cu cel mai mare număr de cilindri

Motoarele din familia M-504  sunt angrenaje diesel radiale cu 56 de cilindri, compacte, de mare viteză, pentru navele de mare viteză. Produs în serie la uzina Zvezda din Sankt Petersburg.

În același timp, ansamblul motor cu treapta de marșarier are o lungime de doar 4,5 m, iar înălțimea sa este de doar 1,6 m.

Este de remarcat faptul că în această familie există o unitate dublă M-507, care poate fi considerată un motor cu 112 cilindri.


Vezi și

Note

  1. ↑ GOST 10150-2014. Motoare cu ardere internă cu piston. Specificații generale
  2. ↑ Marea Enciclopedie Sovietică. - M . : Enciclopedia Sovietică, 1969-1978.
  3. ↑ Markov Vladimir Anatolevici, Gusakov Serghei Valentinovici, Devyanin Serghei Nikolaevici. Biocombustibili mixți multicomponent pentru motoarele diesel  // Buletinul Universității de prietenie a popoarelor din Rusia. Seria: Cercetare inginerească. - 2012. - Emisiune. 1 . — ISSN 2312-8143 . Arhivat din original pe 5 decembrie 2019.
  4. ↑ Optimizarea compoziției biocombustibililor amestecați cu aditivi pentru uleiuri vegetale . cyberleninka.ru . Preluat la 8 decembrie 2020. Arhivat din original la 1 iunie 2022.
  5. ↑ http://www.oldengine.org/members/diesel/Patents/Patents.htm Arhivat 17 martie 2018 la Wayback Machine Patents
  6. ↑ Brevetul lui Diesel din 1895
  7. ↑ Brevetul lui Diesel din 1898
  8. ↑ B.G. Timoshevsky, doctor în inginerie. Științe, V.S. Nalivaiko, Ph.D. tehnologie. Științe. R. DIESEL, E. NOBEL, G. TRINKLER - ROLUL LOR ÎN DEZVOLTAREA  MOTOARELOR DIESEL // MOTOARE CU COMBUSTIE INTERNĂ : Jurnalul științific și tehnic All-Ucraine. - 2011. - ianuarie. - S. 92-95 . Arhivat din original pe 21 ianuarie 2022.
  9. ↑ Uzina Ludwig Nobel - Uzina rusă de diesel . Consultat la 8 aprilie 2011. Arhivat din original pe 29 octombrie 2012.
  10. ↑ V. T. Tsvetkov, „Motoare cu ardere internă”, MASHGIZ, 1954
  11. ↑ 1 2 Iulia Fedorinova. Dieselizarea pieței auto din Rusia. Cinci ani pentru dieselizare. Rusii vor aprecia cu siguranta avantajele autoturismelor cu motoare diesel  // Vedomosti . - 2007. - 26 martie ( Nr. 52 (1826) ). Arhivat din original pe 13 noiembrie 2013.
  12. ↑ Sistemul de combustibil Common Rail: descriere și principiu de funcționare . techautoport.ru . Preluat la 23 august 2021. Arhivat din original la 23 august 2021.
  13. ↑ Principiul de funcționare COMMON RAIL informații descriere combustibil diesel cu injecție directă . www.common-rail.ru _ Preluat la 23 august 2021. Arhivat din original la 23 august 2021.
  14. ↑ MAN B&W S80ME-C7 diesel cu viteză redusă . Data accesului: 12 octombrie 2013. Arhivat din original la 14 octombrie 2013.
  15. ↑ Avantajele și dezavantajele motoarelor diesel cu ardere internă . Preluat la 4 mai 2020. Arhivat din original la 10 noiembrie 2017.
  16. ↑ Ce amenință industria auto cu o serie de scandaluri de combustibil: World Business: Business: Lenta.ru . Consultat la 3 iunie 2016. Arhivat din original pe 3 iunie 2016.
  17. ↑ E. V. Boyko. Chimia uleiului și a combustibililor: manual. - Ulyanovsk: UlGTU, 2007.
  18. ↑ 1 2 Tehnician de proiect . Data accesului: 5 iulie 2013. Arhivat din original pe 21 aprilie 2013.
  19. ↑ compania „Auto as twice two”. Injectoare utilizate la motoarele diesel . Preluat la 11 ianuarie 2022. Arhivat din original la 11 ianuarie 2022.
  20. ↑ Cel mai mare motor cu ardere internă din lume Arhivat 28 decembrie 2010 la Wayback Machine

Surse

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
 Motoare
Motoare cu ardere internă (cu excepția turbinei )
reciproc
Numărul de cicluri
Aranjamentul
cilindrului
Tipuri de piston
Metoda de
aprindere
Rotativ
Combinate
Vezi si mașină cu mișcare perpetuă Motorreductor motor din cauciuc