Was ist Diesel? Das Funktionsprinzip, das Gerät und die technischen Eigenschaften des Dieselmotors

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-02-19 13:34

Dieselmotoren sind in Personenkraftwagen weit verbreitet. Viele Modelle haben mindestens eine Option in der Motorenpalette. Und dies ohne Berücksichtigung von Lkw, Bussen und Baumaschinen, wo sie überall zum Einsatz kommen. Als nächstes betrachten wir, was ein Dieselmotor ist, Design, Funktionsprinzip, Eigenschaften.

Definition

Diese Einheit ist ein Hubkolben-Verbrennungsmotor, dessen Betrieb auf der Selbstzündung von zerstäubtem Kraftstoff durch Erhitzen oder Verdichten basiert.

Designmerkmale

Ein Benzinmotor hat die gleichen Strukturelemente wie ein Dieselmotor. Auch das Funktionsschema insgesamt ist ähnlich. Der Unterschied liegt in den Prozessen der Bildung des Luft-Kraftstoff-Gemisches und seiner Verbrennung. Darüber hinaus sind Dieselmotoren h altbarere Teile. Dies liegt an dem etwa doppelt so hohen Verdichtungsverhältnis von Benzinmotoren (19-24 gegenüber 9-11).

Klassifizierung

Dieselmotoren werden je nach Auslegung des Brennraums in Optionen mit separatem Brennraum und mit Direkteinspritzung unterteilt.

Im erstenDabei ist der Brennraum vom Zylinder getrennt und durch einen Kanal mit diesem verbunden. Beim Verdichten wird die in die Wirbelkammer eintretende Luft verdrillt, was die Gemischbildung und Selbstzündung verbessert, die dort beginnt und sich in der Hauptkammer fortsetzt. Dieselmotoren dieses Typs waren früher in Personenkraftwagen üblich, da sie sich durch einen niedrigeren Geräuschpegel und ein großes Drehzahlband von den unten diskutierten Optionen auszeichneten.

Bei Dieselmotoren mit Direkteinspritzung befindet sich der Brennraum im Kolben und der Kraftstoff wird dem Überkolbenraum zugeführt. Dieses Design wurde ursprünglich bei langsam laufenden Großserienmotoren verwendet. Sie zeichneten sich durch ein hohes Geräusch- und Vibrationsniveau und einen niedrigen Kraftstoffverbrauch aus. Später, mit dem Aufkommen elektronisch gesteuerter Hochdruck-Kraftstoffpumpen und der Optimierung des Verbrennungsprozesses, erreichten die Konstrukteure einen stabilen Betrieb in einem Bereich von bis zu 4500 U / min. Darüber hinaus erhöhte Effizienz, verringerte Geräusch- und Vibrationspegel. Zu den Maßnahmen zur Verringerung der Steifigkeit des Werkstücks gehört eine mehrstufige Voreinspritzung. Dank dessen haben Motoren dieser Art in den letzten zwei Jahrzehnten eine weite Verbreitung gefunden.

Nach dem Funktionsprinzip werden Dieselmotoren in Viertakt- und Zweitakt- sowie Benzinmotoren unterteilt. Ihre Funktionen werden unten besprochen.

Funktionsprinzip

Um zu verstehen, was ein Dieselmotor ist und was seine Funktionsmerkmale bestimmt, muss das Funktionsprinzip betrachtet werden. Die obige Klassifizierung von Kolbenverbrennungsmotoren basiert auf der Anzahl der im Arbeitszyklus enth altenen Takte, die sich durch die Größe des Drehwinkels der Kurbelwelle unterscheiden.

Daher umfasst der Arbeitszyklus von Viertaktmotoren 4 Phasen.

• Aufnahme. Tritt auf, wenn sich die Kurbelwelle von 0 auf 180° dreht. In diesem Fall gelangt die Luft durch das bei 345-355 ° geöffnete Einlassventil in den Zylinder. Gleichzeitig wird während der Drehung der Kurbelwelle um 10-15 ° das Auslassventil geöffnet, was als Überschneidung bezeichnet wird.
• Kompression. Der sich bei 180-360° nach oben bewegende Kolben komprimiert die Luft 16-25 mal (Verdichtungsverhältnis) und das Einlassventil schließt am Anfang des Hubs (bei 190-210°).
• Arbeitshub Verlängerung. Tritt bei 360-540° auf. Zu Beginn des Hubs, bis der Kolben den oberen Totpunkt erreicht, wird Kraftstoff in die heiße Luft eingespritzt und gezündet. Dies ist ein Merkmal von Dieselmotoren, das sie von Benzinmotoren unterscheidet, bei denen eine Frühzündung auftritt. Die dabei entstehenden Verbrennungsprodukte drücken den Kolben nach unten. In diesem Fall ist die Verbrennungszeit des Kraftstoffs gleich der Zeit seiner Zufuhr durch die Düse und dauert nicht länger als die Dauer des Arbeitshubs. Das heißt, während des Arbeitsprozesses ist der Gasdruck konstant, wodurch Dieselmotoren mehr Drehmoment entwickeln. Ein weiteres wichtiges Merkmal solcher Motoren ist die Notwendigkeit, überschüssige Luft im Zylinder bereitzustellen, da die Flamme einen kleinen Teil der Brennkammer einnimmt. Das heißt, der Anteil des Luft-Kraftstoff-Gemisches ist unterschiedlich.
• Freigeben. Bei 540-720° Kurbelwellendrehung ist das Auslassventil geöffnet und der Kolben bewegt sich nach oben, um die Abgase zu verdrängen.

Der Zweitaktzyklus ist gekennzeichnet durch verkürzte Phasen und einen einmaligen Ladungswechsel im Zylinder (Purge) zwischen Hubende und Verdichtungsbeginn. Wenn sich der Kolben nach unten bewegt, werden die Verbrennungsprodukte durch die Auslassventile oder Fenster (in der Zylinderwand) entfernt. Später werden die Einlassfenster geöffnet, um frische Luft hereinzulassen. Wenn der Kolben steigt, schließen sich alle Fenster und die Kompression beginnt. Kurz vor Erreichen des OT wird Kraftstoff eingespritzt und gezündet, die Expansion beginnt.

Wegen der schwierigen Spülung der Wirbelkammer gibt es Zweitaktmotoren nur mit Direkteinspritzung.

Die Leistung solcher Motoren ist 1,6-1,7 mal höher als die Leistung eines Viertakt-Dieselmotors. Ihr Wachstum wird durch die doppelt so häufige Ausführung von Arbeitsschlägen gewährleistet, wird jedoch aufgrund ihrer geringeren Größe und ihres Blasens teilweise reduziert. Aufgrund der doppelten Hubzahl ist der Zweitaktzyklus besonders dann relevant, wenn eine Erhöhung der Drehzahl nicht möglich ist.

Das Hauptproblem bei diesen Motoren ist die Spülung aufgrund ihrer kurzen Dauer, die nicht ohne Effizienzminderung durch Verkürzung des Hubs kompensiert werden kann. Außerdem ist es unmöglich, Abgas und Frischluft zu trennen, wodurch ein Teil der letzteren mit den Abgasen entfernt wird. Dieses Problem kann gelöst werden, indem vorgezogene Abgasfenster bereitgestellt werden. In diesem Fall beginnt die Entfernung der Gase vor der Spülung, und nach dem Schließen des Auslasses wird der Zylinder mit Frischluft ergänzt.

Außerdem wannBei Verwendung eines Zylinders gibt es Schwierigkeiten mit der Synchronität des Öffnens / Schließens von Fenstern. Daher gibt es Motoren (PDP), bei denen jeder Zylinder zwei Kolben hat, die sich in derselben Ebene bewegen. Einer steuert den Einlass, der andere den Auslass.

Entsprechend dem Implementierungsmechanismus wird die Spülung in geschlitzt (Fenster) und ventilgeschlitzt unterteilt. Im ersten Fall dienen die Fenster sowohl als Einlass- als auch als Auslassöffnung. Die zweite Möglichkeit besteht darin, sie als Einlasskanäle zu verwenden, und das Ventil im Zylinderkopf dient als Auslass.

Normalerweise werden Zweitakt-Dieselmotoren in schweren Fahrzeugen wie Schiffen, Diesellokomotiven und Panzern eingesetzt.

Kraftstoffsystem

Die Kraftstoffausstattung von Dieselmotoren ist viel komplizierter als die von Benzinmotoren. Dies liegt an den hohen Anforderungen an die zeitliche, mengenmäßige und druckgenaue Kraftstoffzufuhr. Die Hauptkomponenten des Kraftstoffsystems - Einspritzpumpe, Einspritzdüsen, Filter.

Computergesteuertes Kraftstoffversorgungssystem (Common-Rail) ist weit verbreitet. Sie spritzt es in zwei Schüssen. Der erste von ihnen ist klein und dient zur Erhöhung der Temperatur im Brennraum (Voreinspritzung), wodurch Geräusche und Vibrationen reduziert werden. Darüber hinaus erhöht dieses System das Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen um 25 %, reduziert den Kraftstoffverbrauch um 20 % und den Rußgeh alt in den Abgasen.

Turboaufladung

Turbinen sind bei Dieselmotoren weit verbreitet. Dies liegt an dem höheren (1,5-2)-fachen Druck der Abgase, dieDrehen Sie die Turbine, um das Turboloch zu vermeiden, indem Sie bei niedrigeren Drehzahlen Auftrieb geben.

K altstart

Sie können viele Bewertungen finden, dass Diesel bei niedrigen Temperaturen nicht anspringt. Die Schwierigkeit, solche Motoren bei Kälte zu starten, liegt daran, dass dies mehr Energie erfordert. Um den Prozess zu erleichtern, sind sie mit einem Vorwärmer ausgestattet. Dieses Gerät wird durch Glühkerzen in den Brennkammern dargestellt, die beim Einsch alten der Zündung die Luft in ihnen erwärmen und nach dem Start weitere 15 bis 25 Sekunden arbeiten, um die Stabilität des k alten Motors zu gewährleisten. Dank dessen werden Dieselmotoren bei Temperaturen von -30 … -25 ° C gestartet.

Servicefunktionen

Um die Langlebigkeit im Betrieb zu gewährleisten, müssen Sie wissen, was ein Dieselmotor ist und wie man ihn wartet. Die relativ geringe Verbreitung der betrachteten Motoren im Vergleich zu Ottomotoren erklärt sich unter anderem durch eine aufwendigere Wartung.

Zunächst betrifft dies das hochkomplexe Kraftstoffsystem. Aus diesem Grund reagieren Dieselmotoren äußerst empfindlich auf den Geh alt an Wasser und mechanischen Partikeln im Kraftstoff, und ihre Reparatur ist im Vergleich zu Benzin auf gleichem Niveau teurer, ebenso wie der Motor insgesamt.

Bei einer Turbine sind auch die Anforderungen an die Qualität des Motoröls hoch. Seine Ressource beträgt normalerweise 150.000 km und die Kosten sind hoch.

Dieselmotoren sollten in jedem Fall häufiger als Benzinmotoren (2 Mal nach europäischer Norm) geölt werden.

Wie es wardarauf hingewiesen, dass diese Motoren K altstartprobleme haben, wenn Diesel bei niedrigen Temperaturen nicht startet. In einigen Fällen liegt dies an der Verwendung des falschen Kraftstoffs (je nach Jahreszeit werden bei solchen Motoren unterschiedliche Sorten verwendet, da Sommerkraftstoff bei niedrigen Temperaturen gefriert).

Leistung

Außerdem mögen viele Menschen solche Eigenschaften von Dieselmotoren nicht, wie niedrigere Leistungs- und Betriebsdrehzahlbereiche, höhere Geräusch- und Vibrationspegel.

Ein Benzinmotor übertrifft in der Regel einen ähnlichen Dieselmotor in Bezug auf Leistung, einschließlich Liter Hubraum. Der Motor des betreffenden Typs hat gleichzeitig einen höheren und gleichmäßigeren Drehmomentverlauf. Ein höheres Verdichtungsverhältnis, das mehr Drehmoment liefert, erzwingt die Verwendung stärkerer Teile. Da sie schwerer sind, wird die Leistung reduziert. Außerdem wirkt sich dies auf die Masse des Motors und damit des Autos aus.

Der geringe Drehzahlbereich ist auf die längere Zündzeit des Kraftstoffs zurückzuführen, wodurch dieser bei hohen Drehzahlen keine Zeit zum Ausbrennen hat.

Erhöhte Geräusch- und Vibrationspegel verursachen einen starken Druckanstieg im Zylinder während der Zündung.

Die Hauptvorteile von Dieselmotoren sind höhere Traktion, Effizienz und Umweltfreundlichkeit.

Traktion, also hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen, erklärt sich durch die Verbrennung von Kraftstoff beim Einspritzen. Dies bietet eine bessere Reaktionsfähigkeit und erleichtert die effiziente Nutzung der Energie.

Wirtschaft wird von beidem angetriebenniedriger Verbrauch und die Tatsache, dass Dieselkraftstoff billiger ist. Darüber hinaus ist es möglich, minderwertige Schweröle zu verwenden, da es aufgrund des Fehlens strenger Anforderungen an die Flüchtigkeit gibt. Und je schwerer der Kraftstoff, desto höher die Effizienz des Motors. Schließlich laufen Dieselmotoren im Vergleich zu Benzinmotoren mit mageren Gemischen und mit einem hohen Verdichtungsverhältnis. Letzteres sorgt für weniger Wärmeverlust mit Abgasen, dh für mehr Effizienz. All diese Maßnahmen reduzieren den Kraftstoffverbrauch. Diesel verbraucht dadurch 30-40 % weniger.

Die Umweltfreundlichkeit von Dieselmotoren erklärt sich dadurch, dass ihre Abgase einen geringeren Geh alt an Kohlenmonoxid aufweisen. Erreicht wird dies durch den Einsatz ausgeklügelter Reinigungssysteme, dank derer der Benzinmotor heute die gleichen Umweltstandards erfüllt wie ein Dieselmotor. Bisher war dieser Motortyp dem Benziner in dieser Hinsicht deutlich unterlegen.

Bewerbung

Wie aus dem ersichtlich ist, was ein Dieselmotor ist und welche Eigenschaften er hat, eignen sich solche Motoren am besten für Fälle, in denen eine hohe Traktion bei niedrigen Drehzahlen erforderlich ist. Daher sind sie mit fast allen Bussen, LKWs und Baumaschinen ausgestattet. Bei Privatfahrzeugen sind solche Parameter für SUVs am wichtigsten. Aufgrund der hohen Effizienz werden auch urbane Modelle mit diesen Motoren ausgestattet. Außerdem sind sie unter solchen Bedingungen bequemer zu handhaben. Davon zeugen Diesel-Testfahrten.