Co znamená typ dieselového motoru?

Vznětový motor je spolu s benzínovým motorem jedním ze dvou nejběžnějších typů pístových spalovacích motorů. Princip jeho činnosti je založen na samovznícení směsi vzduch-palivo, která je pod tlakem přiváděna do spalovacích komor.

Palivo se díky tomu zahřívá a samovznítí, což je hlavní rozdíl mezi vznětovým motorem a benzinovým motorem a je hlavním důvodem všech konstrukčních a provozních změn u pohonné jednotky tohoto typu a také přímo ovlivňuje rozsah a četnost jeho používání. Článek podrobně zkoumá historii vzniku a zlepšování dieselového motoru, konstrukci a princip fungování takového zařízení, jakož i jeho hlavní rozdíly a výhody ve srovnání s benzínovou elektrárnou.

Historie tvorby a zlepšování

První vědecké poznatky týkající se možnosti použití paliva stlačeného na vysoký tlak k zapálení paliva v tepelném motoru byly provedeny ve 20. až 30. letech 19. století. V praxi tento princip realizoval vynikající německý vynálezce a inženýr Rudolf Diesel, který si v roce 1892 nechal patentovat vynález motoru originální konstrukce, nazývaného na počest svého tvůrce dieselovým motorem. Po 3 letech byl dokument uznán Spojenými státy. V průběhu několika let si Diesel registroval několik dalších patentů na různé úpravy vznětového motoru.

První pracovní jednotka byla vyrobena koncem roku 1896 a její zkoušky proběhly prakticky okamžitě – 28. ledna následujícího roku. První dieselové motory používaly jako palivo rostlinné oleje a lehké ropné produkty. Elektrárna téměř okamžitě začala vykazovat vysokou účinnost a zároveň byla velmi pohodlná na používání. Ale v prvních letech po jejich vynálezu se dieselové motory používaly hlavně v těžkých parních strojích.

Dvě klíčová vylepšení umožnila výrazně rozšířit rozsah praktického využití dieselových agregátů. Prvním bylo použití petroleje jako paliva, které poprvé použil v roce 1898 další skvělý inženýr té doby, Švéd ruského původu Rudolf Nobel. Druhým zásadním racionalizačním rozhodnutím byl vynález vysokotlakého palivového čerpadla (HPFP), které nahradilo dříve používaný kompresor ke stlačování paliva.

Robert Bosch významně přispěl ke zlepšení palivových vstřikovacích čerpadel ve 20. letech 20. století. Vynalezl a představil model vestavěného čerpadla a bezkompresorové trysky, jejichž použití vedlo k výraznému zmenšení rozměrů vznětového motoru, což následně umožnilo jeho instalaci nejprve na veřejné a nákladní dopravy a ve druhé polovině 30. let – poprvé jej použít na osobních automobilech. Další vylepšení předmětného agregátu, zejména použití speciální motorové nafty, umožnilo elektrárně využívající tento typ paliva úspěšně konkurovat benzinovým motorům a neustále zvyšovat svůj podíl na trhu.

Rozdíl oproti benzínovému motoru

Hlavní rozdíl mezi dieselovým motorem a benzínovým motorem byl zmíněn výše. Spočívá v absenci zapalovacího systému, což je vysvětleno využitím principu samovznícení směsi paliva a vzduchu v důsledku nárůstu tlaku a následného zahřátí paliva. Za zmínku stojí několik klíčových důsledků rozdílu mezi uvažovanými typy elektráren.

Hlavní pozitivní aspekty vznětového motoru jsou následující. Za prvé, absence zapalovacího systému výrazně zjednodušuje konstrukci jednotky, zvyšuje spolehlivost a životnost. Za druhé, kompresní vznícení paliva zajišťuje úplnější a účinnější spalování, což vede ke zvýšení účinnosti elektrárny a snížení škodlivých emisí.

Hlavním negativním důsledkem výše uvedených rozdílů mezi spalovacími motory jsou výraznější požadavky na pevnost a kvalitu výroby ventilů a dalších dílů dieselových agregátů. To je způsobeno tím, že jsou provozovány pod velkým zatížením spojeným se zvýšeným tlakem směsi paliva a vzduchu.

Zařízení

Vznětové i benzinové agregáty patří k pístovým spalovacím motorům, a proto mají podobnou konstrukci. Hlavní konstrukční části elektrárny na naftu jsou:

1. Blok válců. Základ každého motoru. Používá se k umístění všech systémů a součástí pohonné jednotky. Liší se třemi hlavními parametry – počtem válců, jejich uspořádáním a způsobem chlazení. Počet válců je zpravidla sudý, maximální počet je 16. Nejběžnější motory jsou 2, 4, 6 nebo 8 válcové.

Důležitým prvkem příslušné jednotky je tzv. hlava válců neboli hlava válců. Vytváří uzavřený prostor, ve kterém dochází k přímému spalování palivové směsi.

2. Klikový mechanismus. Hlavním účelem této motorové jednotky je převést pohyb pístu uvnitř vložky, který je vratný, na pohyb klikového hřídele, který je rotační. Hlavní částí mechanismu je klikový hřídel, který je pohyblivě spojen s blokem válců, což zajišťuje otáčení hřídele.

Další důležitou součástí je setrvačník, který je připevněn na jednom konci klikové hřídele. Jeho úkolem je přenášet točivý moment na ostatní součásti vozidla. Na druhém konci klikového hřídele je připevněna řemenice a hnací ozubené kolo pro systém distribuce paliva.

3. Skupina pístů válce. Zahrnuje válce nebo vložky, písty nebo plunžry, ojnice a pístní čepy. Zodpovědný za proces spalování paliva s následným předáváním výsledné energie pro další přeměny. Spalovací komora je prostor uvnitř vložky, který je na jedné straně omezen hlavou válce a na druhé straně pístem. Hlavním požadavkem na skupinu válec-píst dieselového motoru je těsnost, pevnost a životnost.

4. Systém distribuce paliva. Funkčním účelem je včasný přísun paliva do spalovacích prostorů a odvod spalin směsi paliva a vzduchu z motoru. V dieselové jednotce je systém založen na dvou čerpadlech. První z nich – nízký tlak – je zodpovědný za přesun paliva z nádrže do motoru.

Účel druhého – vstřikovacího čerpadla – je poněkud širší a spočívá v určení potřebného množství a času vstřiku paliva, jakož i zajištění požadované úrovně tlaku ve spalovacím prostoru. Právě vysokotlaké palivové čerpadlo a na něj napojené vstřikovače jsou klíčovými prvky vznětového motoru a poskytují jeho působivé provozní a technické parametry.

5. Mazací systém. Navrženo pro snížení tření mezi jednotlivými součástmi a částmi elektrocentrály. Jako mazivo se používají jak různé oleje, tak, což je pro jednotlivé mechanismy typické, i samotná motorová nafta. Konstrukce mazacího systému zahrnuje olejové čerpadlo, různé nádoby a spojovací potrubí.

6. Chladicí systém. Hlavní funkční účel tohoto prvku vznětového motoru je zřejmý a spočívá v udržování teplotní úrovně, která je optimální pro provozní jednotku. K tomu se používají dva způsoby – nucený odvod tepla ze součástí motoru a jejich chlazení vzduchem nebo kapalinou. Tím posledním je obvykle voda nebo nemrznoucí směs.

7. Další uzly – turbína a mezichladič. Turbodmychadlo nebo turbodmychadlo zvyšuje tlak ve spalovacím prostoru, což vede ke zvýšení výkonu motoru. Intercooler je určen pro dodatečné a účinnější chlazení proudu horkého vzduchu, který vzniká při provozu naftové jednotky.

Další důležitá součást každého moderního vznětového motoru si zaslouží zvláštní zmínku – elektrické vybavení a automatizace. Právě různá kontrolní a monitorovací zařízení nad provozem bloku umožňují dosáhnout hlavní výhody charakteristické pro takové elektrárny – vysoké účinnosti.

Princip činnosti

Vznětové motory se dělí na dvou- a čtyřdobé. První možnost se v dnešních podmínkách používá velmi zřídka, a proto prostě nemá smysl ji podrobně zvažovat. Standardní princip činnosti běžného čtyřdobého motoru zahrnuje celkem logicky 4 hlavní fáze:

1. Vstup. Klikový hřídel se otáčí mezi 0 a 180 stupni. V této fázi se do válce přivádí vzduch.

2. Komprese. Poloha klikového hřídele se mění ze 180 na 360 stupňů. To zajišťuje pohyb pístu do tzv. horní úvratě (TDC), což vede ke stlačení vzduchu ve válci 16-25krát.

3. Pracovní zdvih následovaný expanzí. Klikový hřídel se pohybuje mezi 360 a 540 stupni. Palivo je vstřikováno do spalovací komory tryskami, které se při smíchání se vzduchem vznítí. K tomu dochází krátce předtím, než píst dosáhne TDC.

4. Otázka. Klikový hřídel dokončí svou rotaci pohybem mezi 540 a 720 stupni. V důsledku dalšího pohybu pístu do horní části válce jsou výfukové plyny odváděny ze spalovacího prostoru. Poté cyklus začíná znovu.

Hlavní odrůdy

Hlavním parametrem používaným pro klasifikaci dieselových motorů je konstrukce spalovací komory. Na základě tohoto parametru jsou uvažovány dva hlavní typy elektráren, které využívají

· dělená spalovací komora. Palivo je přiváděno do speciální komory, která se nazývá vírová komora a je umístěna v hlavě bloku a je připojena k válci pomocí kanálu. Přítomnost takového přídavného prvku umožňuje dosáhnout zvýšení úrovně vstřikování, což má pozitivní vliv na schopnost samovznícení směsi;

· nedělená spalovací komora. Jednodušší a tedy spolehlivější konstrukce, ve které je palivo přiváděno přímo do prostoru nad pístem, který funguje jako spalovací komora. To umožňuje výrazně snížit spotřebu paliva, která se spolu se spolehlivostí mechanismu stala klíčovým důvodem pro široké použití tohoto typu vznětového motoru.

Vznětové agregáty s neděleným spalovacím prostorem se staly oblíbenými zejména po nástupu vstřikovacího čerpadla Common Rail. Jeho použití umožňuje zajistit optimální úroveň tlaku, množství a doby vstřiku paliva pro následné spalování. Tímto způsobem jsou dosaženy všechny hlavní výhody dělených spalovacích motorů bez jejich podstatných nevýhod.

Hlavní výhody a nevýhody

Rozšířená a úspěšná konkurence naftových motorů s benzínovými motory je vysvětlena řadou působivých výhod. Hlavní jsou:

· Účinnost, dosahující 40 % u konvenčních jednotek a 50 % u přeplňovaných vznětových motorů. Takové ukazatele jsou prostě nedosažitelné pro jednotky, které používají jako palivo benzín;

· мощность. Točivý moment vznětového motoru je poskytován i při nízkých rychlostech, což vozu zaručuje jistou a rychlou akceleraci;

· šetrnost k životnímu prostředí. Spalování paliva pod vysokým tlakem vede k poklesu množství výfukových plynů vznikajících při provozu motoru. V dnešních podmínkách je této přednosti dieselových motorů přikládán stále větší význam;

· spolehlivost. Životnost naftového agregátu je zpravidla přibližně jedenapůlkrát až dvakrát větší než u benzínového konkurenta. Kromě toho absence zapalovacího systému vám umožní zbavit se mnoha tradičních problémů benzínových motorů, například slabé jiskry na zapalovacích svíčkách nebo jejich zaplavení.

Mezi nevýhody spojené s dieselovým motorem je třeba nejprve zdůraznit dvě. Prvním jsou mírně vyšší náklady na vozidla vybavená tímto typem elektrárny. Cenový rozdíl se obvykle pohybuje od 10 do 20 %.

Druhou nevýhodou je nutnost značných provozních nákladů. To je vysvětleno vážnými požadavky na kvalitu výroby a úroveň technické údržby automobilů s dieselovými motory. Kontaktování renomované společnosti za účelem nákupu, stejně jako následná údržba, montáž a opravy, minimalizuje nedostatky jednotky a její působivé výhody zůstanou zcela nedotčeny.