Silnik Diesla

spalanie Diesla

silnik Diesla jest urządzeniem tłokowo-cylindrowym o przerywanym spalaniu. Działa w cyklu dwusuwowym lub czterosuwowym (patrz rysunek); jednak, w przeciwieństwie do silnika benzynowego z zapłonem iskrowym, silnik Diesla indukuje tylko powietrze do komory spalania na swoim suwie wlotowym. Silniki wysokoprężne są zazwyczaj zbudowane ze współczynnikami sprężania w zakresie od 14:1 do 22:1., Zarówno Dwusuwowe, jak i czterosuwowe konstrukcje silników można znaleźć wśród silników o otworach (średnicach cylindrów) mniejszych niż 600 mm (24 cale). Silniki z otworami o średnicy większej niż 600 mm są niemal wyłącznie dwusuwowymi układami cyklu.

silnik wysokoprężny zyskuje energię poprzez spalanie paliwa wtryskiwanego lub rozpylanego do sprężonego, gorącego powietrza w cylindrze. Powietrze musi być podgrzane do temperatury wyższej niż temperatura, w której wtryskiwane paliwo może się zapalić., Paliwo rozpylane do powietrza, które ma temperaturę wyższą niż Temperatura „samozapłonu” paliwa spontanicznie reaguje z tlenem w powietrzu i pali się. Temperatura powietrza zazwyczaj przekracza 526 °C (979 °F); jednak przy rozruchu silnika czasami stosuje się dodatkowe ogrzewanie cylindrów, ponieważ Temperatura powietrza w cylindrach zależy zarówno od stopnia sprężania silnika, jak i jego bieżącej temperatury roboczej., Silniki wysokoprężne są czasami nazywane silnikami wysokoprężnymi, ponieważ inicjacja spalania opiera się na powietrzu podgrzewanym przez sprężanie, a nie na Iskrze elektrycznej.

w silniku wysokoprężnym paliwo jest wprowadzane, gdy tłok zbliża się do górnego martwego środka jego skoku. Paliwo jest wprowadzane pod wysokim ciśnieniem do komory wstępnej lub bezpośrednio do komory spalania tłokowo-cylindrycznego. Z wyjątkiem małych, szybkich układów, silniki wysokoprężne wykorzystują Wtrysk bezpośredni.

układy wtrysku paliwa w silnikach wysokoprężnych są zazwyczaj zaprojektowane tak, aby zapewnić ciśnienie wtrysku w zakresie od 7 do 70 megapaskali (od 1000 do 10 000 funtów na cal kwadratowy). Istnieje jednak kilka systemów wyższego ciśnienia.

precyzyjna kontrola wtrysku paliwa ma kluczowe znaczenie dla wydajności silnika wysokoprężnego. Ponieważ cały proces spalania jest kontrolowany przez wtrysk paliwa, wtrysk musi rozpocząć się w prawidłowej pozycji tłoka (tj. kąta korby). Początkowo paliwo jest spalane w procesie prawie stałej objętości, podczas gdy tłok znajduje się w pobliżu górnego martwego centrum., Gdy tłok oddala się od tej pozycji, wtrysk paliwa jest kontynuowany, a proces spalania pojawia się jako proces prawie stałego ciśnienia.

proces spalania w silniku Diesla jest niejednorodny—to znaczy paliwo i powietrze nie są mieszane przed rozpoczęciem spalania. W związku z tym szybkie parowanie i mieszanie paliwa w powietrzu jest bardzo ważne dla dokładnego spalania wtryskiwanego paliwa. Kładzie to duży nacisk na konstrukcję dysz wtryskiwaczy, szczególnie w silnikach z bezpośrednim wtryskiem.

praca silnika jest uzyskiwana podczas skoku mocy., Skok mocy obejmuje zarówno proces stałego ciśnienia podczas spalania, jak i rozszerzanie gorących produktów spalania po ustaniu wtrysku paliwa.

silniki wysokoprężne są często turbodoładowane i schładzane. Dodanie turbosprężarki i chłodnicy końcowej może zwiększyć wydajność silnika wysokoprężnego zarówno pod względem mocy, jak i wydajności.

najbardziej wyróżniającą cechą silnika wysokoprężnego jest jego sprawność. Sprężanie powietrza zamiast stosowania mieszanki paliwowo-powietrznej nie ogranicza silnika wysokoprężnego przez problemy z zapłonem iskrowym, które nękają silniki wysokoprężne., W związku z tym wyższe współczynniki sprężania można osiągnąć w silnikach wysokoprężnych niż w przypadku odmiany o zapłonie iskrowym; często można osiągnąć wyższą wydajność cyklu teoretycznego w porównaniu z tym ostatnim. Należy zauważyć, że dla danego stopnia sprężania teoretyczna sprawność silnika o zapłonie iskrowym jest większa niż sprawność silnika o zapłonie samoczynnym; jednakże w praktyce możliwe jest eksploatowanie silników o zapłonie samoczynnym przy współczynnikach sprężania wystarczająco wysokich, aby uzyskać sprawność większą niż osiągalna w układach o zapłonie iskrowym., Ponadto silniki Diesla nie polegają na dławieniu mieszanki wlotowej w celu kontrolowania mocy. W związku z tym, na biegu jałowym i o obniżonej sprawności energetycznej oleju napędowego jest znacznie lepsza niż w silniku o zapłonie iskrowym.

główną wadą silników Diesla jest ich emisja zanieczyszczeń powietrza. Silniki te zazwyczaj odprowadzają wysokie poziomy cząstek stałych( sadzy), reaktywnych związków azotu (powszechnie oznaczanych NOx) i zapachu w porównaniu z silnikami o zapłonie iskrowym. W związku z tym w kategorii małych silników akceptacja konsumentów jest niska.,

silnik wysokoprężny uruchamiany jest przez napędzanie go z jakiegoś zewnętrznego źródła zasilania do czasu ustalenia warunków, w których silnik może pracować własną mocą. Najprostszą metodą startu jest dopuszczenie powietrza ze źródła wysokiego ciśnienia-około 1,7 do prawie 2,4 megapaskala-do każdego z cylindrów z kolei przy ich normalnym skoku wystrzału. Sprężone powietrze ogrzewa się na tyle, aby zapalić paliwo., Inne metody rozruchu obejmują wyposażenie pomocnicze i obejmują dopuszczenie podmuchów sprężonego powietrza do silnika aktywowanego powietrzem, nastawionego na obracanie dużego koła zamachowego silnika; dostarczanie prądu elektrycznego do elektrycznego silnika rozruchowego, podobnie nastawionego na koło zamachowe silnika; i zastosowanie małego silnika benzynowego nastawionego na koło zamachowe silnika. Wybór najodpowiedniejszej metody rozruchu zależy od wielkości fizycznej rozruchu silnika, rodzaju podłączonego obciążenia i tego, czy obciążenie może zostać odłączone podczas rozruchu.