Kuidas temperatuur ja rõhk diisliballoonides mõjutavad mootori tööd

Diiselmootor on tänapäeval bensiinimootori järel levinuim sisepõlemismootori tüüp. Struktuurilt sarnaneb diiselmootor bensiinimootoriga, kuna sellel on kõik samad silindrid, ühendusvardad, kolvid, väntvõll jne. Samas on kõik osad massiivsemad ja raskemad, sest peavad vastu pidama suurenenud koormustele.

Fakt on see, et diiselmootori surveaste on kõrgem kui bensiinimootoritel. Kui bensiinimootoris on näidatud keskmine 9–11 ühikut, siis diiselmootoris on see juba 20–24. Sel põhjusel on diiselmootor raskem ja suurem kui bensiinimootor.

Peamine erinevus seisneb kütuse-õhu segu valmistamise, tarnimise ja süütamise meetodis. Enamikus bensiinimootorites moodustub töösegu sisselaskekollektoris ja "imetakse" silindritesse.

Pärast silindritesse söötmist süttib töösegu põlemiskambris sädemest. Samal ajal tarnitakse diiselmootoris kütust ja õhku eraldi, samas kui segu süttib järsust kokkusurumisest ja kuumutamisest sõltumatult.

Järgnevalt räägime sellest, millised protsessid toimuvad diiselmootori põlemiskambris, kuidas toimub diislikütuse tarnimine, kuidas toimub segu moodustumine ja laengu süttimine ning milline on rõhk ja temperatuur diisli põlemiskambris.

Artikli sisu

• Diiselmootorite põlemiskambrid ja sellise sisepõlemismootori töö omadused
• Kuidas kütus diiselmootoris põleb
• Levinud diisliprobleemid: sissepritse ajastus ja kokkusurumine
• Mis on tulemus

Diiselmootorite põlemiskambrid ja sellise sisepõlemismootori töö omadused

Alustame sellest, et diiselmootorite põlemiskambrid erinevad mõnevõrra bensiinimootoritest. Kaameraid on kahte peamist tüüpi:

• diiselmootori jagamata põlemiskamber;
• diiselmootori jagatud põlemiskamber;

Jaotamata tüüp on ühemahuline kamber, tavaliselt lihtsa kujuga, mis on kooskõlas düüside asukohaga. Sellised kambrid tehakse tavaliselt kolbide põhja, neid saab teha ka osaliselt põhja ja osaliselt silindripeas, harva ainult ploki peas.

Jagatud tüüpi põlemiskamber hõlmab kahte üksteisest eraldatud mahtu, mis on ühendatud spetsiaalsete kanalite kaudu. Selliseid kanaleid võib olla üks või mitu.

Kui me räägime plussidest ja miinustest, siis esimene tüüp võimaldab teil pakkuda mootorile paremat kasutegurit, kuid sellises põlemiskambris on temperatuurid kõrgemad. Samuti suurenevad löökkoormused. Eraldatud põlemiskambrite osas on kasutegur väiksem, kuid on võimalik realiseerida kütuse täielikum põlemine, selline diiselmootor koksib vähem, suitseb jne.

Kuidas kütus diiselmootoris põleb

Vaatame nüüd põlemisprotsessi ennast. Nagu teate, on kütuse põletamiseks vaja teatud kogust hapnikku, aga ka allikat, mis võimaldab segul süttida.

Diiselmootoris on välise sädeme asemel selliseks allikaks kõrge temperatuur, see tähendab küte.

Määratud küte saavutatakse tänu sellele, et silindris olev õhk on tugevalt kokku surutud ja diislikütus tarnitakse viimasel hetkel. See on tingitud asjaolust, et süütamiseks vajalik temperatuur tõuseb rõhu tõustes, samas kui kütuse isesüttimistemperatuur sellistes tingimustes langeb.

Teisisõnu süttib diiselmootoris olev kütuse-õhu segu kõrgest rõhust ja kuumusest spontaanselt. Samal ajal sõltub mootori normaalne töö suuresti õigesti konfigureeritud sissepritsest, segu kvaliteetsest kokkusurumisest ja ka laengu põlemise täielikkusest silindrites.

Alguses juhitakse silindrisse õhku, surutakse kokku ja kuumutatakse. Järgmisena süstitakse kütus diiselmootori põlemiskambrisse, sissepritse ajal pihustatakse.

Seejärel toimub isesüttimine, leek levib läbi silindri. Kütuse sissepritse peatub ja järelejäänud kütus põleb edasi. Seejärel korratakse protsessi.

Nagu näete, kuigi diiselmootori laengu tarnimine ja põlemine toimub väga lühikese aja jooksul, võib selle perioodi jagada etappideks:

• Esimene etapp on kütuse sissepritse enne selle süüte algust (süüte viivitus). Düüsid teenindavad selles etapis diislikütust ja pihustatud kujul. Tekib kütuse "udu", mis levib tugevalt kokkusurutud ja kuumutatud õhus.

Tegelikult on udu väikseimad kütusepiisad, kuid need ei sütti. Fakt on see, et kütus peab kõigepealt aurustuma.

Alles pärast seda seguneb aurustunud diislikütus õhuga ja segu ise soojeneb isesüttimiseks vajaliku temperatuurini. Pange tähele, et süüte viivitus peab olema lühike.

• Teine etapp on süttimine ja leegi esiosa levimine läbi silindri. Fakt on see, et pärast süütamist ei põle kohe kogu maht, vaid tekivad süttimispunktid. Need on lokaliseeritud kohtadesse, kus kütus on kõige kvalitatiivsemalt õhuga segunenud, ja temperatuur kambris on umbes 1700 K.

See esialgne põlemine toob kaasa temperatuuri ja rõhu tõusu silindris. Selle tulemusena aurustub kütus, mis pole veel süttinud, aktiivselt aurustub ja seguneb õhuga. Sel hetkel süttib silindris olev segu tegelikult täielikult, samal ajal kui rõhk tõuseb järsult.

• Tuleb kolmas etapp, aasta, mil kütus põleb otse. Sissepritseotsik pritsib ikkagi diislikütust, kütus süttib kokkupuutel põlemiskambris leegiga koheselt. Leek levib sel hetkel tõhusalt kogu mahu ulatuses, ka rõhk on maksimaalne.

Just selles etapis surub põleva kütuse rõhk kolvi suure jõuga, pannes mootori kasulikku tööd tegema. Temperatuuri osas tõuseb see näitaja 2200 K-ni.

• Viimane neljas etapp on hetk, mil ülejäänud kütus silindris ära põleb. Sel ajal liigub kolb juba alla, mis tähendab rõhu ja temperatuuri langust.

Nagu näha, mängib diiselmootori põlemiskambris olev rõhk kütuse isesüttimisel üliolulist rolli. Mis puutub sissepritsesse, siis on vaja, et diislikütust tarnitaks rangelt määratletud hetkel, õiges koguses ja pihustataks ka kvaliteetselt.

Kui ilmnevad talitlushäired, on leegi levik häiritud, temperatuur diiselmootori põlemiskambris tõuseb, tekib detonatsioonioht, kütus ei põle täielikult jne.

Levinud diisliprobleemid: sissepritse ajastus ja kokkusurumine

Kui segu kokkusurumine silindris on ebapiisav, on mootori töötamise ajal kuulda müra ja metallikööke. Fakt on see, et sel juhul vajab segu süttimistemperatuurini soojenemiseks rohkem aega.

Selgub, et diiselmootori kompressiooni vähendamine pikendab laengu süttimiseni kuluvat aega.

Sel juhul jääb silindrisse põlemata segu rohkem kui vaja. Selle tulemusena muutub sellise laengu süttimise hetkel põlemisprotsess plahvatusohtlikuks, rõhk tõuseb järsult, tekib lööklaine ja detonatsioon, mis hävitab CPG ja avaldab mootoriosadele märkimisväärset koormust.

Samuti viib kompressiooni vähenemine selleni, et diisel hakkab suitsema. Heitgaas võib olla must või hallikasvalge. Väljalasketoru valge suitsu korral süttib diislikütus lihtsalt ebaefektiivselt hetkel, kui kolb jõuab TDC-ni.

Siis läheb kolb alla, temperatuur ja rõhk vähenevad veelgi, põlemiseks pole tingimusi. Selgub, et põlemata diislikütus aurustub ja siseneb seejärel väljalaskesüsteemi

Sama juhtub siis, kui diislikütuse sissepritsega on hiljaks jäänud. Ehk siis kokkusurumine silindrites on normaalne, aga kütuse viivitusega väljastamine viib selleni, et kolb läheb juba alla, puudub isesüttimiseks vajalik kokkusurumine ja surve.

Kui heitgaas on must, võib see viidata sellele, et düüsid on "üle voolanud", see tähendab, et kütusevarustus toimub vajalikust suuremas mahus. Lihtsamalt öeldes on diislikütust palju, aga hapnikku sellise kütusekoguse jaoks lihtsalt napib.

Kättesaadav hapnik laseb ära põleda vaid osa kütusest ning põlemata jäägid muutuvad süsinikuks, mis avaldub väljalasketorust väljuva iseloomuliku musta suitsuna.

Samuti soovitame lugeda artiklit selle kohta, mis on mootori surveaste. Sellest artiklist saate teada selle parameetri kohta seoses sisepõlemismootori ja selle töö omadustega.

Samuti märgime, et ebapiisav õhuvarustus (näiteks ummistunud õhufilter), diiselmootori toitesüsteemi õhutamine jne võivad põhjustada sarnaseid probleeme.

Selle tulemusena, kui segu moodustumise normaalne protsess on häiritud, mõjutab see loomulikult süütemomenti ja sellele järgnevat kütuselaengu põlemise efektiivsust silindrites.

Mis on tulemus

Seda silmas pidades saab selgeks, et just diisel vajab ülitäpset kütuse sissepritse. Sellest sõltuvad otseselt kasutegur, mootori ressurss, ökonoomsus, heitgaaside toksilisuse tase ja mitmed muud olulised parameetrid.

Samuti soovitame lugeda artiklit selle kohta, miks mootoril võib olla suurenenud surve. Sellest artiklist saate teada, millised on selle normist kõrvalekaldumise peamised põhjused ja kuidas seda parandada.

Sel põhjusel on nende mootorite kaasaegsete tüüpide diiselpihustid võimelised tagama niinimetatud faasilise (mitmefaasilise) sissepritse, varustades diislikütust kuni 10 korda mootoritsükli kohta.

Lõpetuseks märgime, et täna asendatakse tavalist mehaaniliste pihustitega kõrgsurvekütusepumpa aktiivselt pumbapihustite või Common Rail süsteemiga, mis võimaldab saavutada maksimaalse kütuse sissepritse efektiivsuse põlemiskambrisse kütuse tarnimise kõigil etappidel.

Sellised lahendused koos turboülelaaduriga võimaldavad kaasaegsel diiselmootoril turul enesekindlalt konkureerida bensiinimootoritega, samas kui kõrge kütusesäästlikkus jääb diiselmootori peamiseks eeliseks.