Dízel motor -Diesel engine

Nem tévesztendő össze a dízelmozdonyokkal vagy a dízellel (játékmotor) .

A Langen & Wolf által licenc alapján gyártott dízelmotor, 1898.
1952-es Shell Oil film, amely a dízelmotor fejlesztését mutatja be 1877-től

A Rudolf Dieselről elnevezett dízelmotor olyan belső égésű motor , amelyben az üzemanyag begyulladását a hengerben lévő levegő mechanikai összenyomás miatti megnövekedett hőmérséklete okozza; így a dízelmotort kompressziós gyújtású motornak (CI motor) nevezik. Ez ellentétben áll azokkal a motorokkal , amelyek gyújtógyertya -gyújtást használnak a levegő-üzemanyag keverékből, mint például a benzinmotorok ( benzinmotorok ) vagy a gázmotorok (gáz-halmazállapotú üzemanyagot, például földgázt vagy cseppfolyósított kőolajat használnak ).

A dízelmotorok úgy működnek, hogy csak levegőt vagy levegőt plusz a kipufogógázból származó maradék égéstermékeket sűrítik össze (az úgynevezett kipufogógáz-visszavezetés (EGR)). A szívólöket során levegőt vezetnek be a kamrába, a kompressziós löket során pedig összenyomják. Ez olyan magasra emeli a levegő hőmérsékletét a henger belsejében , hogy az égéstérbe befecskendezett porlasztott gázolaj meggyullad. Ha az üzemanyagot közvetlenül az égés előtt fecskendezik a levegőbe, az üzemanyag eloszlása ​​egyenetlen; ezt heterogén levegő-üzemanyag keveréknek nevezik. A dízelmotor által termelt nyomatékot a levegő-üzemanyag arány (λ) manipulálásával szabályozzuk ; a beszívott levegő fojtása helyett a dízelmotor a befecskendezett üzemanyag mennyiségének módosítására támaszkodik, és a levegő-üzemanyag arány általában magas.

A dízelmotor a legmagasabb hőhatékonysággal ( motor-hatékonysággal ) rendelkezik bármely gyakorlati belső vagy külső égésű motor közül a nagyon magas tágulási aránynak és a benne rejlő sovány égésnek köszönhetően, amely lehetővé teszi a felesleges levegő hőelvezetését. A nem közvetlen befecskendezéses benzinmotorokhoz képest elkerülhető a kis hatékonysági veszteség is, mivel a szelepek átfedése során nincs jelen el nem égett üzemanyag, és ezért nem jut közvetlenül üzemanyag a szívó-/befecskendezőnyílásból a kipufogóba. Az alacsony fordulatszámú dízelmotorok (amelyeket hajókban és más olyan alkalmazásokban használnak, ahol a motor össztömege viszonylag jelentéktelen) akár 55%-os hatásfokot is elérhetnek. A kombinált ciklusú gázturbina (Brayton és Rankin ciklus) egy olyan belső égésű motor, amely hatékonyabb, mint egy dízelmotor, de tömege és méretei miatt nem alkalmas járművekre, vízi járművekre vagy repülőgépekre . A világ legnagyobb üzembe helyezett dízelmotorjai a 14 hengeres, kétütemű tengeri dízelmotorok; egyenként közel 100 MW csúcsteljesítményt produkálnak.

A dízelmotorok kétütemű vagy négyütemű ciklusként is megtervezhetők . Eredetileg az álló gőzgépek hatékonyabb helyettesítésére használták őket . Az 1910-es évek óta használják tengeralattjárókban és hajókban. A mozdonyokban, buszokban, teherautókban, nehézgépekben , mezőgazdasági berendezésekben és villamosenergia-termelő üzemekben való felhasználás később következett. Az 1930-as években lassan elkezdték használni néhány autóban . Az 1970-es évek energiaválsága óta a nagyobb üzemanyag-hatékonyság iránti kereslet azt eredményezte, hogy a legtöbb nagy autógyár valamikor dízelmotoros modelleket kínál, még nagyon kis autókban is. Konrad Reif (2012) szerint a dízelautók uniós átlaga akkoriban az újonnan regisztrált autók felét tette ki. A légszennyezettség- kibocsátást azonban nehezebb szabályozni a dízelmotoroknál, mint a benzinmotoroknál, ezért az Egyesült Államokban a dízelmotorok használata ma már nagyrészt a nagyobb közúti és terepjáró járművekre szorul .

Bár a repülés hagyományosan elkerülte a dízelmotorokat, a 21. században egyre inkább elérhetővé váltak a repülőgépek dízelmotorjai. Az 1990-es évek vége óta különféle okok miatt – többek között a dízel benzinmotorokkal szembeni szokásos előnyei miatt, de a közelmúltban a légi közlekedésre jellemző problémák miatt is – a repülőgépek dízelmotorjainak fejlesztése és gyártása felpörgött, 2002 és 2018 között több mint 5000 ilyen hajtóművet szállítottak le világszerte. különösen könnyű repülőgépekhez és pilóta nélküli légi járművekhez .


Történelem

Diesel ötlete

Rudolf Diesel 1893-as szabadalma egy racionális hőmotorról
A Diesel második prototípusa. Ez az első kísérleti motor módosítása. Ez a motor 1894. február 17-én működött először saját erővel.

Hatásfok 16,6%
Üzemanyag fogyasztás 519 g·kW −1 ·h −1
Az első teljesen működőképes dízelmotor, Imanuel Lauster terve, a semmiből épült, és 1896 októberére készült el.

Névleges teljesítmény 13,1 kW
Hatékony hatásfok 26,2%
Üzemanyag-fogyasztás 324 g·kW −1 ·h −1 .

1878-ban Rudolf Diesel , aki a müncheni " Polytechnikum" hallgatója volt , részt vett Carl von Linde előadásaiban . Linde elmagyarázta, hogy a gőzgépek a hőenergia mindössze 6-10%-át képesek munkává alakítani, de a Carnot-ciklus lehetővé teszi, hogy a hőenergia jóval nagyobb részét alakítsák munkává az állapot izotermikus változása révén. Diesel szerint ez indította el az ötletet egy rendkívül hatékony motor létrehozására, amely a Carnot cikluson is működhet. A dízelmotort tűzdugattyúnak is kitették , amely egy hagyományos, gyors adiabatikus kompressziós elveket alkalmazó tűzgyújtó , amelyet a Linde Délkelet-Ázsiából szerzett be . Miután több éven át dolgozott az ötletein, Diesel 1893-ban publikálta azokat A Rational Heat Motor Theory and Construction of a Rational Heat Motor című esszéjében .

Dieselt erősen kritizálták esszéjéért, de csak kevesen találták meg azt a hibát, amit elkövetett; racionális hőmotorjának állandó hőmérsékletű ciklust kellett volna használnia (izoterm kompresszióval), amely sokkal nagyobb sűrítést igényel, mint a kompressziós gyújtáshoz. A Diesel ötlete az volt, hogy olyan szorosan sűrítsék össze a levegőt, hogy a levegő hőmérséklete meghaladja az égés hőmérsékletét. Egy ilyen motor azonban soha nem tud használható munkát végezni. Az 1892-es (1895-ben megadatott) 542846 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmában Diesel leírja a ciklusához szükséges kompressziót:

a tiszta atmoszférikus levegőt az 1 2 görbe szerint olyan mértékben sűrítjük össze, hogy a gyújtás vagy égés előtt a diagramban a legmagasabb nyomást és a legmagasabb hőmérsékletet kapjuk, vagyis azt a hőmérsékletet, amelyen a következő égés történik. kell történnie, nem az égési vagy gyulladási pontnak. Ennek egyértelműbbé tétele érdekében tegyük fel, hogy az ezt követő égés 700°-os hőmérsékleten megy végbe. Ebben az esetben a kezdeti nyomásnak hatvannégy atmoszférának kell lennie, vagy 800 °C-on a nyomásnak kilencven atmoszférának kell lennie, és így tovább. Az így sűrített levegőbe azután a külső finoman eloszlatott tüzelőanyag fokozatosan kerül be, amely a bevezetéskor meggyullad, mivel a levegő hőmérséklete messze meghaladja az üzemanyag gyulladási pontját. A jelen találmány szerinti ciklus jellemző jellemzői tehát a nyomás és a hőmérséklet maximumig történő növelése, nem égéssel, hanem az égést megelőzően mechanikus levegősűrítéssel, és ott az azt követő munkavégzés során nyomásnövekedés nélkül. és hőmérséklet fokozatos égetéssel a löket egy meghatározott szakaszában, amelyet a vágott olaj határoz meg.

1893 júniusára Diesel rájött, hogy eredeti ciklusa nem fog működni, és átvette az állandó nyomásciklust. Diesel 1895-ös szabadalmi bejelentésében írja le a ciklust. Figyeljük meg, hogy már nincs szó az égési hőmérsékletet meghaladó kompressziós hőmérsékletekről. Most egyszerűen kijelentik, hogy a tömörítésnek elegendőnek kell lennie a gyújtás kiváltásához.

1. Belső égésű motorban henger és dugattyú kombinációja, amely úgy van kialakítva és elrendezve, hogy a levegőt olyan mértékben sűrítse, amely a tüzelőanyag gyulladási pontja feletti hőmérsékletet hoz létre, sűrített levegő vagy gáz ellátására; üzemanyag-ellátás; egy tüzelőanyag-elosztó szelepet, egy járatot a levegőellátásból a hengerbe, amely összeköttetésben áll az üzemanyag-elosztó szeleppel, egy bemenetet a hengerbe a levegőellátóval és az üzemanyag-szeleppel kapcsolatban, valamint egy vágóolajat, lényegében a leírtak szerint.

1892-ben a Diesel szabadalmat kapott Németországban , Svájcban , az Egyesült Királyságban és az Egyesült Államokban a "Method of and Apparatus for Converting the Heat into Work" címmel. 1894-ben és 1895-ben különböző országokban szabadalmakat és kiegészítéseket nyújtott be motorjára; az első szabadalmakat 1894 decemberében Spanyolországban (16 654), Franciaországban (243 531) és Belgiumban (113 139 sz.), 1895-ben Németországban (86 633 sz.) és az Egyesült Államokban (608 845 sz.) adták ki. 1898.

A Diesel-t több éven keresztül támadták és kritizálták. A kritikusok azt állították, hogy a Diesel soha nem talált fel új motort, és a dízelmotor feltalálása csalás. Otto Köhler és Emil Capitaine  [ de ] Diesel korának két legjelentősebb kritikusa volt. Köhler 1887-ben publikált egy esszét, amelyben egy motort ír le, amely hasonló ahhoz a motorhoz, amelyet a Diesel az 1893-as esszéjében ír le. Köhler úgy gondolta, hogy egy ilyen motor nem tud semmilyen munkát végezni. Emil Capitaine az 1890-es évek elején izzócsöves gyújtású petróleummotort épített; saját jobb belátása ellenére azt állította, hogy az izzítócsöves gyújtású motorja ugyanúgy működött, mint a Diesel motorja. Állításai alaptalanok voltak, és elveszítette a Diesel elleni szabadalmi pert. Más motorok, mint például az Akroyd motor és a Brayton motor , szintén a dízelmotor ciklusától eltérő működési ciklust használnak. Friedrich Sass szerint a dízelmotor a Diesel „saját munkája”, és minden „dízel-mítosz” „ történelemhamisítás ”.

Az első dízelmotor

Diesel olyan cégeket és gyárakat keresett, amelyek megépítenék a motorját. Moritz Schröter és Max Gutermuth  [ de ] segítségével sikerült meggyőznie Kruppot Essenben és a Maschinenfabrik Augsburgban . A szerződéseket 1893 áprilisában írták alá, és 1893 nyár elején Augsburgban megépült a Diesel első prototípusa. 1893. augusztus 10-én történt az első gyújtás, az üzemanyag benzin volt. 1893/1894 telén Diesel újratervezte a meglévő motort, és 1894. január 18-ra szerelői a második prototípussá alakították át. Ugyanezen év januárjában a motor hengerfejét légfúvós befecskendező rendszerrel szerelték fel és tesztelték. Friedrich Sass azzal érvel, hogy feltételezhető, hogy a Diesel a légfúvással történő befecskendezés fogalmát George B. Braytontól másolta le , jóllehet a Diesel lényegesen javította a rendszert. 1894. február 17-én az újratervezett motor 88 fordulattal járt – egy percig; ezzel a hírrel a Maschinenfabrik Augsburg részvényei 30%-kal emelkedtek, jelezve a várhatóan hatalmas igényeket egy hatékonyabb motor iránt. 1895. június 26-án a motor 16,6%-os hatásfokot ért el, üzemanyag-fogyasztása pedig 519 g·kW −1 ·h −1 volt . A koncepció bizonyítása ellenére azonban a motor gondokat okozott, és a Diesel nem tudott érdemi előrelépést elérni. Ezért Krupp fontolóra vette a Diesellel kötött szerződés felmondását. Diesel kénytelen volt javítani motorja kialakításán, és rohant egy harmadik motor prototípus megépítésére. 1895. november 8. és december 20. között a második prototípus több mint 111 órát tett meg sikeresen a próbapadon. Az 1896. januári jelentésben ezt sikeresnek minősítették.

1896 februárjában a Diesel fontolóra vette a harmadik prototípus feltöltését. Imanuel Lauster , akit a harmadik prototípus „ Motor 250/400 ” megrajzolására kaptak, 1896. április 30-ig végezte el a rajzokat. Ugyanezen év nyarán készült a motor, és 1896. október 6-án készült el. A teszteket 1897 elejéig végezték . Az első nyilvános tesztek 1897. február 1-jén kezdődtek. Moritz Schröter 1897. február 17-i tesztje volt a Diesel motorjának fő tesztje. A motor teljesítménye 13,1 kW, fajlagos üzemanyag-fogyasztása 324 g·kW −1 ·h −1 volt, ami 26,2%-os effektív hatásfokot eredményezett. 1898-ra Diesel milliomos lett.

Idővonal

1890-es évek

  • 1893: Megjelenik Rudolf Diesel esszéje A racionális hőmotor elmélete és felépítése címmel .
  • 1893: február 21. a Diesel és a Maschinenfabrik Augsburg szerződést ír alá, amely lehetővé teszi a Diesel számára egy prototípus motor megépítését.
  • 1893. február 23., a Diesel megszerzi a szabadalmat (RP 67207) " Arbeitsverfahren und Ausführungsart für Verbrennungsmaschinen " (Munkamódszerek és technikák belső égésű motorokhoz) címmel.
  • 1893: április 10. Diesel és Krupp szerződést ír alá, amely lehetővé teszi a Diesel számára egy prototípus motor megépítését.
  • 1893: április 24-én a Krupp és a Maschinenfabrik Augsburg úgy dönt, hogy együttműködnek, és csak egyetlen prototípust készítenek Augsburgban.
  • 1893: július, elkészül az első prototípus.
  • 1893: augusztus 10. A dízel először fecskendez be üzemanyagot (benzint), ami égést eredményez, és tönkreteszi a jelzőfényt .
  • 1893: november 30. A Diesel szabadalmat (RP 82168) kér egy módosított égési eljárásra. 1895. július 12-én szerzi meg.
  • 1894: január 18., miután az első prototípust módosították, hogy a második prototípus legyen, megkezdődik a tesztelés a második prototípussal.
  • 1894: február 17. A második prototípus először fut be.
  • 1895: március 30. A Diesel szabadalmat (RP 86633) kér sűrített levegővel történő indító eljárásra.
  • 1895: június 26-án a második prototípus először megy át a fékteszten.
  • 1895: A Diesel második szabadalmat kérelmez a 608845 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalomért
  • 1895: november 8. és december 20. között tesztsorozatot hajtanak végre a második prototípussal. Összesen 111 üzemórát tartanak nyilván.
  • 1896: április 30. Imanuel Lauster elkészíti a harmadik, egyben utolsó prototípus rajzát.
  • 1896: október 6-án elkészül a harmadik és egyben utolsó prototípus motor.
  • 1897: február 1. A Diesel motor prototípusa beindul, és végre készen áll a hatékonysági tesztelésre és a gyártásra.
  • 1897: október 9. Adolphus Busch engedélyt ad a dízelmotorra az Egyesült Államok és Kanada számára.
  • 1897: október 29. Rudolf Diesel szabadalmat (DRP 95680) szerez a dízelmotor feltöltésére.
  • 1898: február 1-jén bejegyezték a Diesel Motoren-Fabrik Actien-Gesellschaft-ot.
  • 1898: Márciusban a Vereinigte Zündholzfabriken AG kempteni üzemében beépítik az első 2×30 LE (2×22 kW) névleges dízelmotort.
  • 1898: szeptember 17. az Allgemeine Gesellschaft für Dieselmotoren A.-G. meg van alapítva.
  • 1899: Megépül az első kétütemű dízelmotor, amelyet Hugo Güldner talált fel.

1900-as évek

Egy 1906-ban gyártott MAN DM törzsdugattyús dízelmotor. Az MAN DM sorozat az egyik első kereskedelmileg sikeres dízelmotor.

1910-es évek

1920-as évek

Fairbanks Morse modell 32
  • 1923: A königsbergi DLG kiállításon bemutatják az első dízelmotoros mezőgazdasági traktort, a Benz-Sendling S6 prototípust.
  • 1923: december 15-én az MAN teszteli az első közvetlen befecskendezéses dízelmotoros teherautót . Ugyanebben az évben a Benz gyárt egy kamiont előégéskamrás befecskendezéses dízelmotorral.
  • 1923: Megjelenik az első kétütemű, ellenáramú dízelmotor.
  • 1924: A Fairbanks-Morse bemutatja a kétütemű Y-VA-t (később Model 32-re átnevezték).
  • 1925: A Sendling megkezdi egy dízelmotoros mezőgazdasági traktor sorozatgyártását.
  • 1927: A Bosch bemutatja az első soros befecskendező szivattyút gépjárművek dízelmotorjaihoz.
  • 1929: Megjelenik az első dízelmotoros személygépkocsi. Motorja egy Otto motor, amelyet dízelelvre és a Bosch befecskendező szivattyújára módosítottak. Számos további dízelautó prototípus következik.

1930-as évek

1940-es évek

  • 1946: Clessie Cummins szabadalmat szerez az olajégető motorokhoz használható üzemanyag-adagoló és befecskendező berendezésre, amely külön alkatrészeket tartalmaz a befecskendezési nyomás és a befecskendezési idő létrehozására.
  • 1946: A Klöckner-Humboldt-Deutz (KHD) léghűtéses, sorozatgyártású dízelmotort vezet be a piacon.

1950-es évek

MAN M-System középső gömb égésterű dízelmotor dugattyúja ( 4 VD 14,5/12-1 SRW )
  • 1950-es évek: A KHD léghűtéses dízelmotorok globális piacvezetőjévé válik.
  • 1951: J. Siegfried Meurer szabadalmat szerez az M-System- re , amely konstrukció egy központi gömb égéskamrát tartalmaz a dugattyúban (DBP 865683).
  • 1953: Az első sorozatgyártású örvénykamrás befecskendezéses személygépkocsi dízelmotor (Borgward/Fiat).
  • 1954: A Daimler-Benz bemutatja a Mercedes-Benz OM 312 A-t , egy 4,6 literes, soros 6-os sorozatgyártású ipari dízelmotort, turbófeltöltővel, 115 LE (85 kW) névleges teljesítménnyel. Megbízhatatlannak bizonyul.
  • 1954: A Volvo a TD 96-os motor turbófeltöltős változatának 200 darabból álló kis sorozatát gyártja. Ennek a 9,6 literes motornak a teljesítménye 136 kW.
  • 1955: Az MAN kétütemű tengeri dízelmotorok turbófeltöltése alapfelszereltséggé válik.
  • 1959: A Peugeot 403 lesz az első Nyugat-Németországon kívül gyártott, tömegesen gyártott személyszállító limuzin/limuzin, amelyet dízelmotorral is kínálnak.

1960-as évek

Mercedes-Benz OM 352 , az egyik első közvetlen befecskendezéses Mercedes-Benz dízelmotor. 1963-ban mutatták be, de a tömeggyártás csak 1964 nyarán kezdődött.

1970-es évek

  • 1972: A KHD bemutatja dízelmotorjaihoz az Allstoff-Direkteinspritzung (bármilyen üzemanyag közvetlen befecskendezéses) AD-rendszert . Az AD-dízelek gyakorlatilag bármilyen folyékony üzemanyaggal működhetnek, de kiegészítő gyújtógyertyával vannak felszerelve, amely akkor tüzel, ha az üzemanyag gyújtási minősége túl alacsony.
  • 1976: A zürichi ETH-nál megkezdődik a common rail befecskendezés fejlesztése .
  • 1976: A Volkswagen Golf az első kompakt személyszedán/limuzin, amelyet dízelmotorral is kínálnak.
  • 1978: A Daimler-Benz elkészíti az első turbófeltöltős személygépkocsi-dízelmotort ( Mercedes-Benz OM 617 ).
  • 1979: Egy alacsony fordulatszámú, kétütemű, közös nyomócsöves befecskendezéses motor első prototípusa.

1980-as évek

BMW E28 524td , az első sorozatgyártású személyautó elektronikusan vezérelt befecskendező szivattyúval
  • 1981/82: A kétütemű tengeri dízelmotorok Uniflow öblítése alapfelszereltséggé válik.
  • 1985: december, egy IFA W50- ben módosított 6VD 12,5/12 GRF-E motort használó teherautók common rail befecskendező rendszerének közúti tesztelése zajlik.
  • 1986: A BMW E28 524td a világ első személygépkocsija, amely elektronikusan vezérelt befecskendező szivattyúval van felszerelve (a Bosch fejlesztése ).
  • 1987: A Daimler-Benz bemutatja az elektronikusan vezérelt befecskendező szivattyút teherautó-dízelmotorokhoz.
  • 1988: A Fiat Croma a világ első tömeggyártású személygépkocsija, amely közvetlen befecskendezéses dízelmotorral rendelkezik.
  • 1989: Az Audi 100 a világ első turbófeltöltős, közvetlen befecskendezéses és elektronikus vezérlésű dízelmotorral rendelkező személyautója.

1990-es évek

  • 1992: július 1-jén életbe lép az Euro 1 kibocsátási szabvány.
  • 1993: Az első személygépkocsi dízelmotor hengerenként négy szeleppel, a Mercedes-Benz OM 604.
  • 1994: A Bosch egységbefecskendező rendszere teherautó dízelmotorokhoz.
  • 1996: Az első közvetlen befecskendezéses dízelmotor hengerenként négy szeleppel, amelyet az Opel Vectrában használnak .
  • 1996: A Bosch első radiális dugattyús elosztó befecskendező szivattyúja.
  • 1997: Az első tömeggyártású közös nyomócsöves dízelmotor személygépkocsikhoz, a Fiat 1.9 JTD-hez.
  • 1998: A BMW megnyeri a 24 órás nürburgringi versenyt egy módosított BMW E36- tal . A 320d névre keresztelt autót egy 2 literes, közvetlen befecskendezéses, egyenes négyes dízelmotor hajtja, és egy spirálvezérlésű elosztó befecskendező szivattyú (Bosch VP 44), 180 kW teljesítményű. Az üzemanyag-fogyasztás 23 l/100 km, csak a fele egy hasonló Otto-motoros autó fogyasztásának.
  • 1998: A Volkswagen bemutatja a VW EA188 Pumpe-Düse motort (1,9 TDI), a Bosch által kifejlesztett elektronikusan vezérelt befecskendezőkkel .
  • 1999: A Daimler-Chrysler bemutatja az első közös nyomócsöves háromhengeres dízelmotort, amelyet személygépkocsikban használnak (a Smart City Coupé ).

2000-es évek

Audi R10 TDI, 2006 24 órás Le Mans-i győztes.

2010-es évek

Működési elve

Áttekintés

A dízelmotor jellemzői a következők

Termodinamikai ciklus

Dízelmotoros modell, bal oldali
Dízelmotoros modell, jobb oldali
Lásd még: Dízelciklus és Dugattyús belső égésű motor

A dízel belsőégésű motor abban különbözik a benzinüzemű Otto-ciklustól , hogy erősen sűrített forró levegőt használ az üzemanyag meggyújtására, nem pedig gyújtógyertyát használ ( kompressziós gyújtás szikragyújtás helyett ).

A dízelmotorban kezdetben csak levegőt vezetnek be az égéstérbe. A levegőt ezután tipikusan 15:1 és 23:1 közötti kompressziós aránnyal sűrítik. Ez a nagy kompresszió a levegő hőmérsékletének emelkedését okozza. Körülbelül a sűrítési ütem tetején az üzemanyagot közvetlenül az égéstérben lévő sűrített levegőbe fecskendezik be. Ez a motor kialakításától függően egy (általában toroid alakú ) üregbe kerülhet a dugattyú tetején vagy egy előkamrába . Az üzemanyag-befecskendező biztosítja, hogy az üzemanyag apró cseppekre oszlik, és az üzemanyag egyenletesen oszlik el. A sűrített levegő hője elpárologtatja az üzemanyagot a cseppek felületéről. Ezután a gőzt az égéstérben lévő sűrített levegő hője meggyújtja, a cseppek tovább párolognak a felületükről, és egyre kisebb mértékben égnek, amíg a cseppekben lévő összes tüzelőanyag el nem ég. Az égés lényegében állandó nyomáson megy végbe a teljesítménylöket kezdeti szakaszában. A párolgás megindulása késleltetést okoz a gyújtás előtt, és jellegzetes dízel-kopogó hangot ad, amikor a gőz eléri a gyulladási hőmérsékletet, és hirtelen nyomásnövekedést okoz a dugattyú felett (a PV indikátor diagramon nem látható). Amikor az égés befejeződött, az égési gázok kitágulnak, ahogy a dugattyú tovább süllyed; a hengerben lévő nagy nyomás lefelé hajtja a dugattyút, energiával látva el a főtengelyt.

A magas sűrítési szint mellett, amely lehetővé teszi az égést külön gyújtórendszer nélkül, a nagy kompressziós arány nagymértékben növeli a motor hatékonyságát. A kompressziós arány növelését szikragyújtású motorban, ahol az üzemanyag és a levegő keveredik a hengerbe való belépés előtt, korlátozza az előgyújtás megakadályozásának szükségessége , amely a motor károsodását okozhatja. Mivel a dízelmotorban csak levegőt sűrítenek, és az üzemanyagot csak röviddel a felső holtpont ( TDC ) előtt vezetik be a hengerbe, az idő előtti detonáció nem jelent problémát, és a kompressziós arányok sokkal magasabbak.

Az ideális dízelciklus pV diagramja (amely az 1-4 számokat követi az óramutató járásával megegyező irányban). A vízszintes tengely a henger térfogata. A dízelciklusban az égés szinte állandó nyomáson megy végbe. Ezen a diagramon az egyes ciklusokhoz generált munka a hurkon belüli területnek felel meg.

A nyomás-térfogat diagram (pV) diagram a dízelmotor-ciklus eseményeinek leegyszerűsített és idealizált ábrázolása, amely a Carnot-ciklushoz való hasonlóságot szemlélteti . 1-től kezdve a dugattyú az alsó holtpontban van, és mindkét szelep zárva van a kompressziós löket elején; a henger légköri nyomású levegőt tartalmaz. 1 és 2 között a levegőt adiabatikusan sűríti – azaz hőátadás nélkül a környezetbe vagy a környezetből – a felszálló dugattyú. (Ez csak hozzávetőlegesen igaz, mivel a hengerfalakkal hőcsere lesz .) A tömörítés során a térfogat csökken, a nyomás és a hőmérséklet egyaránt emelkedik. 2-nél vagy valamivel azelőtt (TDC) befecskendezik az üzemanyagot, és megég a sűrített forró levegőben. Kémiai energia szabadul fel, és ez hőenergia (hő) befecskendezését jelenti a sűrített gázba. Az égés és a melegítés 2 és 3 között megy végbe. Ebben az intervallumban a nyomás állandó marad, mivel a dugattyú leereszkedik, és a térfogat növekszik; a hőmérséklet emelkedik az égési energia következtében. 3-nál az üzemanyag-befecskendezés és az égés befejeződik, és a henger magasabb hőmérsékletű gázt tartalmaz, mint 2-nél. 3 és 4 között ez a forró gáz kitágul, ismét megközelítőleg adiabatikusan. A munka azon a rendszeren történik, amelyhez a motor csatlakozik. Ebben az expanziós fázisban a gáz térfogata megemelkedik, hőmérséklete és nyomása egyaránt csökken. 4-nél a kipufogószelep kinyílik, és a nyomás hirtelen atmoszférikusra esik (körülbelül). Ez ellenállhatatlan terjeszkedés, és semmi hasznos munka nem történik vele. Ideális esetben az adiabatikus tágulásnak folytatódnia kell, a 3-4-es vonalat jobbra meghosszabbítva, amíg a nyomás a környező levegő nyomására nem esik, de az ellenállhatatlan tágulás okozta hatékonyságcsökkenést a visszanyerés gyakorlati nehézségei indokolják (a motor sokkal nagyobbnak kell lennie). A kipufogószelep nyitása után a kipufogólöket következik, de ez (és az azt követő szívólöket) nem látható a diagramon. Ha láthatóak, akkor a diagram alján egy alacsony nyomású hurokkal lennének ábrázolva. 1-nél feltételezzük, hogy a kipufogó- és az indukciós ütem befejeződött, és a henger ismét megtelt levegővel. A dugattyús-hengeres rendszer 1 és 2 közötti energiát vesz fel – ez a munka a hengerben lévő levegő összenyomásához szükséges, és a motor lendkerekében tárolt mechanikai kinetikus energia biztosítja. A munkateljesítményt a 2 és 4 közötti dugattyú-henger kombináció végzi. E két munkanövekmény közötti különbség a ciklusonkénti kijelzett munkateljesítmény, amelyet a pV hurok által körülhatárolt terület képvisel. Az adiabatikus tágulás nagyobb nyomástartományban van, mint a kompresszióé, mivel a hengerben lévő gáz az expanzió során forróbb, mint az összenyomás során. Ez az oka annak, hogy a hurok területe véges, és a ciklus során végzett munka nettó kimenete pozitív.

Hatékonyság

A dízelmotorok üzemanyag-hatékonysága jobb, mint a legtöbb más belsőégésű motoré, a magas kompressziós arány, a magas levegő-üzemanyag egyenérték arány (λ) és a beszívott levegő korlátozásának (pl. fojtószelepek) hiánya miatt. Elméletileg egy dízelmotor lehetséges legnagyobb hatásfoka 75%. A gyakorlatban azonban a hatásfok jóval alacsonyabb, a személygépkocsik motorjainál akár 43%, a nagy teherautó- és buszmotoroknál akár 45%, a nagy kétütemű tengeri motoroknál pedig akár 55% is lehet. Az átlagos hatásfok egy gépjármű vezetési ciklusa alatt alacsonyabb, mint a dízelmotor csúcshatásfoka (például 37%-os átlagos hatásfok egy 44%-os csúcshatékonyságú motornál). Ugyanis a dízelmotor üzemanyag-hatékonysága kisebb terhelésnél csökken, de nem esik olyan gyorsan, mint az Otto (szikragyújtású) motoré.

Kibocsátások

Lásd még: Dízel kipufogó

A dízelmotorok belső égésű motorok, ezért égéstermékeket bocsátanak ki kipufogógázukban . A tökéletlen égés miatt a dízelmotorok kipufogógázai szén-monoxidot , szénhidrogéneket , részecskéket és nitrogén-oxidokat tartalmaznak . A szennyező anyagok mintegy 90 százaléka eltávolítható a kipufogógázból kipufogógáz-kezelési technológiával. A közúti járművek dízelmotorjainak nincs kén-dioxid-kibocsátása, mivel a gépjárművek dízel üzemanyaga 2003 óta kénmentes. Helmut Tschöke azzal érvel, hogy a gépjárművekből kibocsátott részecskék negatív hatással vannak az emberi egészségre.

A dízel kipufogógáz-kibocsátásban lévő részecskéket néha rákkeltőnek vagy "valószínű rákkeltőnek" minősítik, és ismert, hogy növeli a szív- és légúti betegségek kockázatát.

Elektromos rendszer

Elvileg egy dízelmotorhoz nincs szükség semmilyen elektromos rendszerre. A legtöbb modern dízelmotor azonban elektromos üzemanyag-szivattyúval és elektronikus motorvezérlő egységgel van felszerelve.

A dízelmotorokban azonban nincs nagyfeszültségű elektromos gyújtórendszer. Ez kiküszöböli a rádiófrekvenciás sugárzás forrását (amely zavarhatja a navigációs és kommunikációs berendezéseket), ezért csak dízelmotoros járművek engedélyezettek az amerikai nemzeti rádió csendes zóna egyes részein .

Nyomatékszabályozás

A forgatónyomaték adott időpontban történő szabályozásához (azaz amikor az autó vezetője beállítja a gázpedált ), egy szabályozó beállítja a motorba befecskendezett üzemanyag mennyiségét. A múltban mechanikus szabályzókat használtak, de az elektronikus szabályozók gyakoribbak a modern motoroknál. A mechanikus szabályzókat általában a motor tartozékszíja vagy egy hajtómű-rendszer hajtja , és rugók és súlyok kombinációját használják az üzemanyag-szállítás szabályozására mind a terhelés, mind a sebesség tekintetében. Az elektronikus vezérlésű motorok elektronikus vezérlőegységet (ECU) vagy elektronikus vezérlőmodult (ECM) használnak az üzemanyag-szállítás szabályozására. Az ECM/ECU különféle érzékelőket (például motorfordulatszám-jelet, szívócsatorna-nyomást és üzemanyag-hőmérsékletet) használ a motorba befecskendezett üzemanyag mennyiségének meghatározására.

Mivel a levegő mennyisége állandó (adott fordulatszámon), miközben az üzemanyag mennyisége változó, nagyon magas ("sovány") levegő-üzemanyag arányt alkalmaznak olyan helyzetekben, ahol minimális nyomatékkibocsátásra van szükség. Ez eltér a benzinmotoroktól, ahol a fojtószeleppel a beszívott levegő mennyiségét is csökkentik a motor nyomatékának szabályozása részeként. Az üzemanyag hengerbe történő befecskendezésének megkezdésének időzítésének szabályozása hasonló a benzinmotorok gyújtási időzítésének szabályozásához. Ezért kulcsfontosságú tényező a teljesítmény, az üzemanyag-fogyasztás és a kipufogógáz-kibocsátás szabályozásában.

Osztályozás

A dízelmotorok kategorizálására számos különböző módszer létezik, amint azt a következő szakaszok ismertetik.

RPM működési tartomány

Günter Mau a dízelmotorokat fordulatszámuk alapján három csoportba sorolja:

  • Nagy sebességű motorok (> 1000 ford./perc),
  • Közepes sebességű motorok (300-1000 ford./perc), ill
  • Lassú fordulatszámú motorok (< 300 ford./perc).
Nagy sebességű dízelmotorok

A nagy sebességű motorokat teherautók (teherautók), buszok , traktorok , személygépkocsik , jachtok , kompresszorok , szivattyúk és kis elektromos generátorok meghajtására használják . 2018-tól a legtöbb nagy sebességű motor közvetlen befecskendezéssel rendelkezik . Sok modern motor, különösen az országúti alkalmazásokban, közös nyomócsöves közvetlen befecskendezéssel rendelkezik . A nagyobb hajókon gyakran nagy sebességű dízelmotorokat használnak az elektromos generátorok táplálására. A nagy sebességű dízelmotorok legnagyobb teljesítménye körülbelül 5 MW.

Közepes sebességű dízelmotorok
Helyhez kötött 12 hengeres turbódízel motor, generátorkészlettel kapcsolva segéderőforráshoz

A közepes sebességű motorokat nagy elektromos generátorokban, vasúti dízelmozdonyokban , hajómeghajtásban és mechanikus hajtásokban, például nagy kompresszorokban vagy szivattyúkban használják . A közepes sebességű dízelmotorok dízel üzemanyaggal vagy nehéz fűtőolajjal működnek közvetlen befecskendezéssel, ugyanúgy, mint az alacsony fordulatszámú motorok. Általában ezek négyütemű motorok, csomagtérdugattyúkkal; figyelemre méltó kivétel az EMD 567 , 645 és 710 motorok, amelyek mind kétüteműek.

A közepes sebességű dízelmotorok teljesítménye elérheti a 21 870 kW-ot, a hatásfok 47-48% körüli (1982). A legtöbb nagyobb, közepes sebességű motort sűrített levegővel indítják közvetlenül a dugattyúkon, légelosztóval, szemben a lendkerékre ható pneumatikus indítómotorral, amelyet általában kisebb motorokhoz használnak.

A tengeri alkalmazásokra szánt közepes sebességű motorokat általában ( ro-ro ) kompok, személyszállító hajók vagy kis teherhajók meghajtására használják . A közepes sebességű motorok használata csökkenti a kisebb hajók költségeit és növeli szállítási kapacitásukat. Ezen túlmenően egyetlen hajó egy nagy motor helyett két kisebb motort is használhat, ami növeli a hajó biztonságát.

Alacsony fordulatszámú dízelmotorok
Az MAN B&W 5S50MC egy kétütemű, alacsony fordulatszámú, soros öthengeres tengeri dízelmotor egy 29 000 tonnás vegyszerszállító fedélzetén

Az alacsony fordulatszámú dízelmotorok általában nagyon nagy méretűek, és többnyire hajók meghajtására használják . Két különböző típusú alacsony fordulatszámú motort használnak általában: kétütemű motorok keresztfejjel és négyütemű motorok normál törzsdugattyúval. A kétütemű motorok forgási frekvenciája korlátozott, és töltéscseréjük is nehezebb, ami azt jelenti, hogy általában nagyobbak, mint a négyütemű motorok, és közvetlenül a hajócsavar meghajtására szolgálnak.

A hajók négyütemű motorjait általában elektromos generátorok meghajtására használják. Elektromos motor hajtja a légcsavart. Mindkét típus általában nagyon négyzet alatti , vagyis a furat kisebb, mint a löket. Az alacsony fordulatszámú dízelmotorok (amelyeket hajókban és más alkalmazásokban használnak, ahol a motor össztömege viszonylag nem fontos) gyakran akár 55%-os hatásfokkal is rendelkeznek. A közepes sebességű motorokhoz hasonlóan az alacsony fordulatszámú motorokat is sűrített levegővel indítják, és elsődleges tüzelőanyagként nehézolajat használnak.

Égési ciklus

Kétütemű dízelmotor vázlata gyökérfúvóval
Detroit Diesel időzítés

A négyütemű motorok a korábban leírt égési ciklust használják.

A kétütemű motorok égési ciklust használnak, amely négy ütem helyett két ütemben fejeződik be. A henger levegővel való feltöltése és összenyomása egy ütemben történik, az erő- és kipufogólöketet pedig kombinálják. A kétütemű dízelmotor kompressziója hasonló a négyütemű dízelmotor kompressziójához: amint a dugattyú áthalad az alsó közepén, és felfelé indul, megkezdődik a kompresszió, amely üzemanyag-befecskendezéssel és gyújtással tetőzik. A teljes szelepkészlet helyett a kétütemű dízelmotorok egyszerű szívónyílásokkal és kipufogónyílásokkal (vagy kipufogószelepekkel) rendelkeznek. Amikor a dugattyú megközelíti az alsó holtpontot, mind a szívó-, mind a kipufogónyílás "nyitva van", ami azt jelenti, hogy légköri nyomás van a hengerben. Ezért valamilyen szivattyúra van szükség ahhoz, hogy a levegőt a hengerbe fújja, és az égési gázokat a kipufogóba. Ezt a folyamatot öblítésnek nevezik . A szükséges nyomás körülbelül 10-30 kPa.

A különálló kipufogó- és szívólöketek hiánya miatt minden kétütemű dízelmotor légfúvót vagy valamilyen kompresszort használ a hengerek levegővel való feltöltésére és az átöblítés elősegítésére. A Roots típusú kompresszorokat az 1950-es évek közepéig használták hajómotorokhoz, 1955 óta azonban széles körben felváltják őket turbófeltöltőkkel. Általában egy kétütemű hajó dízelmotor egyfokozatú turbófeltöltővel rendelkezik, amelynek turbinája van axiális beáramlással és radiális kiáramlással.

Öblítés kétütemű motorokban

Általánosságban elmondható, hogy háromféle öblítés lehetséges:

A keresztáramú öblítés hiányos és korlátozza a löketet, néhány gyártó mégis alkalmazta. A fordított áramlású öblítés egy nagyon egyszerű módja az öblítésnek, és az 1980-as évek elejéig népszerű volt a gyártók körében. Az uniflow öblítést bonyolultabb kivitelezni, de a legmagasabb üzemanyag-hatékonyságot teszi lehetővé; az 1980-as évek eleje óta olyan gyártók, mint az MAN és a Sulzer tértek át erre a rendszerre. A modern tengeri kétütemű dízelmotorok alapfelszereltsége.

Felhasznált üzemanyag

Fő cikk: Kétüzemanyagú jármű § Dízel átalakítások

Az úgynevezett kettős üzemanyagú dízelmotorok vagy gázdízelmotorok két különböző típusú üzemanyagot égetnek el egyszerre , például egy gáznemű tüzelőanyagot és egy dízelmotor üzemanyagot. A dízelmotor-üzemanyag a kompressziós gyújtás hatására öngyullad, majd meggyújtja a gáznemű tüzelőanyagot. Az ilyen motorok nem igényelnek semmilyen szikragyújtást, és a hagyományos dízelmotorokhoz hasonlóan működnek.

Üzemanyag befecskendezés

Az üzemanyagot nagy nyomással fecskendezik be az égéstérbe , az „örvénykamrába” vagy az „előkamrába” (ellentétben a régebbi benzinmotorokkal, ahol az üzemanyagot a szívócsonkban vagy a karburátorban adagolják ). Azokat a motorokat, amelyeknél az üzemanyagot a fő égéstérbe fecskendezik be, „közvetlen befecskendezésű” (DI) motoroknak, míg az örvénykamrát vagy előkamrát használó motorokat „közvetett befecskendezéses” (IDI) motoroknak nevezzük.

Közvetlen befecskendezés

Különböző típusú dugattyús edények
Fő cikk: Közvetlen üzemanyag-befecskendezés

A legtöbb közvetlen befecskendezéses dízelmotornál van egy égéstér a dugattyú tetején, ahol az üzemanyagot permetezik. Számos különböző injekciós módszer alkalmazható. Általában a helix vezérlésű mechanikus közvetlen befecskendezéssel rendelkező motorok soros vagy elosztó befecskendező szivattyúval rendelkeznek. Minden motorhenger esetében az üzemanyag-szivattyú megfelelő dugattyúja méri a megfelelő üzemanyagmennyiséget, és meghatározza az egyes befecskendezések időzítését. Ezek a motorok olyan befecskendezőket használnak , amelyek nagyon precíz rugóterhelésű szelepek, amelyek meghatározott üzemanyagnyomás mellett nyitnak és zárnak. Külön nagynyomású üzemanyag-vezetékek kötik össze az üzemanyag-szivattyút minden hengerrel. Az egyes égések tüzelőanyag-mennyiségét a dugattyúban lévő ferde horony szabályozza, amely csak néhány fokkal forog, és engedi a nyomást, és egy mechanikus szabályozó szabályozza, amely rugók és egy kar által korlátozott motorfordulatszámon forgó súlyokból áll . Az injektorokat az üzemanyagnyomás tartja nyitva. A nagy sebességű motoroknál a dugattyús szivattyúk egy egységben vannak együtt. Az üzemanyag-vezetékek hossza a szivattyútól az egyes befecskendező szelepekig általában azonos minden hengernél, hogy azonos nyomáskésleltetést érjünk el. A közvetlen befecskendezésű dízelmotorok általában nyílásos üzemanyag-befecskendezőket használnak.

Az üzemanyag-befecskendezés elektronikus vezérlése átalakította a közvetlen befecskendezésű motort azáltal, hogy sokkal jobban szabályozta az égést.

Common rail

A közös nyomócsöves (CR) közvetlen befecskendezéses rendszerek nem rendelkeznek egyetlen egységben az üzemanyag-adagolási, nyomásemelési és -szállítási funkciókkal, mint például a Bosch elosztó típusú szivattyúk esetében. A CR-t nagynyomású szivattyú látja el. Az egyes hengerbefecskendezők igényeit ebből a közös nagynyomású üzemanyagtartályból táplálják. Az elektronikus dízelvezérlés (EDC) a motor működési körülményeitől függően szabályozza a sínnyomást és a befecskendezést is. A régebbi CR rendszerek befecskendezői mágneses meghajtású dugattyúkkal rendelkeznek az injekciós tű felemelésére, míg az újabb CR befecskendezők piezoelektromos működtetővel meghajtott dugattyúkat használnak, amelyeknek kisebb a mozgó tömege, így nagyon rövid időn belül még több befecskendezést tesznek lehetővé. A korai common rail rendszert mechanikus eszközökkel vezérelték.

A modern CR rendszerek befecskendezési nyomása 140 MPa és 270 MPa között mozog.

Közvetett befecskendezés

Ricardo Comet közvetett befecskendező kamra
Fő cikk: Közvetett befecskendezés

A közvetett dízel befecskendező rendszerű (IDI) motor az üzemanyagot egy kis kamrába szállítja, amelyet örvénykamrának, előégetőkamrának, előkamrának vagy előkamrának neveznek, és amely egy keskeny légjáraton keresztül kapcsolódik a hengerhez. Általában az előkamra célja a nagyobb turbulencia létrehozása a jobb levegő/üzemanyag keverés érdekében. Ez a rendszer simábban, csendesebben járó motort is lehetővé tesz, és mivel az üzemanyag-keverést turbulencia segíti, a befecskendező szelepek nyomása alacsonyabb lehet. A legtöbb IDI rendszer egyetlen nyílású injektort használ. Az előkamra hátránya, hogy a motor hűtőrendszerének megnövekedett hővesztesége miatt csökkenti a hatásfokot, korlátozza az égést, így 5-10%-kal csökkenti a hatásfokot. Az IDI motorokat nehezebb beindítani, és általában izzítógyertyákat kell használni. Az IDI motorok építése olcsóbb lehet, de általában nagyobb tömörítési arányt igényelnek, mint a DI motorok. Az IDI emellett megkönnyíti a sima, csendesebb futású motorok előállítását egyszerű mechanikus befecskendező rendszerrel, mivel a befecskendezés pontos időzítése nem olyan kritikus. A legtöbb modern autómotor DI-s, amelyek előnye a nagyobb hatékonyság és a könnyebb indítás; IDI motorok azonban továbbra is megtalálhatók a számos ATV-ben és kis dízelben. A közvetett befecskendezésű dízelmotorok csapos típusú üzemanyag-befecskendezőket használnak.

Légfúvás befecskendezés

Tipikus 20. század eleji légbefecskendezéses dízelmotor, 59 kW névleges teljesítménnyel.
Fő cikk: Légfúvós befecskendezés

A korai dízelmotorok sűrített levegő segítségével fecskendezték be az üzemanyagot, ami porlasztotta az üzemanyagot, és egy fúvókán keresztül a motorba kényszerítette (hasonló elv az aeroszolos permethez). A fúvókanyílást a vezérműtengely által működtetett csapszelep zárta le . Bár a motornak egy légsugaras befecskendezésre használt légkompresszort is kellett hajtania, a hatásfoka mégis jobb volt, mint a többi akkori belsőégésű motoré. A rendszer azonban nehéz volt, és lassan reagált a változó nyomatékigényekre, így nem alkalmas közúti járművekhez.

Egység befecskendezők

Fő cikk: Befecskendező egység

Egy egységbefecskendező rendszer, más néven "Pumpe-Düse" ( németül szivattyú-fúvóka ) egyesíti a befecskendező szelepet és az üzemanyag-szivattyút egyetlen alkatrészben, amely minden henger felett helyezkedik el. Ez megszünteti a nagynyomású üzemanyag-vezetékeket, és egyenletesebb befecskendezést ér el. Teljes terhelés mellett a befecskendezési nyomás elérheti a 220 MPa-t is. Az egységbefecskendezőket egy bütyök működtetik , és a befecskendezett üzemanyag mennyiségét mechanikusan (karral vagy karral) vagy elektronikusan szabályozzák.

A megnövekedett teljesítménykövetelmények miatt az egységinjektorokat nagyrészt felváltották a közös nyomócsöves befecskendező rendszerek.

A dízelmotor sajátosságai

Tömeg

Az átlagos dízelmotor teljesítmény-tömeg aránya gyengébb, mint egy hasonló benzinmotoré. A tipikus dízelmotorok alacsonyabb motorfordulatszáma (RPM) alacsonyabb teljesítményt eredményez . Ezenkívül a dízelmotor tömege jellemzően nagyobb, mivel az égéstérben lévő nagyobb üzemi nyomás növeli a belső erőket, amihez erősebb (és ezért nehezebb) alkatrészekre van szükség ezeknek az erőknek az elviseléséhez.

Zaj ("dízelcsattogás")

Az 1950-es évek MWM AKD 112 Z kéthengeres dízelmotorjának motorzaja alapjáraton

A dízelmotorok jellegzetes zaját, különösen alapjárati fordulatszámon, néha "dízelcsattogásnak" nevezik. Ezt a zajt nagyrészt az égéstérbe fecskendezett gázolaj hirtelen meggyulladása okozza, amely kopogásszerű nyomáshullámot okoz.

A motortervezők a következőkkel csökkenthetik a dízel csörömpölését: közvetett befecskendezés; pilot vagy előinjektálás; injekció időzítése; befecskendezési sebesség; tömörítési arány; turbó; és kipufogógáz-visszavezetés (EGR). A közös nyomócsöves dízel befecskendező rendszerek több befecskendezési eseményt tesznek lehetővé a zajcsökkentés érdekében. Az ehhez hasonló intézkedések révén a dízel csörömpölő zaja jelentősen csökken a modern motorokban. A magasabb cetánszámú dízel üzemanyagok nagyobb valószínűséggel gyulladnak meg, és ezáltal csökkentik a dízel csörömpölését.

Kezdődik a hideg idő

Melegebb éghajlaton a dízelmotorok nem igényelnek indítási segédeszközt (az indítómotoron kívül ). Azonban sok dízelmotor tartalmaz valamilyen előmelegítést az égéstér számára, hogy segítse az indítást hideg körülmények között. A hengerenként 1 liternél kisebb lökettérfogatú motorok általában izzítógyertyákkal rendelkeznek , míg a nagyobb, nagy teljesítményű motorok lángindító rendszerrel rendelkeznek . A minimális indítási hőmérséklet, amely lehetővé teszi az előmelegítés nélküli indítást, 40 °C az előégéskamrás motoroknál, 20 °C az örvénykamrás motoroknál és 0 °C a közvetlen befecskendezéses motoroknál.

A múltban a hidegindítási módszerek szélesebb választékát alkalmazták. Egyes motorok, például a detroiti dízelmotorok olyan rendszert alkalmaztak, amely kis mennyiségű étert juttat a szívócsonkba az égés megindítása érdekében. Izzítógyertyák helyett egyes dízelmotorok indítást segítő rendszerekkel vannak felszerelve, amelyek megváltoztatják a szelep időzítését. Ennek legegyszerűbb módja a dekompressziós kar. A dekompressziós kar aktiválása a kimeneti szelepeket enyhén lefelé zárja, így a motorban nincs kompresszió, és így lényegesen kisebb ellenállással lehet megfordítani a főtengelyt. Amikor a főtengely magasabb fordulatszámot ér el, a dekompressziós kar visszafordítása normál helyzetbe, hirtelen újra aktiválja a kimeneti szelepeket, ami összenyomódást eredményez – a lendkerék tömeges tehetetlenségi nyomatéka beindítja a motort. Más dízelmotorok, mint például a Ganz & Co. által gyártott XII Jv 170/240 előégéskamrás motor, szelepvezérlés-váltó rendszerrel rendelkeznek, amely a bemeneti szelep vezérműtengelyének beállításával, enyhe „késői” helyzetbe állításával működik. Ez a bemeneti szelepeket késleltetetten nyitja ki, és a bemenő levegő felmelegedésére kényszeríti, amikor belép az égéstérbe.

Feltöltés és turbófeltöltés

1980-as évek BMW M21 személygépkocsi turbódízel motorja
Lásd még: Turbódízel

A kényszerindukciót , különösen a turbófeltöltést gyakran használják dízelmotoroknál, mert nagymértékben növeli a hatékonyságot és a nyomatékkibocsátást. A dízelmotorok jól alkalmazhatók kényszerindukciós beállításokhoz, mivel működési elvük széles gyújtási határokkal és a kompressziós löket alatti üzemanyag hiányával jellemezhető. Emiatt kopogás, előgyújtás vagy robbanás nem fordulhat elő, és az égéstérben lévő túlzott feltöltőlevegő által okozott sovány keverék nem befolyásolja negatívan az égést.

Az üzemanyag és a folyadék jellemzői

Fő cikk: Dízel üzemanyag

A dízelmotorok sokféle tüzelőanyagot képesek elégetni, beleértve számos olyan tüzelőolajat is, amelyek előnyökkel rendelkeznek az olyan üzemanyagokkal szemben, mint a benzin. Ezek az előnyök a következők:

    • Alacsony üzemanyagköltségek, mivel a fűtőolajok viszonylag olcsók
    • Jó kenési tulajdonságok
    • Magas energiasűrűség
    • Alacsony a tűzveszélyesség, mivel nem képeznek gyúlékony gőzt
    • A biodízel egy könnyen szintetizálható, nem kőolaj alapú üzemanyag (átészterezéssel ) , amely számos dízelmotorban közvetlenül működhet, míg a benzinmotorokat vagy adaptálni kell a szintetikus üzemanyagok működtetéséhez , vagy pedig benzin adalékaként használják (pl. etanol hozzáadásával) . gasohol ).

A dízelmotorokban egy mechanikus befecskendező rendszer porlasztja az üzemanyagot közvetlenül az égéstérbe (ellentétben a karburátorban lévő Venturi-sugárral , vagy a szívócsonk-befecskendező rendszer üzemanyag- befecskendezőjével , amely az üzemanyagot porlasztja a szívócsonkba vagy a szívócsövekbe, mint a benzinmotoroknál ). Mivel a dízelmotorban csak levegőt vezetnek be a hengerbe, a kompressziós arány sokkal magasabb lehet, mivel nem áll fenn az előgyújtás veszélye, feltéve, hogy a befecskendezési folyamatot pontosan időzítik. Ez azt jelenti, hogy a hengerhőmérséklet sokkal magasabb a dízelmotoroknál, mint a benzinmotoroknál, ami lehetővé teszi kevésbé illékony üzemanyagok használatát.

Az MAN 630 M-System dízelmotorja benzinmotor (NATO F 46/F 50 benzinnel való működésre tervezték), de sugárhajtású üzemanyaggal (NATO F 40/F 44), kerozinnal, (NATO F 58) is működik. és dízelmotor üzemanyag (NATO F 54/F 75)

Ezért a dízelmotorok sokféle üzemanyaggal működhetnek. Általánosságban elmondható, hogy a dízelmotorok üzemanyagának megfelelő viszkozitásúnak kell lennie , hogy a befecskendező szivattyú az üzemanyagot a befecskendező fúvókákhoz tudja pumpálni anélkül, hogy önmagában károsítaná vagy az üzemanyag-vezeték korrózióját okozná. Befecskendezéskor az üzemanyagnak jó üzemanyagpermetet kell képeznie, és nem lehet kokszosító hatása a befecskendező fúvókákon. A motor megfelelő indítása és zökkenőmentes működése érdekében az üzemanyagnak készen kell állnia a gyulladásra, és így nem kell nagy gyulladási késleltetést okoznia (ez azt jelenti, hogy az üzemanyagnak magas cetánszámmal kell rendelkeznie ) . A dízel üzemanyagnak magas, alacsonyabb fűtőértékkel kell rendelkeznie .

A beépített mechanikus befecskendező szivattyúk általában jobban tolerálják a rossz minőségű vagy bioüzemanyagot, mint az elosztó típusú szivattyúk. Ezenkívül a közvetett befecskendezéses motorok általában kielégítőbben működnek nagy gyújtáskésleltetésű üzemanyagokkal (például benzinnel), mint a közvetlen befecskendezéses motorok. Ennek részben az az oka, hogy a közvetett befecskendezéses motor sokkal nagyobb örvényhatást fejt ki, javítva az üzemanyag elpárologtatását és égését, valamint azért, mert (növényi olaj típusú üzemanyagok esetében) a lipidlerakódások lecsapódhatnak a közvetlen befecskendezéses hengerfalakon . motort, ha az égési hőmérséklet túl alacsony (például indítsa be a motort hidegről). A közvetlen befecskendezéses motorok MAN középső gömb égésterével az égéstér falán kondenzálódó üzemanyagra támaszkodnak. Az üzemanyag csak a gyújtás beállta után kezd el párologni, és viszonylag simán ég. Ezért az ilyen motorok a rossz gyújtáskésleltetési jellemzőkkel rendelkező üzemanyagokat is tolerálják, és általában 86 RON- os benzinnel is működhetnek .

Üzemanyag típusok

Rudolf Diesel 1893-as, A racionális hőmotor elmélete és felépítése című munkájában a szénpor használatát fontolgatja üzemanyagként a dízelmotorokhoz. A Diesel azonban csak a szénpor (valamint a folyékony tüzelőanyagok és a gáz) használatát fontolgatta ; valódi motorját petróleumra tervezték , amelyet hamarosan hagyományos benzinre és kerozinra cseréltek további tesztelési célokra, mivel a kőolaj túl viszkózusnak bizonyult. A Diesel motorja a kerozin és a benzin mellett ligroinnal is működhetett .

A dízelmotorok üzemanyagának szabványosítása előtt olyan üzemanyagokat használtak, mint a benzin , a kerozin , a gázolaj , a növényi olaj és az ásványolaj , valamint ezen üzemanyagok keverékei. A kifejezetten dízelmotorokhoz szánt tipikus tüzelőanyagok a kőolajpárlatok és a kőszénkátrány-párlatok voltak , például az alábbiak; ezeknek az üzemanyagoknak fajlagos alacsonyabb fűtőértékei vannak:

  • Dízelolaj: 10 200 kcal·kg −1 (42,7 MJ·kg −1 ) és 10 250 kcal·kg −1 (42,9 MJ·kg −1 )
  • Fűtőolaj: 10 000 kcal·kg −1 (41,8 MJ·kg −1 ) és 10 200 kcal·kg −1 (42,7 MJ·kg −1 )
  • Kőszénkátrány- kreozot : 9150 kcal·kg −1 (38,3 MJ·kg −1 ) és 9250 kcal·kg −1 (38,7 MJ·kg −1 )
  • Kerozin : akár 10 400 kcal·kg −1 (43,5 MJ·kg −1 )

Forrás:

Az első dízel üzemanyag szabványok a DIN 51601 , VTL 9140-001 és a NATO F 54 voltak , amelyek a második világháború után jelentek meg. A modern európai EN 590 dízel üzemanyag szabványt 1993 májusában hozták létre; a NATO F 54 szabvány modern változata többnyire megegyezik vele. A DIN 51628 biodízel szabványt az EN 590 szabvány 2009-es verziója elavulttá tette; A FAME biodízel megfelel az EN 14214 szabványnak. A vízi járművek dízelmotorjai általában olyan dízelmotor üzemanyaggal működnek, amely megfelel az ISO 8217 szabványnak ( Bunker C ). Ezenkívül egyes dízelmotorok gázzal (például LNG-vel ) is működhetnek .

Modern dízel üzemanyag tulajdonságai

Modern dízel üzemanyag tulajdonságai
EN 590 (2009-től) EN 14214 (2010-től)
Gyújtás teljesítménye ≥ 51 CN ≥ 51 CN
Sűrűség 15 °C-on 820...845 kg·m −3 860...900 kg·m −3
Kéntartalom ≤10 mg·kg −1 ≤10 mg·kg −1
Víztartalom ≤200 mg·kg −1 ≤500 mg·kg −1
Kenőképesség 460 µm 460 µm
Viszkozitás 40 °C-on 2,0...4,5 mm 2 ·s −1 3,5...5,0 mm 2 ·s −1
FAME tartalom ≤7,0% ≥96,5%
Moláris H/C arány – 1.69
Alacsonyabb fűtési érték – 37,1 MJ·kg −1

Gelling

A DIN 51601 szerinti dízel üzemanyag hideg időben hajlamos volt viaszosodásra vagy gélesedésre ; mindkettő a gázolaj részlegesen kristályos állapotba való megszilárdítására vonatkozik. A kristályok felhalmozódnak az üzemanyagrendszerben (különösen az üzemanyagszűrőkben), ami végül kiéhezteti a motort, és leállítja a működését. A probléma megoldására alacsony teljesítményű elektromos fűtőberendezéseket használtak az üzemanyagtartályokban és az üzemanyag-vezetékek körül. Ezenkívül a legtöbb motorban van egy visszafolyó rendszer, amelyen keresztül a befecskendező szivattyúból és a befecskendezőkből származó felesleges üzemanyag visszakerül az üzemanyagtartályba. Amint a motor felmelegedett, a meleg üzemanyag visszavezetése megakadályozza a tartályban a viaszosodást. A közvetlen befecskendezéses dízelmotorok előtt egyes gyártók, mint például a BMW, azt javasolták, hogy a dízelolajjal akár 30%-os benzint is keverjenek a dízelautókba benzinnel, hogy megakadályozzák az üzemanyag gélesedését, amikor a hőmérséklet –15 °C alá süllyed.

Biztonság

Az üzemanyag gyúlékonysága

A dízel üzemanyag kevésbé gyúlékony , mint a benzin, mivel lobbanáspontja 55 °C, ami kisebb tűzveszélyt jelent a dízelmotorral felszerelt járművek üzemanyaga miatt.

A dízel üzemanyag megfelelő körülmények között robbanásveszélyes levegő/gőz keveréket hozhat létre. A benzinhez képest azonban kevésbé hajlamos az alacsonyabb gőznyomás miatt , ami a párolgási sebességet jelzi. Az ultraalacsony kéntartalmú dízelüzemanyag biztonsági adatlapja gőzrobbanásveszélyt jelez a beltéri, kültéri vagy csatornákban lévő gázolaj esetében.

Rák

A dízel kipufogógázt az IARC 1. csoportjába tartozó rákkeltő anyagok közé sorolták . Tüdőrákot okoz , és növeli a hólyagrák kockázatát .

A motor kifutása (kontrollálhatatlan sebességtúllépés)

Lásd a dízelmotor kifutását .

Alkalmazások

A dízel jellemzői a különböző alkalmazásokhoz eltérő előnyökkel járnak.

Személygépkocsik

Lásd még: A dízelautó története

A dízelmotorok régóta népszerűek a nagyobb autókban, és az 1980-as évek óta használják kisebb autókban, például a szuperminiekben . Korábban a nagyobb autókban voltak népszerűek, mivel a tömeg- és költségbüntetések kevésbé voltak feltűnőek. A személygépkocsik és a kis haszongépjárművek esetében fontos a zökkenőmentes működés, valamint a nagy, alacsony forgatónyomaték. Az elektronikusan vezérelt üzemanyag-befecskendezés bevezetése jelentősen javította a sima nyomatékgenerálást, és az 1990-es évek elejétől az autógyártók dízelmotorral kezdték kínálni csúcskategóriás luxusjárműveiket. A személygépkocsik dízelmotorjai általában három és tizenkét hengeresek, lökettérfogatuk 0,8-6,0 liter. A modern erőforrások általában turbófeltöltésűek és közvetlen befecskendezésesek.

A dízelmotorok nem szenvednek a beszívott levegő fojtásától, ami nagyon alacsony üzemanyag-fogyasztást eredményez, különösen alacsony részterhelés mellett (például: városi sebességgel haladva). Világszerte a személygépkocsik egyötöde dízelmotorral rendelkezik, sok közülük Európában, ahol az összes személygépkocsi körülbelül 47%-a dízelmotoros. A Daimler-Benz a Robert Bosch GmbH- val karöltve dízelmotoros személygépkocsikat gyártott 1936-tól kezdődően. A dízelmotoros személygépkocsik népszerűsége az olyan piacokon, mint India, Dél-Korea és Japán növekszik (2018-tól).

Haszongépjárművek és teherautók

A Mercedes-Benz dízelmotorok élettartama

1893-ban Rudolf Diesel felvetette, hogy a dízelmotor esetleg "kocsikat" (teherautókat) hajthat meg. Az első dízelmotoros teherautókat 1924-ben hozták forgalomba.

A teherautók modern dízelmotorjainak rendkívül megbízhatónak és rendkívül üzemanyag-hatékonynak kell lenniük. A Common-rail közvetlen befecskendezés, a turbófeltöltés és hengerenként négy szelep alapfelszereltség. A lökettérfogat 4,5 és 15,5 liter között van, a teljesítmény/tömeg arány 2,5–3,5 kg·kW −1 nagy teljesítményű és 2,0–3,0 kg·kW −1 közepes teljesítményű motoroknál. A V6-os és V8-as motorok korábban általánosak voltak, a viszonylag alacsony motortömegnek köszönhetően a V-konfiguráció. A közelmúltban a V konfigurációt felhagyták az egyenes motorok javára. Ezek a motorok általában egyenes-6-osok a nehéz és közepes terhelésekhez, és egyenes-4-esek a közepes terhelésekhez. Négyzet alatti kialakításuk alacsonyabb általános dugattyúsebességet eredményez, ami akár 1 200 000 kilométerrel (750 000 mérföldre) megnöveli az élettartamot. Az 1970-es évek dízelmotorjaihoz képest a modern teherautó-dízelmotorok várható élettartama több mint kétszeresére nőtt.

Vasúti gördülőállomány

A mozdonyok dízelmotorjait a tankolások közötti folyamatos működésre tervezték, és előfordulhat, hogy bizonyos körülmények között rossz minőségű üzemanyag felhasználására kell tervezni. Egyes mozdonyok kétütemű dízelmotorokat használnak. A világ összes nem villamosított vasútján dízelmotorok váltották fel a gőzgépeket . 1913-ban jelentek meg az első dízelmozdonyok , nem sokkal ezután pedig a dízelmotorvonatok . Szinte minden modern dízelmozdonyt pontosabban dízel-elektromos mozdonynak neveznek, mivel elektromos hajtóművet használnak: a dízelmotor egy elektromos generátort hajt meg, amely elektromos vontatómotorokat hajt meg. Míg az elektromos mozdonyok felváltották a dízelmozdonyt a személyszállításban, számos területen a dízelvontatást széles körben használják tehervonatok teherszállítására és olyan vágányokon, ahol a villamosítás gazdaságilag nem életképes.

Az 1940-es években a 150–200 lóerő (110–150 kW; 150–200 LE) teljesítményű közúti járművek dízelmotorjait tartották ésszerűnek a DMU-k számára. Általában szokásos teherautó-hajtóműveket használtak. Ezeknek a motoroknak a magasságának 1 méternél (3 láb 3 hüvelyknél) kisebbnek kellett lennie ahhoz, hogy a padló alá lehessen szerelni. Általában a motort pneumatikusan működtetett mechanikus sebességváltóval párosították, ennek a kialakításnak az alacsony mérete, tömege és gyártási költségei miatt. Egyes DMU-k helyett hidraulikus nyomatékváltókat használtak. A dízel-elektromos váltó nem volt alkalmas ilyen kis motorokhoz. Az 1930-as években a Deutsche Reichsbahn szabványosította első DMU motorját. 30,3 literes (1850 köbcentiméteres), 12 hengeres boxer volt, 275 méteres lóerővel (202 kW; 271 LE). Számos német gyártó gyártott motorokat ennek a szabványnak megfelelően.

Vízijármű

Az egyik nyolchengeres 3200 IHP Harland és Wolff – Burmeister & Wain dízelmotor, amelyet a Glenapp motorhajóba szereltek be . Ez volt az eddigi legnagyobb teljesítményű dízelmotor (1920), amelyet hajóba szereltek. Megjegyzés: férfi áll a jobb alsó sarokban a méretek összehasonlításához.
Csónak dízelmotorjának kézi forgatása az Inle-tóban ( Mianmar ).

A tengeri dízelmotorokkal szemben támasztott követelmények az alkalmazástól függően változnak. Katonai használatra és közepes méretű hajókhoz a közepes sebességű négyütemű dízelmotorok a legalkalmasabbak. Ezek a motorok általában legfeljebb 24 hengeresek, és egy számjegyű megawatt tartományban teljesítenek. A kishajók teherautó-dízelmotorokat használhatnak. A nagy hajók rendkívül hatékony, alacsony fordulatszámú kétütemű dízelmotorokat használnak. Akár 55%-os hatékonyságot is elérhetnek. A legtöbb hagyományos dízelmotortól eltérően a kétütemű vízijármű-motorok nagyon viszkózus fűtőolajat használnak . A tengeralattjárók általában dízel-elektromosak.

Az első dízelmotorokat hajókhoz az AB Diesels Motorer Stockholm gyártotta 1903-ban. Ezek a motorok háromhengeres 120 LE (88 kW) és négyhengeres 180 LE (132 kW) motorok voltak, és orosz hajókhoz használták. Az első világháborúban különösen a tengeralattjárók dízelmotorjainak fejlesztése fejlődött gyorsan. A háború végére kettős működésű dugattyús kétütemű motorokat készítettek akár 12 200 LE (9 MW) teljesítménnyel tengeri használatra.

Repülés

Fő cikk: Repülőgép dízelmotor

Korai

Dízelmotorokat használtak repülőgépekben a második világháború előtt, például az LZ 129 Hindenburg merev léghajóban , amelyet négy Daimler-Benz DB 602 dízelmotor hajtott , vagy több Junkers repülőgépen, amelyekbe Jumo 205 hajtóműveket szereltek.

1929-ben, az Egyesült Államokban a Packard Motor Company kifejlesztette Amerika első repülőgép-dízelmotorját, a Packard DR-980-at – egy léghűtéses, 9 hengeres radiálmotort . Felszerelték a korszak különböző repülőgépeire – amelyek közül néhányat rekordtávolságú vagy tartós repüléseknél, valamint a föld-levegő rádiótelefon kommunikáció első sikeres bemutatóján használták (a hangrádió korábban nem volt érthető a szikragyújtású motorok, elektromágneses interferencia miatt ). Az akkoriban említett további előnyök közé tartozott az ütközés utáni tűz kisebb kockázata és a kiváló teljesítmény nagy magasságban.

1930. március 6-án a hajtómű jóváhagyott típusbizonyítványt kapott – először repülőgép-dízelmotorra vonatkozóan – az Egyesült Államok Kereskedelmi Minisztériumától . Azonban a káros kipufogógázok, a hidegindítási és vibrációs problémák, a motor szerkezeti meghibásodásai, a fejlesztő halála és a nagy gazdasági világválság ipari gazdasági visszaesése együttesen megölték a programot.

Modern

Azóta, egészen az 1970-es évek végéig nem sok dízelmotort alkalmaztak repülőgépeken. 1978-ban a Piper Cherokee társtervezője, Karl H. Bergey azzal érvelt, hogy „csekély a valószínűsége annak, hogy a közeljövőben egy általános repülési dízelmotort használjunk”.

Az 1970-es évek energiaválságával és környezetvédelmi mozgalmával , valamint az ebből eredő nyomással a nagyobb üzemanyag-takarékosság, a légkör szén- és ólomtartalmának csökkentése és egyéb problémák miatt azonban újra feléledt az érdeklődés a repülőgépek dízelmotorjai iránt. A repülőgépbenzinnel (" avgas ") működő, nagy kompressziós dugattyús repülőgépmotorokhoz általában mérgező tetraetil-ólmot kell hozzáadni az avgázhoz, hogy elkerüljék a motor előgyújtását és detonációját ; de a dízelmotorokhoz nincs szükség ólmozott üzemanyagra. Ezenkívül a biodízel elméletileg nettó csökkentheti a légköri szén-dioxidot az átlagos gázhoz képest. Ezen okok miatt az általános légiközlekedési közösség félni kezdett az ólmozott avga-k esetleges betiltásától vagy megszüntetésétől.

Ezenkívül az avgas egy speciális üzemanyag, amelynek kereslete nagyon alacsony (és csökkenőben van) más üzemanyagokhoz képest, és gyártói ki vannak téve a költséges légibaleset-pereknek, ami csökkenti a finomítók érdeklődését a gyártás iránt. Az Egyesült Államokon kívül már most is egyre nehezebb megtalálni a reptereken (és általában is), mint az olcsóbb, dízel-kompatibilis üzemanyagokat, mint a Jet-A és más repülőgép-üzemanyagok .

Az 1990-es évek végén / 2000-es évek elején a dízelmotorok kezdtek megjelenni a könnyű repülőgépekben. A legfigyelemreméltóbb, hogy Frank Thielert és osztrák motorgyártó vállalata dízelmotorokat kezdett fejleszteni a 100 lóerős (75 kW) – 350 lóerős (260 kW) benzines/dugattyús motorok helyettesítésére a közönséges könnyű repülőgépeken. A Theilerts első sikeres alkalmazása a sorozatgyártású repülőgépeken a Diamond DA42 Twin Star könnyű ikerpárban volt, amely kivételes üzemanyag-hatékonyságot mutatott, amely minden kategóriájában mindent felülmúl, és együléses elődje, a Diamond DA40 Diamond Star .

A következő években számos más vállalat fejlesztett vagy kezdett el repülőgép-dízelmotorokat – ezek közül a Continental Aerospace Technologies 2018-ig több mint 5000 ilyen hajtóművet értékesített világszerte.

Az Egyesült Államok Szövetségi Légiközlekedési Hivatala arról számolt be, hogy "2007-re a különféle sugárhajtású dugattyús repülőgépek jóval több mint 600 000 üzemórát teljesítettek". 2019 elején az AOPA arról számolt be, hogy az általános repülési repülőgépek dízelmotoros modellje „a célvonalhoz közeledik”. 2022 végére a Continental arról számolt be, hogy „Jet-A” üzemanyaggal működő hajtóművei meghaladták a „2000... ma üzemidőt”, több mint „9 millió üzemórával”, és a „nagy OEM-ek” a Cessna , Piper , Diamond , Mooney , Tecnam , Glasair és Robin repülőgépek.

Az elmúlt években (2016) a dízelmotorokat a pilóta nélküli repülőgépekben (UAV) is alkalmazták megbízhatóságuk, tartósságuk és alacsony üzemanyag-fogyasztásuk miatt.

Nem közúti dízelmotorok

Egy 1959-es Porsche 218 léghűtéses dízelmotorja

A nem közúti dízelmotorokat általában építőipari gépekhez és mezőgazdasági gépekhez használják . Az üzemanyag-hatékonyság, a megbízhatóság és a könnyű karbantartás nagyon fontos az ilyen motoroknál, míg a nagy teljesítmény és a csendes működés elhanyagolható. Ezért a mechanikusan vezérelt üzemanyag-befecskendezés és léghűtés még mindig nagyon elterjedt. A nem közúti dízelmotorok általános teljesítménye nagyon eltérő, a legkisebb egységek 3 kW-tól kezdődnek, a legerősebb motorok pedig a nehéz tehergépjárművek motorjai.

Álló dízelmotorok

Három angol elektromos 7SRL dízel-generátor készletet telepítenek a Saateni erőműben, Zanzibar 1955

Az álló dízelmotorokat általában villamosenergia-termelésre használják, de hűtőkompresszorok vagy más típusú kompresszorok vagy szivattyúk táplálására is. Általában ezek a motorok vagy folyamatosan, részterheléssel, vagy szakaszosan teljes terheléssel működnek. A váltakozó áramot kibocsátó elektromos generátorral működő helyhez kötött dízelmotorok általában váltakozó terheléssel, de rögzített forgási frekvenciával működnek. Ez a hálózati fix frekvenciának köszönhető, amely vagy 50 Hz (Európa), vagy 60 Hz (Egyesült Államok). A motor főtengely-forgási frekvenciája úgy van megválasztva, hogy a hálózati frekvencia többszöröse legyen. Gyakorlati okokból ez a főtengely 25 Hz-es (1500/perc) vagy 30 Hz-es (1800/perc) forgási frekvenciát eredményez.

Alacsony hőkibocsátású motorok

A belső égésű dugattyús motorok prototípusainak egy speciális osztályát több évtizeden keresztül fejlesztették ki azzal a céllal, hogy a hőveszteség csökkentésével javítsák a hatékonyságot. Ezeket a motorokat különféleképpen adiabatikus motoroknak nevezik; az adiabatikus tágulás jobb közelítése miatt; alacsony hőkibocsátású motorok vagy magas hőmérsékletű motorok. Általában dugattyús motorok, amelyek égésterének részei kerámia hőzáró bevonattal vannak bélelve. Egyesek dugattyúkat és más, titánból készült alkatrészeket használnak, amelyek alacsony hővezető képességgel és sűrűséggel rendelkeznek. Egyes kialakítások képesek teljesen kiküszöbölni a hűtőrendszer használatát és a kapcsolódó parazita veszteségeket. A magasabb hőmérsékletnek ellenálló kenőanyagok fejlesztése komoly akadályt jelentett a kereskedelmi forgalomba hozatal előtt.

Jövőbeli fejlesztések

A 2010-es évek közepén a szakirodalom a jövőbeli dízelmotorok fő fejlesztési céljait a kipufogógáz-kibocsátás javítása, az üzemanyag-fogyasztás csökkentése és az élettartam növeléseként írja le (2014). Állítólag a dízelmotor, különösen a haszongépjárművek dízelmotorja a 2030-as évek közepéig továbbra is a legfontosabb járművek erőforrása marad. A szerkesztők feltételezik, hogy a dízelmotor összetettsége tovább fog növekedni (2014). Egyes szerkesztők a dízelmotorok és az Otto-motorok működési elveinek jövőbeni konvergenciáját várják az Otto motorfejlesztési lépései miatt, amelyek a homogén töltésű kompressziós gyújtás felé irányulnak (2017).

Lásd még

Hivatkozások

Külső linkek

Szabadalmak