Α. Περιγραφή
Ο κινητήρας Diesel αποτελείται με στοιχεία που έχει και ο βενζινοκινητήρας,έμβολα,κεφαλή,στροφαλοφόρο άξονα κτλ,τα οποία όμως είναι κατα πολύ πιο ενισχυμένα απο αυτά του βενζινοκινητήρα λόγω των μεγαλύτερων πιέσεων και θερμοκρασιών που έχουν να αντιμετωπίσουν,ειδικά δε η κεφαλή σε έναν κινητήρα Diesel κατασκευάζεται σχεδόν πάντα απο χυτοσίδηρο ή μπορεί να είναι και ξεχωριστή για κάθε κύλινδρο ή ζευγάρια κυλίνδρων.Ειναι δηλαδή και αυτός μηχανή εσωτερικής καύσης (Μ.Ε.Κ).Αυτό που τον κάνει να διαφέρει απο τον βενζινοκινητήρα είναι η απουσία συστήματος ανάφλεξης.Η κάυση του μείγματος βασίζεται στην υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσεται κατα τη συμπίεση του αέρα στον κύλινδρο και στον ψεκασμό του πετρελαίου σε κατάλληλο χρόνο απο ένα ακροφύσιο (μπέκ).Τα ακροφύσια δέχονται το πετρέλαιο απο απο μια αντλία υψηλής πίεσης η οποία πέρνει κίνηση μεσω γραναζιών ή αλυσίδας απο τον στροφαλοφόρο άξονα.
- Το δαχτυλίδι απο χυτοσίδηρο στο 1ο ελατήριο (φωτιάς) του εμβόλου εμποδίζει τις τυχών παραμορφώσεις λόγω της υψηλής συμπίεσης,Οι παριές έχουν επιστρωθεί με ειδηκά αντιτριβικά κράμματα προκειμένου να αυξηθεί η αντοχή τους
- Εμβολο κινητήρα diesel φαίνεται η ενίσχυση στο 1ο αυλάκι του ελατηρίου.jpg (51.49 KiB) 3095 προβολές
Β. Αρχή λειτουργίας (ατμοσφαιρικός κινητήρας Diesel) :
1. Εισαγωγή : Όπως προανέφερα ο κινητήρας Diesel βασίζεται στην συμπίεση του αέρα και τον ψεκασμό του πετρελαίου σε κατάλληλο χρόνο.Έτσι κατα την φάση της εισαγωγής η υποπίεση που δημιουργήται στο κύλινδρο καθώς το έμβολο κατεβαίνει,εισάγει αέρα ο οποίος έχει τον ίδιο όγκο ανεξάρτητα του ρυθμού περιστροφής.
2. Συμπίεση : Καθώς το έμβολο αρχίζει να ανεβαίνει κλείνει η βαλβίδα εισαγωγής και ο αέρας μέσα στον κύλινδρο αρχίζει να συμπιέζεται η πίεση που αναπτύσεται μπορεί να φτάσει και τα 50 bar,λόγω αυτής της πίεσης η θερμοκρασία που μπορεί να ανπτυχθεί είναι της τάξης των 700 ΄ με 900΄ C,ελάχιστες μοίρες πριν το έμβολο φτάσει στο ανω νεκρό σημείο (Α.Ν.Σ) ένας ψεκαστήρας (μπέκ) ψεκάζει υπο μορφή σπρέυ το κονιορτοποιημένο πετρέλαιο,το οποίο αναμιγνύεται με τον υπέθερμο αέρα δημιουργώντας αυτανάφλεξη και προκαλώντας πιέσεις που φτάνουν και τα 90 bar.
3. Εκτόνωση : Καθώς τα καυσαέρια διαστέλλονται ωθούν το έμβολο προς τα κάτω δημιουργόντας έτσι τον ωφέλιμο χρόνο
4. Εξαγωγή : Λίγο πριν το έμβολο φτάσει στο κατω νεκρό σημείο (Κ.Ν.Σ) ανοίγει η βαλβίδα εξαγωγής και τα καυσαέρια διαφεύγουν προς την εξάτμηση.Κατα την συνέχιση της ανοδικής πορείας του εμβόλου ο κύλινδρος καθαρίζεται απο τα υπολοίματα καυσαερίων.Έτσι οι τέσσερις χρόνοι έχουν ολοκληρωθεί.
- Κύκλος ενός κινητήρα diesel.jpg (91.84 KiB) 3095 προβολές
Γ. Εξεζητημένες διατάξεις και κατασκευές :
α) Λόγω του οτι το πετρέλαιο με τον αέρα αναμιγνύονται εντός του κυλίνδρου και κατα την παλινδρόμηση του εμβόλου χρειάστηκαν ειδικές μελέτες ωστε να γίνεται καλύτερη ανάμειξη του ψεκασμένου πετρελαίου με τον αέρα προκειμένου την καλύτερη και πιο ολοκληρωμένη καύση του.Έτσι οι κινητήρες Diesel φέρουν σχεδόν πάντα τον θάλαμο καύσης διαμορφωμένο στην κεφαλή του εμβόλου και όχι στην κεφαλή η οποία όντας κατασκευασμένη απο χυτοσίδηρο θα ήταν πολύ δύσκολη η κατεργασία της.Αυτό βοήθησε ωστε οι θάλαμοι καύσης να αποκτήσουν σχήμα το οποίο θα δημιουργούσε στον αέρα περιδίνηση (περιστροφική ροή) ωστε το ψεκαζόμενο πετρέλαιο να αναμιγνύεται καλύτερα.Το σοβαρό μειωνέκτημα που προκείπτει είναι οτι το έμβολο το οποίο είναι κατασκευασμένο απο κράμματα αλουμινίου και έχει μικρότερο θερμικό συντελεστή απο το χυτοσίδηρο θα καταστρεφόταν.Έτσι στον κινητήρα Diesel τα έμβολα ψύχονται στο κάτω μέρος τους απο λάδι το οποίο ψεκάζεται απο ακροφύσια που βρίσκονται στο κάτω μέρος του κορμού είτε απο ειδικούς αυλούς που διατρέχουν τη μπιέλα,επιπλέων το πάνω μέρος του εμβόλου οπου διαμορφώνεται ο θάλαμος καύσης φέρει ανθεκτικά κράμματα με βάση το χυτοσίδηρο ή κεραμικά υλικά.
- Εμβολο κινητήρα diesel.jpg (89.63 KiB) 3095 προβολές
- Εμβολο κινητήρα diesel 2.jpg (48.65 KiB) 3095 προβολές
- Η περιδίνηση του αέρα κατα την εισαγωγή.jpg (58.11 KiB) 3095 προβολές
β) Το ¨σύστημα γκαζιού¨ κάποιος θα αναρωτηθεί πως αυξάνει στροφές ο κινητήρας αφου ο αέρας που εισέρχεται στον κίλυνδρο είναι σταθερός και δεν υπάρχει η περιβόητη πεταλούδα γκαζιού;Η απάντηση είναι οτι το γκάζι επενεργεί στην αντλία πετρελαίου η οποία συμπιέζει το πετρέλαιο πριν εισαχθεί απο τον ψεκαστήρα στον κύλινδρο,έτσι όταν ο οδηγός δεν πατά το γκάζι η αντλία στέλνει μια ελάχιστη ποσότητα συμπιεσμένου πετρελαίου η οποία όμως είναι ικανή να διατηρίσει τον κινητήρα σε στροφές ¨ρελαντί¨ ενω το υπόλοιπο που αναφλέγεται στην ουσία είναι αέρας,όσο ο οδηγός πατά το γκάζι τόσο η αντλία στέλνει περισσότερο πετρέλαιο προκαλόντας την αύξηση των στροφών άρα και ιπποδύναμης του κινητήρα.
γ) Προθερμαντήρας : Καθως ο κινητήρας είναι κρύος και ο ατμοσφαιρικός αέρας που θα ισαχθεί είναι σχετικά υγρός,οι κατασκευαστές τοποθέτησαν ένα συστημα το οποίο προθερμένει τους κυλίνδρους ωστε να γίνει πιο εύκολη η αυτανάφλεξη του ψεκαζόμενου πετρελαίου κατα την εκκίνηση του κινητήρα.Οι προθερμαντήρες ή μπουζί προθερμάνσεως όπως τους ονομάζουν κάποιοι είναι στην ουσία ηλεκτρικές αντιστάσεις πειρακτώσεως οι οποίοι βιδώνονται όπως τα μπουζί και κατα την θερμοκρασία που αναπτύσεται κατα την πειράκτωσή τους προθερμένουν τον κύλινδρο.
- Προθερμαντήρας σε λειτουργία.jpg (67.47 KiB) 3095 προβολές
δ) Αντλίες ψεκασμού : Η αντλία ψεκασμού είναι η καρδιά σε ένα κινητήρα Diesel.Έχοντας στο πίσω μέρος του μυαλού μας τον βενζινοκινητήρα μπορούμε να πούμε οτι η αντλία ψεκασμού παίζει το ρόλο του συστήματος ψεκασμού (γιατι εισάγει το πετρέλαιο) αλλά και τον ρόλο του διανομέα (ντιστριμπιτέρ) για τι μοιράζει το πετρέλαιο στους κυλίνδρους στο σωστό χρόνο.Η αντλία ψεκασμού πέρνει κίνηση απο τον στροφαλοφόρο άξονα του κινητήρα.
Οι αντλίες που χρησιμοποιούνται σήμερα είναι δύο τύπων:
1. Οι αντλίες ¨εν σειρά¨ με ένα στοιχείο άντλησης για κάθε ψεκαστήρα (μπέκ) άρα και κύλινδρο.
- Αντλία ψεκασμού εν σειρά 6 κύλινδρου κινητήρα.jpg (77.66 KiB) 3095 προβολές
2. Οι περιστροφικές αντλίες με κοινό στοιχείο άντλησης για όλους τους ψεκαστήρες (μπέκ) άρα και κυλίδρους.
(αναλυτική λειτουργία των αντλιών σε άλλο post προκειμένου να μην συγχέονται οι ορολογίες που θα γραφούν)
ε) Ψεκαστήρας (μπέκ) : Ο ψεκαστήρας στον κινητήρα Diesel βρισκεται βιδωμένος στην κεφαλή και είναι υπεύθυνος για τον ψεκασμό του πετρελαίου στον κύλινδρο.Αποτελείται απο ένα κυλινδρικό σώμα το οποίο στο επάνω μέρος συνδέεται με την αντλία ψεκασμού μέσω μεταλλικών σωληνώσεων ενώ στο κάτω μέρος,που βρίσκεται εντός του κυλίνδρου,φέρει μία ή περισσότερες οπές ψεκασμου ανάλογα με τον τύπο του κινητήρα Diesel (βλέπε παρακάτω).Στο εσωτερικό του ο ψεκαστήρας φέρει μια βελόνα η οποία φράζει την έξοδο προς τις οπές μέσο ενως προφορτιμένου ελατηρίου,καθώς η αντλία στέλνει το πετρέλαιο υπο πίεση περίπου 100 έως 250 bar στον ψεκαστήρα η αντίσταση του ελατηρίου κατανικάται και το πετρέλαιο περνοντας απο τις οπές κονιορτοποιήται υπο μορφή σπρέυ και εισάγεται στον κύλινδρο,όταν η πίεση εκτονωθεί το ελατήριο ωθεί την βελώνα και οι οπές κλείνουν.
στ) Σωληνώσεις παροχής : Προκειμένου η πίεση με την οποία το πετρέλαιο εξέρχεται απο την αντλία να παραμείνει σταθερή μέχρι να εισαχθεί στους ψεκαστήρες,χρησιμοποιούνται μεταλλικά σωληνάκια ίδιας διατομής τα οποία βιδώνουν μέσο ρακόρ.
- Μεταλλικά σωληνάκια με ρακόρ.jpg (46.56 KiB) 3095 προβολές
ζ) Λόγω της σωστής ανάμιξης του αέρα με το πετρέλαιο,την ομαλότερη λειτουργία στις μέσες και χαμηλές στροφές αλλά και το επίπεδο θορύβου ο κινητήρας Diesel χωρίζεται σε δύο τύπους:
1. Μέ έμμεσο ψεκασμό : Στο κινητήρα Diesel με έμμεσο ψεκασμό υπάρχει στην κεφαλή διαφορφωμένος ή ένας προθάλαμος ο οποίος επικοινωνεί με τον κύριο θάλαμο μέσω ενός ή περισοτέρων αυλών διατεταγμένων περιμετρικά κατα τον ψεκασμό του πετρελαίου απο το μπέκ μέσω των αυλων το πετρέλαιο αποκτά περισσότερη ταχύτητα και κονιορτοποιήται ακόμα περισσότερο η ακτινική δε εισαγωγή του στον κύριο θάλαμο καύσης προκαλεί καλύτερη μείξη με τον είδη συμπιεσμένο αέρα ή [color=#BF00FF]ένας βοηθητικός θάλαμος [/color]ο οποίος έχει σφαιρικό σχήμα και επικοινωνεί με τον κύριο θάλαμο μέσω μιας λεπτής διόδου έτσι κατα την συμπίεση ο αέρα εισέρχεται με πίεση απο την δίοδο και λόγο της υψηλής ταχύτητάς του αναμειγνείεται με το κονιορτοποιημένο πετρέλαιο.
- Λειτουργία βοηθητικού θαλάμου.jpg (57.48 KiB) 3095 προβολές
2. Με άμεσο ψεκασμό [/color]: Εδω το πετρέλαιο εισάγεται απευθείας στον κύλιδρο απο τον ψεκαστήρα.Αυτός ο τύπος εκπέμπει μεγαλύτερο επίπεδο θορύβου και έχει πιο τραχιά λειτουργία,πριν μια 10ετία χρησιμοποιόταν μόνο σε οχήματα οπου η άνεση δεν έπεζε τον προταρχικό ρόλο,σήμερα λόγω της εξέλιξης και της διαχείρησης του κινητήρα απο Υ/Η αυτά τα μειονεκτήματα τείνουν να εκκλέιψουν και τα πρώτα αυτοκίνητα με άμμεσο ψεκασμό κάνουν την εμφάνισή τους.
- Μια κεφαλή πετρελαιοκινητηρα άμεσου ψεκασμού.jpg (63.07 KiB) 3095 προβολές
η. Η υπερπλήρωση : Στους κινητήρες Diesel η υπερπλήρωση είναι εύκολη υπόθεση καθώς στους κυλίνδρους εισέρχεται μόνο αέρας και όχι μείγμα αέρα/καυσίμου που θα προυπέθεται είδηκές διατάξεις λόγο του φόβου αυτανάφλεξης.Και οι δύο τρόποι υπερπλήρωσης με υπερσυμπιεστή (compressor) αλλά και στροβιλοσυμπιεστή (turbo) συνεργάζονται άριστα με τον κινητήρα Diesel απο τις μέσες στροφές προσφέροντας γραμμική και καλή απόδοση χωρίς ξεσπάσματα όπως στους βενζινοκινητήρες.Έτσι το λογότυπο CDi TDi δείχνει υπερτροφοδοτούμενους κινητήρες Diesel.
θ. Ηλεκτρονική διαχείρηση : Όπως στους βενζινοκινητήρες έτσι και στους Diesel η διαχείρηση του καυσίμου γίνεται πλέον ηλεκτρονικά.Ενας εγκέφαλος δέχεται σήματα απο αισθητήρες που μετρούν πίεση,θερμοκρασία αέρα,εκπομπή ρύπων κτλ.και προσαρμόζει τη λειτουργία του κινητήρα Diesel πιο ¨καθαρή¨ ακόμα και απο τον βενζινοκινητήρα,ενω η χρήση μονωτικών υλικών τον κάνει πλέον αθόρυβο.
? Updates every