Κινητήρες Diesel

Διάφορα χρήσιμα θέματα - άρθρα

Κινητήρες Diesel

Δημοσίευσηαπό θΑΝΑΣΗΣ 1973 » Τρί Σεπ 03, 2013 12:12 am

Κινητήρες Diesel
Η τέχνη της αναφλεκτικής συμπίεσης


Έχετε αναρωτηθεί ποτέ ποιος είναι ο λόγος που ένας κινητήρας diesel, είναι πιο οικονομικός από έναν αντίστοιχο βενζίνης; Γιατί οι κινητήρες diesel αποδίδουν τεράστια νούμερα ροπής; Πώς λειτουργούν τα σύγχρονά συστήματα άμεσου ψεκασμού και ελέγχου των καυσαερίων;



Εν λειτουργία

Στους κλασικούς κινητήρες βενζίνης που υπακούν στον κύκλο Otto η ανάφλεξη του μίγματος γίνεται από το σπινθήρα που παράγεται από τα μπουζί. Αντίθετα στους τετράχρονους diesel, η ανάφλεξη του μίγματος γίνεται από την υψηλή θερμοκρασία του είδη συμπιεσμένου αέρα με την ανάμιξη του με το πετρέλαιο (λιγότερο πτητικό από τη βενζίνη) να λαμβάνει χώρα μέσα στο θάλαμο καύσης του κυλίνδρου. Στις παλαιότερες περιπτώσεις κινητήρων diesel χωρίς turbo ο αέρας –στην φάση της συμπίεσης- συμπιέζεται από 30 έως 55 bar. Στα σημερινά σύνολα που πάνε πάντα πακέτο με turbo μεταβλητής γεωμετρίας –δουλεύει πιο αποτελεσματικά σε χαμηλούς ρυθμούς περιστροφής- η πίεση κατά τη φάση της συμπίεσης μπορεί να φτάσει μέχρι και τα 200 bar με αποτέλεσμα η θερμοκρασία να ανεβαίνει μέχρι περίπου τους 1250 οC. Η θερμοκρασία αυτή είναι ο λόγος της αυτόματης ανάφλεξης με το πετρέλαιο που ψεκάζεται στους κυλίνδρους. Εκεί κρύβεται και το μεγάλο μυστικό των diesel, που εκμεταλλεύεται το υψηλά συμπιεσμένο καύσιμο μίγμα, το οποίο μεταφράζεται σε μεγαλύτερη πίεση των καυσαερίων, δίνοντας μεγαλύτερη πίεση στο κατέβασμα του πιστονιού, στοιχείο που προκαλεί την δεδομένη οικονομία καυσίμου.



Το δώρο της ροπής!

Πονοκέφαλος για τους σχεδιαστές των κινητήρων diesel είναι η ταχύτητα ανάμιξης του αέρα-καυσίμου (επηρεάζει την ταχυστροφία τους) που έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση της ταχύτητας ολοκλήρωσης της καύσης. Η δυσκαμψία που διαθέτουν τα diesel σύνολα στο ανέβασμα του ρυθμού περιστροφής (για λόγους και μηχανικής αντοχής), λύνεται εν μέρει από τα υψηλά νούμερα ροπής.

Η λύση του turbo το οποίο γνωρίζει δόξες στις μέρες, έχει ξαναγεννήσει επί της ουσίας τους diesel κινητήρες εδώ και χρόνια. Η ανάγκη των diesel για πλούσιο σε αέρα μίγμα και οι περιορισμένες αναπνευστικές δυνατότητές τους (μικρό βύθισμα βαλβίδων) βρίσκουν κατά μεγάλο ποσοστό τη λύση τους με το turbo, το οποίο επιτρέπει να δεχτούν περισσότερο καύσιμο, ώστε να βελτιώσουν την απόδοση τους. Επιπλέον η υιοθέτηση του turbo δεν μεταφράζεται σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες, καθώς τα καυσαέρια των diesel είναι εν γένει πιο δροσερά από αυτά των κινητήρων βενζίνης. Η χρήση intercooler αυξάνει την μάζα του αέρα (πυκνότητα), με την απόδοση ανά λίτρο να ακουμπά κάποιες φορές μέχρι και μοντέρνα σύνολα βενζίνης.

Η λειτουργία των diesel με φτωχό μίγμα τους δίνει την δυνατότητα, η αποδιδόμενη ισχύς να ελέγχεται (πεντάλ γκαζιού) ανάλογα με την ποσότητα καυσίμου και της αναλογίας του με τον αέρα, παρακάμπτοντας τη χρήση πεταλούδας. Επίσης σημαντικό ρόλο στους diesel παίζει η θερμοκρασία εκκίνησης (χρησιμοποιούνται προθερμαντήρες), ενώ η υψηλή ως επί το πλείστον σχέση συμπίεσης επιβάλλει τη χρήση πιο ισχυρής μίζας και μεγαλύτερης μπαταρίας.



Τα μυστικά του ψεκασμού

Οι πρώτοι κινητήρες diesel χρησιμοποιούσαν ένα σύστημα έμμεσου ψεκασμού, με προθάλαμο καύσης που βρισκόταν στην κεφαλή του κινητήρα. Αυτό το σύστημα χρησιμοποιήθηκε μέχρι και τη δεκαετία του 60΄ με αρκετά οφέλη όσον αφορά την οικονομία καυσίμου για τα δεδομένα της εποχής. Η επόμενη μέρα στους κινητήρες diesel, ήταν ο πραγματικός άμεσος ψεκασμός απευθείας στο θάλαμο καύσης.

Σε αντίθεση με τους κινητήρες βενζίνης που η συγκέντρωση της δέσμης γίνεται γύρω από το μπουζί, στους diesel η συγκέντρωση της δέσμης γίνεται γύρω από τον εαυτό της. Σε αυτό βοηθά και ο σχεδιασμός του θαλάμου καύσης, με την κωνική μύτη σχήματος «ω» των εμβόλων που βοηθά στην ομαλή διασπορά. Για να επιτευχθεί η σωστή ανάμιξη με τον αέρα, πρέπει το πετρέλαιο να ψεκαστεί στο θάλαμο με πίεση που φτάνει μέχρι από τα 1400 έως τα 2100 bar ανάλογα με την εφαρμογή. Στους σύγχρονους κινητήρες η ανάγκη για επιδόσεις και η ύπαρξη turbo που τροφοδοτεί πλουσιοπάροχα με αέρα το θάλαμο καύσης, κάνουν την ανάγκη για καύσιμο μεγαλύτερη σε κάθε κύκλο. Επίσης σημαντικό ρόλο στη απόδοση ενός κινητήρα diesel, την κατανάλωση και την εκπομπή ρύπων παίζει η ακρίβεια της χρονικής στιγμής ψεκασμού, δημιουργώντας μια ολόκληρη επιστήμη γύρω από το χρονισμό και τις φάσεις του ψεκασμού.



Ο κοινός συλλέκτης (Common Rail)

O βασικός τρόπος ψεκασμού ο οποίος έχει πλέον επικρατήσει στις περισσότερες σημερινές εφαρμογές των περισσότερων κατασκευαστών, είναι τα συστήματα Common Rail. Αποτελούνται από μια αντλία υψηλής πίεσης, η οποία διατηρεί σταθερή την πίεση σε έναν κεντρικό συλλέκτη (αγωγό), ο οποίος συνδέεται με το μπεκ κάθε κυλίνδρου. Τα ηλεκτρονικά φροντίζουν στη συνέχεια να δώσουν εντολή σε κάθε μπεκ ξεχωριστά, για να ψεκάσουν όσο χρειάζεται από το υπό πίεση καύσιμο που βρίσκεται στον κοινό συλλέκτη. Στην ουσία σε αυτήν την εφαρμογή, ο έλεγχος ασκείται στους ψεκαστήρες και όχι στην αντλία. Το σημαντικότερο είναι ότι τα προηγμένα ηλεκτρονικά μπορούν να επιτύχουν πολλαπλά σενάρια ψεκασμού (παλμικός ψεκασμός) ανάλογα με το φορτίο και τις εκάστοτε συνθήκες. Κατά συνέπεια έχουμε αυστηρό και ακριβή έλεγχο της διαδικασίας καύσης ολόκληρης της λειτουργίας του κινητήρα, όσον αφορά τις επιδόσεις και τα καυσαέρια. Παράλληλα τα μπεκ τώρα πλέον γίνονται πιο πολύπλοκα και ακριβά, ενώ η πίεση που μπορούν να ψεκάσουν αναμένεται να φθάσει τα 2.200 bar.



Ο βραχνάς των καυσαερίων

Οι κινητήρες diesel όπως έχουμε αναφέρει λειτουργούν κυρίως με περίσσεια αέρα. Στο φτωχό μίγμα οφείλεται κατά βάση η παραγωγή οξειδίων αζώτου, αποτέλεσμα του περισσευούμενου αέρα κάτω από υψηλή πίεση.Σημαντικό στοιχείο στη σχεδίαση ενός diesel είναι η ταχύτητα έναρξης της ανάφλεξης, στην οποία συμβάλλει και η υψηλή σχέση συμπίεσης. Μια μοίρα καθυστέρηση της έναρξης ψεκασμού, μπορεί να δημιουργήσει αρκετά παραπάνω καυσαέρια . Βέβαια ο εξελιγμένος ηλεκτρονικό έλεγχος, η αύξηση της πίεσης ψεκασμού, ο καλύτερος σχεδιασμός του μπεκ ψεκασμού και η συγκράτηση της στοιχειομετρίας του μίγματος στο λ=1,2, μειώνει αρκετά τους άκαυστους υδρογονάνθρακες και τα σωματίδια αιθάλης.

Όσον αφορά τους καταλυτικούς μετατροπείς, χρησιμοποιούνται κυρίως μέθοδοι που υπάρχουν και στους βενζινοκινητήρες άμεσου ψεκασμού. Τα οξείδια του αζώτου δεσμεύονται σε ένα υπόστρωμα και με ψεκασμό μια μικρής ποσότητας καυσίμου απορροφάται το οξυγόνο και απελευθερώνεται σκέτο άζωτο. Με τη χρήση intercooler σχεδόν σε όλες τις εφαρμογές turbo-diesel και την ανακύκλωση των καυσαερίων (βαλβίδα E.G.R) επιτυγχάνουμε τη μείωση των οξειδίων του αζώτου. Η διαδικασία της ανακύκλωσης καυσαερίων μειώνει τα οξείδια του αζώτου, αλλά παράλληλα παράγονται περισσότερα σωματίδια αιθάλης

Τα σωματίδια αιθάλης καταπολεμούνται κυρίως με κάποιο ειδικό φίλτρο στο σύστημα εξαγωγής (αιθαλοπαγίδα), το οποίο χρησιμοποιεί τη μέθοδο της αναγέννησης, ώστε να μειώσει ή να εξαλείψει τις περιόδους αντικατάστασης του. Τα περισσότερα φίλτρα έχουν ιδιότητες αυτό-καθαρισμού. Περιοδικά η ECU του κινητήρα, τροφοδοτεί με πλουσιότερο μίγμα κάθε θάλαμο καύσης, με σκοπό να αυξήσει την θερμοκρασία των καυσαερίων. Η αυξημένη θερμοκρασία καθαρίζει (εξαέρωση) από τα κατάλοιπα το φίλτρο. Σε άλλες περιπτώσεις για την αύξηση της θερμοκρασίας των καυσαερίων χρησιμοποιούνται μέχρι και προθερμαντήρες οι οποίοι είναι τοποθετημένοι στην εισαγωγή του δοχείου της αιθαλοπαγίδας.



Αμμωνία & Diesel

Μια διαφορετική μέθοδος για την μείωση των οξειδίων του αζώτου είναι η χρήση του υδατικού διαλύματος της ουρίας (AdBlue). Ακολουθώντας την πορεία των καυσαερίων από το θάλαμο καύσης, αυτά εισέρχονται στον οξειδωτικό καταλύτη. Στον οξειδωτικό καταλύτη τα προϊόντα της ατελούς καύσης, το μονοξείδιο του άνθρακα (CO) και οι υδρογονάνθρακες (HC), μετατρέπονται σε αβλαβές διοξείδιο του άνθρακα (CO2). Το μονοξείδιο του αζώτου (NO) μετατρέπεται με τη σειρά του σε διοξείδιο (ΝΟ2) με τη προσθήκη ενός ατόμου οξυγόνου που το προσλαμβάνει από τον ατμοσφαιρικό αέρα που αφθονεί, λόγω φτωχού μίγματος στους κινητήρες diesel. To (ΝΟ2) αν και εξαιρετικά επικίνδυνο για το περιβάλλον, βοηθά την καύση της αιθάλης στην αιθαλοπαγίδα που υπάρχει μετά τον οξειδωτικό καταλύτη. Κάπου εδώ φαίνεται η χρησιμότητα της ουρίας, που ως σκοπό έχει την αναγωγή των οξειδίων του αζώτου ΝΟx σε αδρανές άζωτο και οξυγόνο. Καρδιά του συστήματος λοιπόν είναι η μονάδα «επιλεκτικής κατάλυσης» SCR (Selective Catalytic Reduction), που στην ουσία πρόκειται για έναν τύπο καταλύτη, όπου λίγο πριν την είσοδο των καυσαερίων σε αυτόν, μέσω ενός σύγχρονου συστήματος ψεκασμού, ψεκάζεται το υδατικό διάλυμα της ουρίας (AdBlue). Η επαφή της ουρίας με τα καυσαέρια έχει σαν αποτέλεσμα τη θερμική της διάσπαση σε αμμωνία (NH3) και διοξείδιο του άνθρακα (CO2). Το 80% της αμμωνίας, ευρισκόμενο σε αέρια μορφή, αντιδρά με τα οξείδια του αζώτου, στη μονάδα SCR, με παράγωγα άζωτο και νερό. Η περίσσεια της αμμωνίας εξέρχεται από τα καυσαέρια της εξάτμισης.
πηγη: Tech stories
Τελευταία επεξεργασία από θΑΝΑΣΗΣ 1973 και Σάβ Σεπ 07, 2013 11:35 am, έχει επεξεργασθεί 1 φορά/ες συνολικά
Μέτρον Αριστον
Άβαταρ μέλους
θΑΝΑΣΗΣ 1973
4x4 Regular member
4x4 Regular member
 
Δημοσιεύσεις: 82
Εγγραφή: Πέμ Αύγ 22, 2013 6:11 pm
Τοποθεσία: Λουτράκι
Λάστιχα: 215/70/15 MARIXX
Suspension: KYB ελατήρια HH1 + 4
cb: Όχι
Aka: θανος1973
Name: Αθανασιος

Re: Κινητήρες Diesel

Δημοσίευσηαπό costas66 » Τρί Σεπ 03, 2013 1:24 am

Καλό θέμα Θανάση.
Γράφε όμως και τις πηγές σου.
Άβαταρ μέλους
costas66
Moderator
Moderator
 
Δημοσιεύσεις: 7369
Εγγραφή: Κυρ Φεβ 10, 2013 1:14 am
Τοποθεσία: ΑΘΗΝΑ - ΑΓ.ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ
Λάστιχα: Michelin Latitude Cross
Διάσταση ελαστικών: 215/65/16
Suspension: KYB + MAD + 7cm
cb: Ναι
Aka: Ο "έχω έναν γνωστό..."
Name: Κώστας

Re: Κινητήρες Diesel

Δημοσίευσηαπό Kalavritara » Τετ Σεπ 04, 2013 12:12 am

costas66 έγραψε:Καλό θέμα Θανάση.
Γράφε όμως και τις πηγές σου.


+10!
Τελευταία επεξεργασία από ΜΩΡΑΙΤΗΣ και Τετ Σεπ 04, 2013 7:25 am, έχει επεξεργασθεί 1 φορά/ες συνολικά
Αιτία: διόρθωση παράθεσης
Άβαταρ μέλους
Kalavritara
Vitaraclub Platinum Member
Vitaraclub Platinum Member
 
Δημοσιεύσεις: 6919
Εγγραφή: Πέμ Φεβ 02, 2012 1:15 am
Τοποθεσία: Στο βουνό περιμένοντας τα χιόνια
Λάστιχα: Viking
Διάσταση ελαστικών: 215/55/17
Suspension: normal
cb: Ναι
Εργάτης: Όχι
Name: Takis

Re: Κινητήρες Diesel

Δημοσίευσηαπό nick_89 » Παρ Σεπ 06, 2013 2:28 pm

Για να μην υπάρξει κάποιο θέμα το άρθρο είναι το www.gocar.gr
Άβαταρ μέλους
nick_89
Vitaraclub Platinum Member
Vitaraclub Platinum Member
 
Δημοσιεύσεις: 21797
Εγγραφή: Κυρ Φεβ 01, 2009 6:26 pm
Τοποθεσία: Αθήνα GR
Λάστιχα: General Grabber AT
Διάσταση ελαστικών: 285/70/ R17
Suspension: Fox Racing
cb: Ναι
Εργάτης: Όχι
Aka: Scotsman
Name: Νίκος


Επιστροφή στο Χρήσιμα θέματα

arahova Πέμ Απρ 18, 2024 10:04 am Καλημέρα σε όλους.
ΣΤΑΥΡΟΣ Πέμ Απρ 18, 2024 8:16 am Κυριακή 12-5-2024 τα 16α γενέθλια του VITARAclub στην
antonis1627 Πέμ Απρ 18, 2024 5:57 am Καλημέρα σας.
Διοματάρης Πέμ Απρ 18, 2024 3:36 am Καλημέρα όλη μέρα
arahova Τετ Απρ 17, 2024 10:35 am Καλημέρα σε όλους.
antonis1627 Τετ Απρ 17, 2024 6:16 am Καλημέρα σας.
arahova Τρί Απρ 16, 2024 10:16 am Καλημέρα σε όλους.
antonis1627 Τρί Απρ 16, 2024 6:31 am Καλημέρα σας.
Nikola Tenv Δευτ Απρ 15, 2024 7:21 pm Καλησπέρα ,καλή εβδομάδα
arahova Δευτ Απρ 15, 2024 10:55 am Καλημέρα σε όλους και καλή εβδομάδα.
antonis1627 Δευτ Απρ 15, 2024 6:08 am Καλημέρα σας και καλή εβδομάδα.
john maxx Κυρ Απρ 14, 2024 11:30 pm Καλησπέρα
arahova Κυρ Απρ 14, 2024 11:48 am Καλημέρα σε όλους και καλή Κυριακή.
antonis1627 Κυρ Απρ 14, 2024 7:01 am Καλημέρα σας.
KonKalamata Σάβ Απρ 13, 2024 5:26 pm Καλησπέρα σε όλους και καλό μας Σαββατοκύριακο.
arahova Σάβ Απρ 13, 2024 9:49 am Καλημέρα σε όλους και καλό Σαββατοκύριακο.
Atlas Σάβ Απρ 13, 2024 8:51 am Καλημέρα παίδες!!!
antonis1627 Σάβ Απρ 13, 2024 8:08 am Καλημέρα σας και καλό Σαββατοκύριακο.
arahova Παρ Απρ 12, 2024 9:51 am Καλημέρα σε όλους και καλό Π/Σ//Κ.
antonis1627 Παρ Απρ 12, 2024 6:08 am Καλημέρα σας.
antonis1627 Πέμ Απρ 11, 2024 10:57 am Τετάρτη 17-4-2024 πάμε για καφεδάκι στη
arahova Πέμ Απρ 11, 2024 9:53 am Καλημέρα σε όλους.
antonis1627 Πέμ Απρ 11, 2024 6:03 am Καλημέρα σας.
arahova Τετ Απρ 10, 2024 7:46 pm Καλησπέρα σε όλους.
antonis1627 Τετ Απρ 10, 2024 6:02 am Καλημέρα σας.
AJAX Chat © 2007 StarTrekGuide ? Updates every 5 Seconds

Μέλη σε σύνδεση

Μέλη σε αυτή την Δ. Συζήτηση: Δεν υπάρχουν εγγεγραμμένα μέλη και 2 επισκέπτες